【摘要】：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(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行狀況進(jìn)行深入分析。針對(duì)當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室管理的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)對(duì)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(duì)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)。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(wú)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(wú)線節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)；對(duì)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(wú)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(wú)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)境信息,并通過(guò)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(wú)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(wú)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(lái)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(guò)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ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)和路由器構(gòu)成,ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚來(lái)自各無(wú)線節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),然后由路由器通過(guò)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(kù)中、響應(yīng)請(qǐng)求并發(fā)送相應(yīng)的控制命令。管理員可以通過(guò)網(wǎng)站服務(wù)器對(duì)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(guò)網(wǎng)站控制端對(duì)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(guò)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,比如開燈、開關(guān)窗簾、開門等命令,服務(wù)器接收到請(qǐng)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(wú)線節(jié)點(diǎn),由無(wú)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(wú)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(guò)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)據(jù)庫(kù),手機(jī)客戶端可以隨時(shí)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)數(shù)據(jù),即使人員不在實(shí)驗(yàn)室也能對(duì)實(shí)驗(yàn)室中環(huán)境情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),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(duì)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,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(guò)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(duì)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(guó)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)了對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息管理的自動(dòng)化和監(jiān)控的智能化。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP311.52;TP391.44;TN929.5
【圖文】：

進(jìn)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(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。物聯(lián)網(wǎng)的分層逡逑體系架構(gòu)如圖２．１所示。逡逑；ｇ邋：邋［ｉｉｉｌｔ「遠(yuǎn)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(shè)備Ｉ邋；點(diǎn)：；；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(jié)構(gòu)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(shù)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(shí)別和攝像頭等）、逡逑組網(wǎng)模塊（例如ＺｉｇＢｅｅ網(wǎng)絡(luò)等）和控制器組成。感知層節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)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(guò)自組織無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，把采逡逑集到的信息發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，最終由網(wǎng)關(guān)把信息上傳給上位機(jī)［９］。例如當(dāng)前熱門的智能家居，逡逑工業(yè)監(jiān)控的應(yīng)用都是懫用了這種技術(shù)。感知層結(jié)構(gòu)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(diǎn)逡逑圖２．２感知層結(jié)構(gòu)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(luò)層技術(shù)逡逑物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層不同于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ網(wǎng)絡(luò)的ＯＳＩ模型的網(wǎng)絡(luò)層，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層不僅包逡逑括互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，還包括無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。任何接入互聯(lián)網(wǎng)的操作都屬于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。逡逑例如手機(jī)Ｗｉｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ節(jié)點(diǎn)、智能家居網(wǎng)關(guān)等。逡逑２．１．４應(yīng)用層技術(shù)逡逑應(yīng)用層主要通過(guò)分析和處理感知層懫集到的信息，根據(jù)分析結(jié)果為用戶提供便利服逡逑務(wù)，例如智能家居就是通過(guò)各種感知設(shè)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(wù)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層處于最頂層，應(yīng)用層直接服務(wù)于客戶。開發(fā)人員可以通過(guò)逡逑訂制，為客戶提供各式各樣的特定服務(wù)。應(yīng)用層是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心，應(yīng)用層技術(shù)逡逑的好壞直接影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及。逡逑２．２移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逡逑２．２．１移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述逡逑近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谏�、工作和娛樂等方面�?duì)互聯(lián)網(wǎng)的依賴逡逑越來(lái)越不可缺少

有智能手機(jī)、上網(wǎng)本、平板電腦等移動(dòng)終端）通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，例如通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)逡逑（ＷＬＡＮ）、Ｗｉｆｉ、３Ｇ和４Ｇ等移動(dòng)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(luò)。逡逑移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)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(wù)：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(wú)逡逑圖２．３移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｏｂｉｌｅ邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ逡逑移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是在移動(dòng)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)不是另外創(chuàng)建一逡逑種新的網(wǎng)絡(luò)，而是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，為用戶提供移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的網(wǎng)路與服務(wù)體系。逡逑移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)提供互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)接入的方式為移動(dòng)用戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)逡逑大的管理控制和隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)的能力，能夠?yàn)橛脩籼峁└咭苿?dòng)性的、安全可控逡逑的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。移動(dòng)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(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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本文編號(hào)：2746634