基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著高校的擴(kuò)招，高校實(shí)驗(yàn)室的不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室功能和人員也不斷增多，傳統(tǒng)人工記錄和統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室管理方法不僅智能水平低下，不能滿足不斷增加的需求，而且操作繁瑣、工作效率低，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢和統(tǒng)計(jì)，不能有效地利用這些數(shù)據(jù)信息對實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行狀況進(jìn)行深入分析。針對當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室管理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過對實(shí)驗(yàn)室信息管理和監(jiān)控相關(guān)問題的深入研究和對大連理工大學(xué)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)地需求調(diào)研，最終設(shè)計(jì)了這套基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)

2、。本系統(tǒng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控為基礎(chǔ)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的信息管理和智能化的監(jiān)控。
　　本系統(tǒng)主要包括四個(gè)模塊:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和控制的無線節(jié)點(diǎn);在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中起通信中樞作用，連接各無線節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān);對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和顯示的服務(wù)器;實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能的移動(dòng)終端。無線節(jié)點(diǎn)可以具體地分為以下三種類型:一是由ZigBee模塊、傳感器模塊和報(bào)警器模塊組成的無線節(jié)點(diǎn)，這類節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相關(guān)的環(huán)境信

3、息，并通過報(bào)警模塊提示環(huán)境出現(xiàn)異常，包括溫濕度模塊、PM2.5模塊和光照模塊;二是由ZigBee模塊和控制器模塊構(gòu)成的無線節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的燈光和窗簾的智能控制，包括燈光模塊和窗簾模塊;三是由ZigBee模塊和讀卡器等構(gòu)成的無線節(jié)點(diǎn)，這類節(jié)點(diǎn)包括門禁模塊和簽到模塊，門禁還包括一個(gè)電機(jī)模塊，用來完成驗(yàn)證成功后開門的控制，實(shí)驗(yàn)室的門禁系統(tǒng)突破了以往只通過刷卡開門常規(guī)模式，實(shí)現(xiàn)了終端遠(yuǎn)程開門和刷卡開門的雙重控制模式。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)由ZigBe

4、e匯聚節(jié)點(diǎn)和路由器構(gòu)成，ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚來自各無線節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后由路由器通過socket通信協(xié)議把數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)的通信樞紐。服務(wù)器端保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中、響應(yīng)請求并發(fā)送相應(yīng)的控制命令。管理員可以通過網(wǎng)站服務(wù)器對實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和管理，也可以通過網(wǎng)站控制端對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。移動(dòng)終端是基于Android平臺(tái)的手機(jī)客戶端。手機(jī)客戶端通過Http網(wǎng)絡(luò)協(xié)議向?qū)嶒?yàn)室服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的控制命令

5、，比如開燈、開關(guān)窗簾、開門等命令，服務(wù)器接收到請求之后，向物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送命令，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)收到命令后進(jìn)一步將命令分發(fā)到指定的無線節(jié)點(diǎn)，由無線節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相應(yīng)的命令。
　　由ZigBee節(jié)點(diǎn)、傳感器和報(bào)警器構(gòu)成的無線節(jié)點(diǎn)會(huì)周期性采集實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相關(guān)的環(huán)境信息，如溫度、濕度、PM2.5值、光照，通過ZigBee通信把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到由ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)和路由器組成的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)至數(shù)

6、據(jù)庫，手機(jī)客戶端可以隨時(shí)向服務(wù)器發(fā)送請求，獲取數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，即使人員不在實(shí)驗(yàn)室也能對實(shí)驗(yàn)室中環(huán)境情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境出現(xiàn)非正常狀態(tài)時(shí)，報(bào)警器會(huì)隨之響起，實(shí)驗(yàn)室安保人員能夠及時(shí)捕捉到相應(yīng)的信息，以便盡快采取救援措施，減少實(shí)驗(yàn)室的損失。
　　基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，從多個(gè)方面如溫度、濕度等對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全天候集中監(jiān)控，采用了全新的自動(dòng)化的報(bào)警機(jī)制，使實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控達(dá)到自動(dòng)化、智能化的水平;該系統(tǒng)采用NFC讀卡的方式，

7、結(jié)合多重身份驗(yàn)證的方式實(shí)現(xiàn)開門和簽到，保證日常出入實(shí)驗(yàn)室的安全，可以準(zhǔn)確方便地統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)室人員出勤情況;系統(tǒng)還采用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過手機(jī)App控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的燈光、窗簾和門鎖，方便實(shí)驗(yàn)室人員的生活。另外，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備和人員的統(tǒng)一管理，大大減少了管理成本，彌補(bǔ)了全國高校實(shí)驗(yàn)室在自動(dòng)化和智能化方面的不足，并創(chuàng)新性地使用多重控制的門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。該系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了高校實(shí)驗(yàn)室的需求，達(dá)到了商品化的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了