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摘要：當前，中職計算機實訓室在管理和使用等方面不夠智能化，存在一些安全隱患，設備的管理不當。因此，基于物聯網技術設計了計算機實訓室管理系統，對環境進行實時監控，根據環境狀況遠程對實訓室的設備進行操控，節省了人力物力。同時，安防系統的設計能夠對存在的安全隱患進行報警，實現了中職計算機實訓室的智能化管理。
關鍵詞：物聯網；實訓室管理系統；數據采集；控制命令
1引言
實訓室是中職院校進行實際操作的重要場所，由于計算機專業是一個應用性比較強的專業；因此，實訓室建設和管理是計算機專業中非常重要的一項內容，傳統的實訓室在人員管理、安防等方面都有明顯的不足，大多采用人工的管理和統計，不僅費時費力，而且不夠精確，效率也不高。為了實現實訓管理基地智能化、統一化管理需求，使管理更加高效、安全、便捷，筆者結合物聯網機制和學校實訓基地的實際特點，設計了基于物聯網的實訓室管理系統，本系統采用物聯網技術和移動互聯網技術，實現智能化的管理和監控。該管理系統包含以下基本內容：門禁管理子系統、環境監控子系統、安防管理子系統、遠程控制子系統以及實訓室環境模式管理子系統。運用到的主要技術有無線傳感網絡的搭建、ZigBee通信協議、物聯網技術、移動互聯網技術以及智能網管的搭建。
2物聯網運用于智慧學校建設的時代背景
互聯網+時代已走進人們的生活，幾乎所有的物品都能夠通過網絡實現通信，正所謂萬物互聯，網絡已蔓延到了生活的各個角落。物聯網依托于互聯網，學校已開始將物聯網應用于校園管理的方方面面，讓學生從學習到生活都能感受科技發展帶來的快速與高效，將“智慧校園”的理念真正貫徹到學校生活的點點滴滴。
3我國中職學校實訓室管理現狀
學校的信息化建設是發展的大趨勢，實訓室作為學生上課和探索的基地，起著至關重要的作用；但是，隨之而來的是一系列管理和維護問題，計算機實訓室存放計算機、服務器、交換機等設備，管理對環境的要求較高，人工來監控這些環境因素，不能及時發現問題，不夠智能化和信息化[1]。
4基于物聯網的計算機實訓室管理系統的架構
物聯網分為感知層、網絡層和應用層。其中，感知層的作用是完成對各種環境數據的采集和控制，主要涉及到傳感器和繼電器的安裝。傳感器的作用是將感受到的外界溫度、濕度等轉換成用于輸出的信號；繼電器（Relay）是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。在本系統中用到的傳感器如表1所示。網絡層起到承上啟下的作用，將應用層的各設備通過網絡聯通起來，再通過核心設備——網關上傳到服務器，供應用層使用。基于物聯網計算機實訓室管理系統的實現，在這一層主要用到網絡傳輸技術有ZigBee、WiFi、modbus等，用到的數據采集器如下。
4.14DI4DO數據采集器
4DI4DO數據采集器為4路數字量輸入（DI）和4路數字量輸出（DO）采集控制設備。其中，DO為4路繼電器輸出，DI為4路干接點輸入。采用標準的ModbusTCP通信協議，可以通過TCP/IP網絡遠程采集開關量數據。在本項目中，將人體、煙霧傳感器接入到DI口中，將報警燈、換氣扇、窗簾以及LED射燈接入到DO口中[2]。通過在以太網串口轉換器中運行ModbusServer服務，工控機的智嵌物聯網組態軟件通過ModbusTCP驅動運行客戶端，實現以太網串口轉換器和工控機的網絡通信。設定4DI4DO數據采集控制器的地址，按照標準的Modbus通信協議采集傳感器的狀態。并通過以太網串口轉換器的485通信端口連接到網關當中。
4.2ZigBee數據采集器
ZigBee是一種短距離、低功耗的無線通信技術名稱。其特點是近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率以及低成本。ZigBee模塊是一種物聯網無線數據終端，利用ZigBee網絡為用戶提供無線數據傳輸功能。AI口用于采集模擬量、DI口用于采集數字量，在本項目中，將溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器連接到ZigBee的AI口中，與ZigBee協調器模塊進行無線組網，ZigBee采集控制器通過配置網絡參數，實現無線組網通信。ZigBee協調器再將通過485串口與網關相連。物聯網綜合網關起到一個承上啟下的作用，能夠將數據采集器中采集而來的數據上傳到云平臺。該網關可以提供模擬量數據采集、開關量數據采集、通信串口等，內部還有可以運行Lua腳本虛擬機，可以進行嵌入式編程、處理采集的數據，并進行上傳，上傳的數據經過云平臺的處理，供移動端使用[3]。應用層的作用是將數據采集和命令發送結，合用戶的具體需求呈現在界面上。在信息的傳輸過程中，有兩個角色是最重要的：信息的提供者（服務器）和信息的請求者（客戶端）。在本系統中，服務器為云平臺，客戶端為移動設備。有兩個最重要的請求方法，一個是采集數據（GET）；另一個是搜集數據（POST）。以采集紅外數據為例講解采集的流程，當通過移動端發送GET命令到云平臺成功后，云平臺會返回的JSON數據給移動端進行處理，移動端首先會對JSON數據進行解碼，通過界面可以找到JSON數據中的“current_value”的值（即紅外對射傳感器的狀態值），然后根據這個值，可以判斷當前是否為有人狀態，并將結果顯示在界面上。以燈光控制為例講解控制流程，當移動端向云平臺發送POST命令時，此命令會發送給云平臺，其中帶有三個參數，分別為設備ID、設備APIKEY、要發送的命令，再由云平臺下發到網關中，之后便可控制燈的開關[4]。
5基于物聯網的中職學校計算機實訓基地應用層功能
本文研究基于物聯網的中職學校計算機實訓室管理系統實現，用物聯網技術對學校的實訓室進行智能化的管理，該管理系統包含以下基本內容：環境監控子系統、安防管理子系統、遠程控制子系統。環境監控系統的界面設計如圖1所示，該模塊可以采集實訓室的溫度、濕度、光照和氣壓等環境數據，并顯示在移動設備上，以便實訓室管理員掌握實訓室的環境數據，并進行相應設備的控制。遠程控制界面如圖2所示，在這個界面，用戶可以根據采集到環境數據，并進行相應設備的控制，從而調節實訓室的室內環境，保證設備能夠在適宜的溫度下保管。由于實訓室保管的設備較為貴重，一旦發生火災或者盜竊對學校來說損失巨大。此界面是安防管理界面，界面效果如圖3所示，通過檢測人體、煙霧等傳感器的信息，用于對危險進行報警，并彈出警示框，提示出現的危險因素。
6結語
隨著互聯網+時代的到來，萬物互聯，實現了智能化高效管理，已成為智慧校園發展的方向。基于物聯網的中職學校計算機實訓室管理系統，能夠實現對實訓室環境的實時監控和智能化的管理，并且能夠推而廣之，加快學校信息化管理的步伐。
參考文獻
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[5]李琴,陳立定,任志剛.基于Android智能手機遠程視頻監控系統的設計[J].電視技術,2012,36(7):134-136.
作者:徐藝瑋 單位:柳州市第一職業技術學校