連堅(jiān)

摘要：本文中針對(duì)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的特點(diǎn)，采用嵌入式技術(shù)，設(shè)計(jì)了高校實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的用戶(hù)信息進(jìn)行登記，并可通過(guò)以太網(wǎng)口直接從上位機(jī)下載到本地存儲(chǔ)器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室時(shí)間安排和人員權(quán)限的有效管理。

關(guān)鍵詞：開(kāi)放管理；實(shí)驗(yàn)室；智能門(mén)禁

一、基于開(kāi)放管理的實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的功能分析

1.智能門(mén)禁系統(tǒng)的需求分析。高校實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的基本功能是實(shí)現(xiàn)人員的出入管理和時(shí)限管理，完成對(duì)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室人員準(zhǔn)確、快速且無(wú)障礙的識(shí)別。不同功能的實(shí)驗(yàn)室在開(kāi)放時(shí)間上也存在差異，因此即使擁有授權(quán)的人員也需要在指定的開(kāi)放時(shí)間內(nèi)才可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人員滿(mǎn)足準(zhǔn)入條件后，智能門(mén)禁系統(tǒng)會(huì)存儲(chǔ)刷卡記錄并驅(qū)動(dòng)門(mén)鎖打開(kāi)。此外，實(shí)驗(yàn)室異常情況的報(bào)警也是智能門(mén)禁系統(tǒng)需要處理的重要問(wèn)題。當(dāng)門(mén)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間未關(guān)或出現(xiàn)非法闖入時(shí)會(huì)觸發(fā)報(bào)警器。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備都會(huì)貼有專(zhuān)屬RFID標(biāo)簽，當(dāng)設(shè)備被惡意帶離實(shí)驗(yàn)室時(shí)會(huì)被門(mén)禁系統(tǒng)檢測(cè)出，并發(fā)出報(bào)警警報(bào)。為了提高實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的可操作性，需要保證該系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)出入實(shí)驗(yàn)室人員的遠(yuǎn)程控制。

2.智能門(mén)禁系統(tǒng)的運(yùn)行模式。通過(guò)對(duì)智能門(mén)禁系統(tǒng)的基本需求進(jìn)行分析后，需要確定實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的基本運(yùn)行方式。由于實(shí)驗(yàn)室同時(shí)兼顧教學(xué)活動(dòng)和科研活動(dòng)的功能，因此智能門(mén)禁系統(tǒng)需要通過(guò)移動(dòng)終端查詢(xún)實(shí)驗(yàn)室的使用情況。實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員可以通過(guò)攝像頭查看實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)狀態(tài)。為了提高智能門(mén)禁系統(tǒng)的可操作性，可制作實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)屬的二維碼，師生可通過(guò)掃描二維碼，查詢(xún)實(shí)驗(yàn)室的課程安排和開(kāi)放信息。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)正在進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)時(shí)，智能門(mén)禁系統(tǒng)會(huì)拒絕學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中，智能門(mén)禁系統(tǒng)可與機(jī)房上機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)的科學(xué)管理；同時(shí)該系統(tǒng)需要記錄進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人員信息，以方便實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室的使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3.智能門(mén)禁系統(tǒng)的運(yùn)行管理模式。智能門(mén)禁系統(tǒng)應(yīng)用的目的是簡(jiǎn)化和提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平。實(shí)驗(yàn)室的管理人員可以通過(guò)智能門(mén)禁系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的當(dāng)前狀況，同時(shí)又可以根據(jù)出入實(shí)驗(yàn)室人員的刷卡情況對(duì)每一時(shí)段的進(jìn)出人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的便捷式管理?？茖W(xué)的實(shí)驗(yàn)室管理制度需要推進(jìn)人性化的管理手段，以方便學(xué)生利用移動(dòng)終端隨時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室的使用和預(yù)約情況。為了保證實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放情況的準(zhǔn)確無(wú)誤，在智能門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的糾錯(cuò)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤信息的及時(shí)糾正。

二、基于開(kāi)放管理的實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的應(yīng)用前端設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的應(yīng)用前端設(shè)計(jì)包括電子標(biāo)簽和門(mén)禁控制器，通過(guò)電子標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)門(mén)禁控制器與用戶(hù)的有效互聯(lián)。電子標(biāo)簽保證了門(mén)禁系統(tǒng)可以靈敏讀取用戶(hù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室人員的識(shí)別與控制，防止非法人員進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。智能門(mén)禁系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括控制模塊、通信模塊、供電模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、輸入模塊和警報(bào)模塊。相比于單片機(jī)控制，嵌入式控制器在功能上實(shí)現(xiàn)了更大的延伸。設(shè)計(jì)方案中采用S3C44BOX為主控制器。顯示模塊選用FM12864M液晶顯示模塊，可以實(shí)現(xiàn)文字和圖形的清晰顯示。報(bào)警模塊通過(guò)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)控制器出現(xiàn)非法數(shù)據(jù)時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)，不同節(jié)點(diǎn)的控制器與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)CAN總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。

2.實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能可以基于校園局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)?；谛@網(wǎng)搭建的實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，可以有效降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本和實(shí)施成本。本設(shè)計(jì)方案中采用三層網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，包括表示層、功能層和數(shù)據(jù)層。其中，表示層接收數(shù)據(jù)并解析用戶(hù)端的請(qǐng)求；功能層負(fù)責(zé)處理智能門(mén)禁系統(tǒng)的核心邏輯；數(shù)據(jù)層則負(fù)責(zé)響應(yīng)數(shù)據(jù)的插入、刪除、查詢(xún)和更新請(qǐng)求。

3.實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)的信息管理平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁管理系統(tǒng)的信息管理平臺(tái)主要包括系統(tǒng)設(shè)置、門(mén)禁管理、設(shè)備管理、人員管理、預(yù)約管理等模塊。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮到操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)的兼容問(wèn)題。本設(shè)計(jì)選用Windows 2000 Professional作為服務(wù)器的操作系統(tǒng)，選用SQL Server 2000 Personal作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。為了實(shí)現(xiàn)前臺(tái)控制程序?qū)笈_(tái)數(shù)據(jù)的操作，采用ADO數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)。

三、結(jié)語(yǔ)

高校實(shí)驗(yàn)室的信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理是實(shí)驗(yàn)室管理發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了有效提高高校學(xué)生的實(shí)踐能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，需要借助現(xiàn)代化的信息技術(shù)，構(gòu)建基于開(kāi)放管理的實(shí)驗(yàn)室智能門(mén)禁系統(tǒng)。這種智能門(mén)禁系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械門(mén)鎖相比，可以有效降低管理成本，并可以提高高校實(shí)驗(yàn)室的使用效率。

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