【摘要】：隨著高校的擴招,高校實驗室的不斷發(fā)展,實驗室功能和人員也不斷增多,傳統(tǒng)人工記錄和統(tǒng)計的實驗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,難以進行實時的查詢和統(tǒng)計,不能有效地利用這些數(shù)據(jù)信息對實驗室運行狀況進行深入分析。針對當前高校實驗室管理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展,通過對實驗室信息管理和監(jiān)控相關問題的深入研究和對大連理工大學移動互聯(lián)網(wǎng)實驗室的實地需求調(diào)研,最終設計了這套基于物聯(lián)網(wǎng)的實驗室管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡化監(jiān)控為基礎,采用物聯(lián)網(wǎng)技術和移動互聯(lián)網(wǎng)技術相結合,實現(xiàn)自動化的信息管理和智能化的監(jiān)控。本系統(tǒng)主要包括四個模塊：負責數(shù)據(jù)采集和控制的無線節(jié)點；在整個物聯(lián)網(wǎng)中起通信中樞作用,連接各無線節(jié)點與服務器的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關；對數(shù)據(jù)進行分析、存儲和顯示的服務器；實現(xiàn)遠程控制功能的移動終端。無線節(jié)點可以具體地分為以下三種類型：一是由ZigBee模塊、傳感器模塊和報警器模塊組成的無線節(jié)點,這類節(jié)點負責采集實驗室內(nèi)相關的環(huán)境信息,并通過報警模塊提示環(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成的無線節(jié)點,用于實現(xiàn)實驗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模塊和讀卡器等構成的無線節(jié)點,這類節(jié)點包括門禁模塊和簽到模塊,門禁還包括一個電機模塊,用來完成驗證成功后開門的控制,實驗室的門禁系統(tǒng)突破了以往只通過刷卡開門常規(guī)模式,實現(xiàn)了終端遠程開門和刷卡開門的雙重控制模式。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關由ZigBee匯聚節(jié)點和路由器構成,ZigBee匯聚節(jié)點匯聚來自各無線節(jié)點的數(shù)據(jù),然后由路由器通過socket通信協(xié)議把數(shù)據(jù)傳輸給服務器,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關是整個實驗室監(jiān)控系統(tǒng)的通信樞紐。服務器端保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中、響應請求并發(fā)送相應的控制命令。管理員可以通過網(wǎng)站服務器對實驗室的各項數(shù)據(jù)進行查詢和管理,也可以通過網(wǎng)站控制端對實驗室內(nèi)設備進行遠程控制。移動終端是基于Android平臺的手機客戶端。手機客戶端通過Http網(wǎng)絡協(xié)議向實驗室服務器發(fā)送相應的控制命令,比如開燈、開關窗簾、開門等命令,服務器接收到請求之后,向物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關發(fā)送命令,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關收到命令后進一步將命令分發(fā)到指定的無線節(jié)點,由無線節(jié)點執(zhí)行相應的命令。由ZigBee節(jié)點、傳感器和報警器構成的無線節(jié)點會周期性采集實驗室內(nèi)相關的環(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)點和路由器組成的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到服務器端,服務器接收數(shù)據(jù),保存數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫,手機客戶端可以隨時向服務器發(fā)送請求,獲取數(shù)據(jù)庫中的相應數(shù)據(jù),即使人員不在實驗室也能對實驗室中環(huán)境情況進行實時監(jiān)測,當實驗室內(nèi)環(huán)境出現(xiàn)非正常狀態(tài)時,報警器會隨之響起,實驗室安保人員能夠及時捕捉到相應的信息,以便盡快采取救援措施,減少實驗室的損失�；谖锫�(lián)網(wǎng)的實驗室管理系統(tǒng),從多個方面如溫度、濕度等對實驗室進行全天候集中監(jiān)控,采用了全新的自動化的報警機制,使實驗室的監(jiān)控達到自動化、智能化的水平；該系統(tǒng)采用NFC讀卡的方式,結合多重身份驗證的方式實現(xiàn)開門和簽到,保證日常出入實驗室的安全,可以準確方便地統(tǒng)計實驗室人員出勤情況；系統(tǒng)還采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術,通過手機App控制實驗室內(nèi)的燈光、窗簾和門鎖,方便實驗室人員的生活。另外,系統(tǒng)實現(xiàn)了對設備和人員的統(tǒng)一管理,大大減少了管理成本,彌補了全國高校實驗室在自動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),實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)技術與物聯(lián)網(wǎng)技術的有機結合。該系統(tǒng)基本實現(xiàn)了高校實驗室的需求,達到了商品化的標準,實現(xiàn)了對實驗室信息管理的自動化和監(jiān)控的智能化。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP311.52;TP391.44;TN929.5
【圖文】：

