第一章 緒論

近年來(lái)由于國(guó)內(nèi)高等院校不斷擴(kuò)招，導(dǎo)致高校學(xué)生數(shù)量急劇增加，對(duì)高等教育的資源和質(zhì)量都帶來(lái)了一系列的挑戰(zhàn)。尤其是對(duì)于工程類學(xué)科來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室問題尤為突出，比如因高校資金緊張，導(dǎo)致高校實(shí)驗(yàn)室不能及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地?cái)?shù)量少，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)只能分批、分時(shí)復(fù)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備等問題，導(dǎo)致學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證難以同步進(jìn)行。針對(duì)這些問題，很多高校就采用實(shí)驗(yàn)錄像的方式，讓學(xué)生分組觀看，從而希望能讓學(xué)生對(duì)那些昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。但這些只能讓學(xué)生“看”實(shí)驗(yàn)，而不能“做”實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐、動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)是非常不利的。很多學(xué)生的知識(shí)水平只局限于一些理論推導(dǎo)和孤立的課程知識(shí)點(diǎn)，嚴(yán)重缺乏創(chuàng)新能力及動(dòng)手解決實(shí)際問題的能力。于是很多教育工作者及教育專家開始呼吁應(yīng)當(dāng)要盡可能地給學(xué)生多一些“理論結(jié)合實(shí)際”的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，但是由于資金和場(chǎng)地問題，學(xué)校是很難滿足大量學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，特別是貴重儀器的批量購(gòu)置需求。如何突破資金和場(chǎng)地瓶頸，使學(xué)生有足夠的時(shí)間通過實(shí)驗(yàn)研究探索感興趣的問題成為高等教育研究關(guān)注的焦點(diǎn)。

.....

第二章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及技術(shù)分析

2.1  系統(tǒng)功能需求分析

通過對(duì)東華大學(xué)信息學(xué)院的實(shí)地調(diào)研，結(jié)合我院的實(shí)驗(yàn)管理制度及工作現(xiàn)狀，分析整理出目標(biāo)系統(tǒng)的管理功能性需求和系統(tǒng)的用戶類型，除了系統(tǒng)管理員之外，最重要的就是實(shí)驗(yàn)課程管理員、實(shí)驗(yàn)課程教師以及學(xué)生等都會(huì)使用目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)操作。由于工作內(nèi)容的不同，每種用戶的權(quán)限及操作的功能模塊也是不同的，下面就根據(jù)用戶類型來(lái)重點(diǎn)分析每種用戶的功能需求 (1) 系統(tǒng)管理員的功能需求 系統(tǒng)管理員一般來(lái)說(shuō)是目標(biāo)系統(tǒng)中最重要的一個(gè)用戶角色，擁有系統(tǒng)中最高的操作權(quán)限，其他用戶角色的基本信息都由系統(tǒng)管理員來(lái)進(jìn)行管理和維護(hù)，還需要對(duì)系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能存在的問題和故障，保障系統(tǒng)的運(yùn)行安全。圖 2-1 給出系統(tǒng)管理員工作職責(zé)所涵蓋的六大功能模塊。

2.2  遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)管理控制系統(tǒng)方案架構(gòu)設(shè)計(jì)

完成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)管理控制系統(tǒng)的功能需求分析是為了形成兼顧各方需求的總體方案及技術(shù)架構(gòu)，由于系統(tǒng)的功能性需求內(nèi)容繁多，同時(shí)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性還需實(shí)時(shí)更新，將系統(tǒng)根據(jù)功能進(jìn)行模塊劃分。合理的系統(tǒng)架構(gòu)和模塊劃分會(huì)為系統(tǒng)的后期維護(hù)和功能擴(kuò)展提供很大的靈活性。 本課題主要是以網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，Web 應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，ZigBee無(wú)線通信控制技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)與開發(fā)了一個(gè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)管理控制系統(tǒng)。系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程Internet 訪問模塊（瀏覽器 Web 網(wǎng)頁(yè)控制），Web 本地服務(wù)器模塊，ZigBee 電源開關(guān)無(wú)線控制模塊。圖 2-5 給出系統(tǒng)整體方案架構(gòu)。

