物聯(lián)網(wǎng)在校園電鈴時(shí)鐘系統(tǒng)中的應(yīng)用探索

劉志云

【摘要】 近年來(lái)，電子類產(chǎn)品在對(duì)信息的采集、處理及傳輸技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)概念的提出更使電子產(chǎn)品朝著智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，使得人們的生產(chǎn)生活變得更加方便快捷，校園內(nèi)用于常規(guī)教學(xué)的電子設(shè)備——電鈴，也可以經(jīng)過(guò)改進(jìn)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使每一個(gè)獨(dú)立的電鈴?fù)ㄟ^(guò)ZigBee技術(shù)組建無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中管理，在需要校正時(shí)間，或者需要調(diào)整鬧鈴時(shí)間時(shí)，只需要修改一個(gè)主機(jī)（服務(wù)器）的信息，然后以主機(jī)信息為參考值，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸模式，將待修改的信息從主機(jī)傳遞給網(wǎng)絡(luò)中的其他從機(jī)（客戶機(jī)），從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化控制，簡(jiǎn)單快捷，節(jié)約勞力，且能保證各時(shí)鐘信息完全同步。

【關(guān)鍵詞】 ZigBee 時(shí)鐘 物聯(lián)網(wǎng) 時(shí)間校正 鬧鈴定時(shí)

一、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，對(duì)所需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的有效信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，處理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，將信息傳遞給與之互動(dòng)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備上，其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)在于信息的采集、信息的處理和信息的傳輸三大領(lǐng)域，是新一代信息技術(shù)高度集成和綜合應(yīng)用，是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。

據(jù)權(quán)威分析，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景廣闊，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成了較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在很多行業(yè)發(fā)揮了積極的效果，在互聯(lián)網(wǎng)+的時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)將與傳統(tǒng)的企業(yè)深度融合和滲透，催生出新的業(yè)態(tài)和應(yīng)有，并帶來(lái)多個(gè)行業(yè)的徹底變革，真正改變了人們的生活和生產(chǎn)方式，帶動(dòng)億萬(wàn)級(jí)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為產(chǎn)業(yè)革命的重要的推動(dòng)力。

自2013年以來(lái)，傳感技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展，全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已進(jìn)入實(shí)質(zhì)推進(jìn)階段，我國(guó)也初步建立了“縱向一體”的物聯(lián)網(wǎng)政策體系，并形成了較為完整的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，擁有業(yè)界最完整的專業(yè)物聯(lián)產(chǎn)品系列，覆蓋從傳感器、控制器到云計(jì)算的各種應(yīng)用。產(chǎn)品服務(wù)智能家居、交通物流、環(huán)境保護(hù)、公共安全、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、個(gè)人健康等各種領(lǐng)域。構(gòu)建了“質(zhì)量好、技術(shù)優(yōu)、專業(yè)性強(qiáng)，成本低，滿足客戶需求”的綜合優(yōu)勢(shì)，持續(xù)為客戶提供有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品和服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一。無(wú)論是謀求轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)企業(yè)、大眾創(chuàng)業(yè)者、互聯(lián)網(wǎng)等科技企業(yè)，還是對(duì)于當(dāng)前正在積極推動(dòng)萬(wàn)眾創(chuàng)新理念的國(guó)家而言，物聯(lián)網(wǎng)都意味著不容錯(cuò)失的機(jī)遇。

二、我校校園電鈴時(shí)鐘系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著近幾年學(xué)校規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院從十年前的一棟主教學(xué)樓，擴(kuò)大至現(xiàn)在的教學(xué)樓A樓、B樓，實(shí)訓(xùn)樓、綜合樓、醫(yī)護(hù)樓、建筑樓等8個(gè)教學(xué)場(chǎng)所，而且每棟教學(xué)樓都相距幾百米的距離，這就要求在每棟教學(xué)樓都安裝電鈴，用以提示上課、下課時(shí)間，目前，我們選用的是市面上普通的電鈴，每個(gè)電鈴就是個(gè)獨(dú)立的電子鐘，就如我們家用的小鬧鐘，提前設(shè)置鬧鈴時(shí)間，一旦定時(shí)時(shí)間到，鈴聲響起。對(duì)于現(xiàn)今使用的獨(dú)立電鈴，能夠基本滿足學(xué)校教學(xué)管理的需求?？墒?，對(duì)于校園內(nèi)的同一時(shí)間上課，同一時(shí)間下課的8個(gè)教學(xué)場(chǎng)所而言，8個(gè)獨(dú)立的電鈴時(shí)間會(huì)有些許偏差，從而導(dǎo)致各教學(xué)樓的鈴聲此起彼伏，相繼響起，讓人感覺(jué)很不和諧，如果我們能利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把獨(dú)立的電鈴，組成一個(gè)統(tǒng)一的小網(wǎng)絡(luò)，讓網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個(gè)時(shí)鐘都源自同一個(gè)時(shí)鐘，便能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的時(shí)間控制，從而使所有電鈴?fù)瑫r(shí)響起，也就解決了校園內(nèi)的這種不和諧局面。

三、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)鐘控制系統(tǒng)的設(shè)想

3.1時(shí)間信息的采集

每個(gè)電鈴，包含一個(gè)普通電子鐘的時(shí)間信息源，可由時(shí)鐘芯片DS1302產(chǎn)生，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。

要想把每個(gè)獨(dú)立的電鈴連城網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一管理，必不可少的是時(shí)鐘信號(hào)在主機(jī)和從機(jī)之間的傳輸，所以，在主機(jī)上要設(shè)置一個(gè)信號(hào)發(fā)射模塊，在從機(jī)上要設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)接收模塊，用以網(wǎng)絡(luò)中，傳遞時(shí)鐘信號(hào)。