進行分析和處理，具有智能控制的能力。逡逑現(xiàn)在大家普遍把物聯(lián)網(wǎng)分為三層，分別是應用層、網(wǎng)絡層和感知層。物聯(lián)網(wǎng)的分層逡逑體系架構如圖２．１所示。逡逑；ｇ邋：邋［ｉｉｉｌｔ「遠程，■丨智能家｜｜逡逑：用邋Ｉ邋．控邐療邋＿邐‘；：居邋ｉｆ逡逑Ｉ■丨逡逑舊邐ｉｆｉｌｆｌ逡逑Ｉ？邋ｉ逡逑ｉ邐ｉ逡逑ｆ—？？？一．逡逑知：＿設備Ｉ邋；點：；；Ｉ備邋ｔ逡逑層邋Ｉ邋■邐ＴＺＺＺＺｉ邋篇＇Ｖ：逡逑圖２．１物聯(lián)網(wǎng)體系結構圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｌＯＴ逡逑２．邋１．邋２感知層技術逡逑感知層主要由一些感知模塊（例如讀卡器、傳感器、ＲＦＩＤ射頻識別和攝像頭等）、逡逑組網(wǎng)模塊（例如ＺｉｇＢｅｅ網(wǎng)絡等）和控制器組成。感知層節(jié)點主要負責采集感知信息（例逡逑－５邋－逡逑

如溫濕度、ＰＭ２．５、光照、視頻、讀卡信息等），并通過自組織無線傳感器網(wǎng)絡，把采逡逑集到的信息發(fā)送給網(wǎng)關，最終由網(wǎng)關把信息上傳給上位機［９］。例如當前熱門的智能家居，逡逑工業(yè)監(jiān)控的應用都是懫用了這種技術。感知層結構圖如圖２．２所示。逡逑Ｃ邋互聯(lián)網(wǎng)邐：邐？）逡逑＿．邋．邋Ｋｉｙ逡逑傳感區(qū)域傳感節(jié)點逡逑圖２．２感知層結構圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ邋ｌａｙｅｒ逡逑２．１．３網(wǎng)絡層技術逡逑物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層不同于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ網(wǎng)絡的ＯＳＩ模型的網(wǎng)絡層，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層不僅包逡逑括互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡，還包括無線通信網(wǎng)絡。任何接入互聯(lián)網(wǎng)的操作都屬于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡。逡逑例如手機Ｗｉｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ節(jié)點、智能家居網(wǎng)關等。逡逑２．１．４應用層技術逡逑應用層主要通過分析和處理感知層懫集到的信息，根據(jù)分析結果為用戶提供便利服逡逑務，例如智能家居就是通過各種感知設備采集家居內(nèi)部信息，從而為人們的家居生活提逡逑供便利的服務。物聯(lián)網(wǎng)應用層處于最頂層，應用層直接服務于客戶。開發(fā)人員可以通過逡逑訂制，為客戶提供各式各樣的特定服務。應用層是整個物聯(lián)網(wǎng)技術的核心，應用層技術逡逑的好壞直接影響物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展和普及。逡逑２．２移動互聯(lián)網(wǎng)技術逡逑２．２．１移動互聯(lián)網(wǎng)技術概述逡逑近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，人們在生活、工作和娛樂等方面對互聯(lián)網(wǎng)的依賴逡逑越來越不可缺少

有智能手機、上網(wǎng)本、平板電腦等移動終端）通過無線網(wǎng)絡，例如通過無線局域網(wǎng)逡逑（ＷＬＡＮ）、Ｗｉｆｉ、３Ｇ和４Ｇ等移動通信網(wǎng)，從而連接互聯(lián)網(wǎng)，獲取互聯(lián)網(wǎng)信息的網(wǎng)絡。逡逑移動互聯(lián)網(wǎng)的體系結構如圖２．３所示。逡逑ｆ邋娛樂（Ｈｔｔｐ邐Ａ逡逑新聞＇Ｉ邋Ｆｔｐ邐Ｊ逡逑ｆ邋電子商務：邋Ｊ邋Ｅｍａｉｌ等邐＼逡逑（邋等邐ｊ逡逑（邋互聯(lián)網(wǎng)逡逑＾邐逡逑由器＼無逡逑圖２．３移動互聯(lián)網(wǎng)體系結構圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｏｂｉｌｅ邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ逡逑移動互聯(lián)網(wǎng)是在移動網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎上發(fā)展起來的。移動互聯(lián)網(wǎng)不是另外創(chuàng)建一逡逑種新的網(wǎng)絡，而是在現(xiàn)有網(wǎng)絡的基礎上，為用戶提供移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的網(wǎng)路與服務體系。逡逑移動互聯(lián)網(wǎng)通過提供互聯(lián)網(wǎng)移動接入的方式為移動用戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務，移動互聯(lián)網(wǎng)強逡逑大的管理控制和隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)的能力，能夠為用戶提供更具移動性的、安全可控逡逑的網(wǎng)絡服務。移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大大方便了人們的工作、生活和娛樂。逡逑－７邋－逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 趙俊榮;;SQL Server數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化技術應用[J];電腦開發(fā)與應用;2006年10期

2 張念;陳薇;;基于UML的面向對象數(shù)據(jù)庫設計思想及在HR系統(tǒng)中的應用[J];計算機應用與軟件;2009年08期

本文編號：2746634