第三章  Web 管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .............. 22 

3.1  系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)算法原理 ............ 22
3.2  開發(fā)環(huán)境配置 ............... 32 
3.3 Web 管理控制界面的原型設(shè)計(jì) ............... 36
第四章  ZigBee 電源開關(guān)無(wú)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)....... 47 
4.1 ZigBee 技術(shù) ............ 47 
4.2 ZigBee 電源開關(guān)無(wú)線控制系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) ............. 48
4.3 ZigBee 樹路由協(xié)議改進(jìn)算法的研究設(shè)計(jì) .............. 50
第五章  系統(tǒng)測(cè)試 ............. 68
5.1 Web 管理系統(tǒng)測(cè)試 ......... 68 
5.2 Web 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)測(cè)試............ 76 
5.3  本章小結(jié) ........... 82

第五章 系統(tǒng)測(cè)試

5.1 Web 管理系統(tǒng)測(cè)試

根據(jù)流程圖和前面章節(jié)的功能需求分析，我們將測(cè)試四種不同角色用戶下各功能實(shí)現(xiàn)。備注：本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試由于條件的限制，我們將開發(fā)的 Web 應(yīng)用程序掛載至阿里云服務(wù)器進(jìn)行測(cè)試，來(lái)完成系統(tǒng)的基本功能。首先在瀏覽器地址欄輸入打開東華大學(xué)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)管理控制系統(tǒng)登錄界面，如圖 5-2 所示。

5.2 Web 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)測(cè)試

若判斷到點(diǎn)擊的是電源系統(tǒng)開 BUTTON1 控件事件，即點(diǎn)擊選擇電源系統(tǒng)開按鈕，命令將通過 Web 系統(tǒng)發(fā)送給本地服務(wù)器，服務(wù)器接收命令后將命令發(fā)送給 ZigBee 發(fā)送模塊，ZigBee 通過路由找到實(shí)驗(yàn)裝置電源處的 ZigBee 接收模塊，ZigBee 接收模塊終端節(jié)點(diǎn)控制電源開關(guān)，將開關(guān)閉合，LED 指示燈亮，實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，可以開始實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果如圖 5-27 所示。若判斷到點(diǎn)擊的是電源系統(tǒng)關(guān) BUTTON2 控件事件，即點(diǎn)擊選擇電源系統(tǒng)關(guān)按鈕，命令將通過 Web 系統(tǒng)發(fā)送給本地服務(wù)器，服務(wù)器接收命令后將命令發(fā)送給 ZigBee 發(fā)送模塊，ZigBee 通過路由找到實(shí)驗(yàn)裝置電源處的 ZigBee 接收模塊，ZigBee 接收模塊終端節(jié)點(diǎn)控制電源開關(guān)，將開關(guān)斷開，LED 指示燈滅，實(shí)驗(yàn)裝置處于斷電狀態(tài)，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果如圖 5-28 所示。
.....

第六章 總結(jié)與展望 

本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外大量的有關(guān)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室文獻(xiàn)的研究，詳細(xì)地分析了遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)方法，綜合比較了 B/S 和 C/S 模式的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，，設(shè)計(jì)并開發(fā)了遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)管理控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是基于 Web 的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)管理和基于ZigBee 的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)電源系統(tǒng)開關(guān)的控制，分析了系統(tǒng)的需求，給出了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，主要包括: 首先對(duì)系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行分析，從不同用戶角度分析系統(tǒng)的功能需求，給出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，并對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析比較，選擇滿足系統(tǒng)功能需求的相關(guān)技術(shù)。其次對(duì) Web 管理控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。包含 Web 管理控制系統(tǒng)的功能分析，并對(duì)開發(fā) Web 管理控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行闡述，并研究系統(tǒng)中用到的相關(guān)技術(shù)算法原理，將算法原理很好的應(yīng)用于系統(tǒng)的開發(fā)中，然后對(duì) Web 管理控制系統(tǒng)的頁(yè)面進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)，最后對(duì) Web 管理控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)的數(shù)據(jù)表。

..........

參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：68305