3.2網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

本設(shè)計(jì)目標(biāo)是將單個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘組成網(wǎng)絡(luò)，在此需要組建無(wú)線組網(wǎng)，考慮到校園電鈴系統(tǒng)只在校園范圍內(nèi)使用，從無(wú)線傳輸距離來(lái)看，其控制范圍可在100米以內(nèi)，從數(shù)據(jù)傳輸量來(lái)看，只有在需要校正時(shí)鐘、修改鬧鈴時(shí)間點(diǎn)的時(shí)候才進(jìn)行通信，而且只需要傳輸一個(gè)時(shí)間信號(hào)，故，通信數(shù)據(jù)量不是很大。

四、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)鐘控制器的功能

4.1時(shí)間的校正

在普通電子時(shí)鐘的基礎(chǔ)上加入ZigBee模塊，設(shè)定一個(gè)時(shí)鐘為主機(jī)（服務(wù)器），其余的為從機(jī)（客戶端），當(dāng)需要調(diào)整時(shí)間時(shí)，事先通過(guò)主機(jī)面板上的調(diào)節(jié)按鈕將主機(jī)時(shí)鐘校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，然后由主機(jī)向客戶端發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求連接，客戶機(jī)收到請(qǐng)求信號(hào)回復(fù)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，連接建立，接著，主機(jī)將當(dāng)前時(shí)間信息傳送給客戶機(jī)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有客戶機(jī)收到時(shí)間信息即刻刷新時(shí)間。由于客戶機(jī)上的時(shí)間信息源都來(lái)自于客戶機(jī)上的時(shí)間，從而保證網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的時(shí)鐘時(shí)間上完全同步。

4.2鬧鈴定時(shí)的調(diào)節(jié)

在平時(shí)正常上課時(shí)間，每節(jié)課的上下課時(shí)間響鈴，當(dāng)碰到特殊時(shí)期，如英語(yǔ)四級(jí)考試時(shí)，不需要在8點(diǎn)、8點(diǎn)45分……響鈴，而是在9點(diǎn)開(kāi)考，9點(diǎn)半聽(tīng)力結(jié)束、10點(diǎn)45考試結(jié)束前15分鐘響鈴提示，即，需要修改鬧鈴時(shí)間。該物聯(lián)網(wǎng)時(shí)鐘控制系統(tǒng)，只需要通過(guò)主機(jī)上的按鈕修改好主機(jī)的鬧鈴時(shí)間點(diǎn)，然后開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)連接，搜尋到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的從機(jī)后，將鬧鈴時(shí)間信息發(fā)送給從機(jī)，所有從機(jī)的鬧鈴設(shè)置，只需要等待接收主機(jī)的信號(hào)，立即刷新，方便快捷，省時(shí)省力，而且操作簡(jiǎn)單。

五、總結(jié)

該物聯(lián)網(wǎng)時(shí)鐘控制系統(tǒng)的設(shè)想是基于物聯(lián)網(wǎng)原理，將控制器上預(yù)設(shè)的時(shí)間信息、鬧鈴定時(shí)信息通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)Zigbee技術(shù)傳到需校正的時(shí)鐘上，從而進(jìn)行時(shí)鐘的控制和校正。

時(shí)鐘控制器可以同時(shí)精確地設(shè)置多個(gè)時(shí)鐘的時(shí)間，鬧鈴信息，從而保證網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的時(shí)鐘時(shí)間上完全同步，鬧鈴時(shí)間完全一致。該時(shí)鐘控制器可以應(yīng)用在一定規(guī)模的學(xué)校、單位、工廠社會(huì)團(tuán)體的環(huán)境中，應(yīng)用在學(xué)校時(shí)可以控制學(xué)校的上下課鈴聲時(shí)間一致，響鈴不重復(fù)。同時(shí)可推廣到工廠單位應(yīng)用，可以同步打卡機(jī)的時(shí)間，確保考勤公平公正。

“物聯(lián)網(wǎng)電子鐘控制器”的問(wèn)世，打破了傳統(tǒng)時(shí)鐘校正的麻煩，尤其是同一社會(huì)團(tuán)體內(nèi)部的多個(gè)時(shí)鐘的設(shè)置和校正問(wèn)題，只需事先設(shè)置好控制器上電子鐘的時(shí)間，在待設(shè)時(shí)鐘100m范圍內(nèi)按下控制器上的按鈕，控制器上的時(shí)間信息便通過(guò)無(wú)線傳感裝置，傳輸?shù)酱O(shè)時(shí)鐘上，由于各待設(shè)置的電子鐘，采用的是同一控制器上的時(shí)間信息，可以保證嚴(yán)格同步，從而避免了校園內(nèi)不同教學(xué)樓電鈴鈴聲絡(luò)繹不絕、相繼想起的困擾，該產(chǎn)品推廣到公司員工考勤打卡系統(tǒng)，能解決工廠內(nèi)員工在A打卡機(jī)上打卡算遲到，而到B打卡機(jī)上不算遲到的尷尬。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 姚美菱，王麗娜，等.無(wú)線接入技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2013，49-54.

[2] 無(wú)線龍.ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理，冶金工業(yè)出版社，2011，1-20.

[3] 劉楷華，李雄.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展機(jī)遇[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011，7（5）：1007-1022.

[4]中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究[EB/OL].（2011-09-20），[2016-09-15]. http：//wenku.baidu.com/view/a429b30f844769eae009edfb.html