張皓瑜 王梅

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，依靠實(shí)驗(yàn)室管理人員的實(shí)驗(yàn)中心傳統(tǒng)運(yùn)維管理模式的弊端已逐漸凸顯。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)中心的運(yùn)維管理中，能解放人力投入、提高管理效率。由此，本文將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心智能管理中，從而使實(shí)驗(yàn)中心的管理從傳統(tǒng)的高人力投入模式向智能化管理模式轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);ZigBee;實(shí)驗(yàn)中心

中圖分類號(hào)：TP308文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）16-0028-02

Abstract： With the development of the times and the advancement of technology， the shortcomings of the traditional operation and maintenance management model of the experimental center relying on laboratory managers have gradually become prominent. The application of Internet of things technology in the operation and maintenance management of the experimental center can liberate human investment and improve management efficiency. Therefore， ZigBee technology was applied to the intelligent management of computer experiment center in this paper， which made the management of experiment center change from the traditional high manpower input mode to the intelligent management mode.

Keywords： internet of things;ZigBee;Lab

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的日常任務(wù)往往比較重，除了需要開展常規(guī)的信息技術(shù)類課程授課外，還要承擔(dān)在課余時(shí)間對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)開放、計(jì)算機(jī)類課程無紙化考試以及學(xué)校上機(jī)部門下達(dá)的其他任務(wù)等。計(jì)算機(jī)數(shù)量多、管理人員少、日常任務(wù)重是實(shí)驗(yàn)中心在管理中存在的主要問題。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也隨之成熟起來。在實(shí)驗(yàn)中心利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)輔助管理人員進(jìn)行日常運(yùn)維管理，可以降低人力成本，提高管理效率。使用基于ZigBee技術(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)布網(wǎng)，不僅能有效地在溫濕度檢測(cè)、電壓檢測(cè)、煙霧檢測(cè)、漏電漏水檢測(cè)等方面輔助管理人員及時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室安全方面的狀況，還能在門窗開關(guān)、電源開關(guān)等日常運(yùn)行方面進(jìn)行智能化管理[1]。

1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是采用IEEE802.15.4規(guī)范的無線連接協(xié)議，具有低功耗、低成本、短時(shí)延、高容量、高安全等特點(diǎn)。

作為在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中被廣泛使用的一種無線通信協(xié)議，ZigBee技術(shù)功耗極低，節(jié)點(diǎn)往往依靠一顆紐扣電池就能提供近2年的電力需求，使投入成本極低。除此之外，在構(gòu)建網(wǎng)狀型拓?fù)浣饨Y(jié)構(gòu)時(shí)，ZigBee技術(shù)還能提供強(qiáng)大的Mesh組網(wǎng)能力，支持更大范圍的無線布網(wǎng)[2]。ZigBee網(wǎng)狀Mesh組網(wǎng)示意圖如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)中心智能化管理框架設(shè)計(jì)

研究者利用ZigBee技術(shù)組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，并通過物聯(lián)網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的智能化管理，從功能設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，將物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智能化實(shí)驗(yàn)中心劃分為三個(gè)層次，如圖2所示。

第一，數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)采集層是整個(gè)智能化管理的最底層，由大量的傳感器組成，負(fù)責(zé)采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，傳感器間通過ZigBee技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)[3]。

第二，網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是中間層，負(fù)責(zé)串聯(lián)整個(gè)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并將數(shù)據(jù)采集層收集到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器進(jìn)行處理;同時(shí)，對(duì)應(yīng)用層接收到的指令進(jìn)行處理及轉(zhuǎn)發(fā)。

第三，應(yīng)用層。應(yīng)用層是直接面向用戶的層，負(fù)責(zé)將后臺(tái)服務(wù)器處理后的數(shù)據(jù)通過短信、APP消息等方式傳遞給實(shí)驗(yàn)室工作人員，同時(shí)也可接收實(shí)驗(yàn)室工作人員的指令。

3 實(shí)驗(yàn)中心智能化管理的應(yīng)用

對(duì)智能化的應(yīng)用而言，所有的控制皆依靠于傳感器網(wǎng)絡(luò)，傳感器處于數(shù)據(jù)采集層，負(fù)責(zé)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。以單個(gè)實(shí)驗(yàn)室為例，為了保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要對(duì)各個(gè)傳感器的安裝位置進(jìn)行設(shè)計(jì)。

第一，水浸傳感器。水浸傳感器負(fù)責(zé)采集實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有無漏水現(xiàn)象，可在靜電地板下選點(diǎn)進(jìn)行安裝;如果實(shí)驗(yàn)室位于建筑物的頂樓，也可在天花板的易浸水位置安裝，以便第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室浸水漏水現(xiàn)象[4]。

第二，煙霧傳感器。煙霧傳感器負(fù)責(zé)采集實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的消防隱患，將可能出現(xiàn)的火災(zāi)消滅在萌芽階段，可在天花板處進(jìn)行安裝。

第三，門窗傳感器。門窗傳感器負(fù)責(zé)采集實(shí)驗(yàn)室的門窗開啟與關(guān)閉狀態(tài)，幫助實(shí)驗(yàn)室工作人員實(shí)時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)。該類傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)室的入口門上以及窗戶上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)門窗的狀態(tài)。

第四，監(jiān)控裝置。監(jiān)控裝置負(fù)責(zé)采集實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)畫面，可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的四周頂部進(jìn)行安裝[5]。

除上述舉例之外，還可搭配物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)面板，用于集中控制實(shí)驗(yàn)室的燈光開啟與關(guān)閉。在應(yīng)用軟件方面，可使用傳統(tǒng)的Kaa IoT Platform、WSO2等開源平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，也可使用目前國(guó)內(nèi)主流的AIOT開放平臺(tái)進(jìn)行軟件端的構(gòu)建。

4 結(jié)語

智能化管理的目的是讓實(shí)驗(yàn)室工作人員從繁忙低效的實(shí)驗(yàn)室日常管理中解放出來，將更多的精力投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能很好地達(dá)到解放勞動(dòng)力、提升工作效率的管理目的，通過ZigBee組網(wǎng)將實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)數(shù)據(jù)化，既保障了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)維的穩(wěn)定、安全，又使實(shí)驗(yàn)中心高效運(yùn)行，更好地為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁承君，劉強(qiáng)，馮玉伯，等.基于物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計(jì)算的高校機(jī)房在線監(jiān)測(cè)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2018（21）：257-264.

[2]郭國(guó).計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)房管理中的應(yīng)用探析[J].電子制作，2017（4）：64.

[3]徐海明，陳晴，高婷.基于物聯(lián)網(wǎng)2.0下的機(jī)房智能管理系統(tǒng)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2018（35）：95-98.

[4]唐培，劉雅，瞿雨秋，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代鹽化工，2019（3）：43-44.

[5]簡(jiǎn)磊，楊建.基于物聯(lián)網(wǎng)的教室智能管理系統(tǒng)[J].數(shù)碼世界，2018（9）：199.