智能宿舍管理與監(jiān)測裝置系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

左先旺 李成偉

摘? ?要：智能化、數(shù)字化、信息化是校園管理的發(fā)展方向，校園管理成功與否關(guān)系到學生群體的個人發(fā)展。鑒于校園管理的漏洞，賴床和晚睡等拖延式作息對學生的身體和學習產(chǎn)生了很大影響。在宿舍生活中，輔導(dǎo)員不能及時、準確地了解學生的作息情況，同時，監(jiān)管過程中存在著大量的時間與人力成本耗費。為了調(diào)整學生作息、精細管理，文章設(shè)計了一款智能宿舍管理與監(jiān)測裝置。該裝置通過鋪設(shè)在床墊上的壓力傳感器及溫度傳感器，實現(xiàn)了對學生是否在宿舍的智能檢測。通過NB-IOT將在寢數(shù)據(jù)上傳到機智云云端，可以統(tǒng)一設(shè)置起床時間，隨時查看接入網(wǎng)絡(luò)的用戶在寢數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：智能宿管;窄寬帶物聯(lián)網(wǎng);起床提醒;遠程設(shè)置

在宿舍生活中，宿舍管理員并不能知悉各位學生的上下床及作息情況，逐一巡查則會耗費大量的時間和人力。宿舍監(jiān)測最看重信息的及時性和準確性，然而很多學校雖在宿舍管理方面花費很多人力物力，卻仍沒有徹底解決相關(guān)問題。

目前，為了保護學生隱私，安裝在室外的監(jiān)控器或攝像機雖能判斷學生是否進出宿舍，但卻無法獲知室內(nèi)情況，不能對具體床位進行監(jiān)測，對學生的安全亦沒有有效保障。智能化、數(shù)字化、信息化是校園管理的發(fā)展方向，校園管理成功與否關(guān)系到學生群體的個人發(fā)展。鑒于校園管理的漏洞，賴床和晚睡等拖延式作息對學生的身體和學習產(chǎn)生了很大影響。在宿舍生活中，輔導(dǎo)員不能及時、準確地了解學生的作息情況，同時，監(jiān)管過程中存在大量的時間與人力成本耗費。為了調(diào)整學生作息、精細管理，現(xiàn)設(shè)計一款智能宿舍管理與監(jiān)測裝置。實現(xiàn)中高等學校集體住宿的智能管理，幫助使用者養(yǎng)成良好的作息習慣，使老師及宿管能更方便地獲取宿舍學生的就寢情況，及時、準確地監(jiān)測學生逃課睡覺或夜不歸寢等情況，更加有效地保障學生安全，實現(xiàn)校園管理智能化、校園生活健康化[1-3]。

1? ? 智能校園管理現(xiàn)狀

對老師來說，挨個宿舍去查寢勞動量巨大，費時費力。查寢具有時間固定等特性，使學生只在固定時間內(nèi)能夠被查到，并不知道其他時間段學生的狀態(tài)。調(diào)查顯示，只有11.24%的輔導(dǎo)員每天進行查寢，而有59.55%的輔導(dǎo)員進行的是抽查。

目前，市場上現(xiàn)有的相關(guān)產(chǎn)品都不能及時、準確地檢測學生的在床狀態(tài)，也很容易發(fā)生代打卡、逃避檢查的問題，對宿舍管理的安全性也有了極大的考驗。

1.1? 考勤APP

考勤APP使用虛擬定位等技術(shù)實現(xiàn)虛擬打卡，未在設(shè)定好的范圍之內(nèi)即可進行遠程打卡，且代打卡現(xiàn)象頻發(fā)。大范圍的打卡考勤，也不能具體到每個宿舍，不能查看學生是否在寢。

1.2? 指紋打卡

學生打卡進入宿舍后可以再出去，指紋模具也有造假現(xiàn)象的存在。前期需要錄入全校學生的指紋，工程量巨大，高峰期會出現(xiàn)擁擠的現(xiàn)象。

1.3? 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)價格昂貴，高校宿舍樓棟眾多，使用門禁系統(tǒng)成本高昂，且其具有時點性，學生打卡進入宿舍后可以再出去。門禁系統(tǒng)需要借助校園卡等輔助產(chǎn)品，若校園卡丟失，則會增添學生出入寢室的麻煩，在早課等高峰期間出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象，且易出現(xiàn)代替打卡問題。

對老師的管理而言，通過紙質(zhì)記錄數(shù)據(jù)的方式已經(jīng)落后，且校園管理數(shù)據(jù)量太大。另外，異性老師查寢則成為一個尷尬的問題。

2? ? 關(guān)鍵技術(shù)

本智能宿舍管理裝置意在提供一種宿舍爬梯式鬧鐘，放置于爬梯上，當下床踩到爬梯墊，觸碰墊中的壓力傳感器，鬧鐘才會停止。鬧鐘鳴叫的時候，人踩到壓力感應(yīng)裝置上之后微處理器控制鬧鐘停止鳴叫，這樣迫使學生起床關(guān)掉鬧鐘，解決了學生的起床拖延癥，具有較好的喚醒效果。市面上使用類似原理的地毯鬧鐘占地面積大、成本高，不利于在宿舍中的使用，本裝置在宿舍的使用中具有極大的優(yōu)勢。

3? ? 硬件設(shè)計

本裝置采用壓力傳感器來獲取相應(yīng)的壓力值，對實際的壓力傳感器，本裝置可以將其視作為一個阻值隨壓力改變而改變的電阻。首先，本裝置要將人臥床后傳感器的阻值改變，使得本裝置的單片機可以獲得一個數(shù)字信號，當人起床后本裝置可以獲得一個相反的數(shù)字信號，那么本裝置就可以通過單片機對數(shù)字信號的分析來確定使用者是否起床，當然，在設(shè)計時也考慮到了有一些誤判的情況，所以本裝置就使用了10個壓力傳感器來做成點陣式系統(tǒng)，對10個信號進行分析處理，所獲取的值基本接近實際情況。

設(shè)計時，單一的信號可能不準確，本裝置加上了溫度傳感器，在壓力信號采集的同時，采集床鋪的溫度變化，用溫度和壓力雙信號來具體確定使用者是否已經(jīng)起床。本裝置采用點陣式壓力傳感器和溫度傳感器相結(jié)合的方式來實現(xiàn)相關(guān)功能，所以使用了TLC2274四路電壓放大器來進行電壓放大和LM339四路電壓比較器來進行電壓比較，以便達到較小功耗。本裝置使用10路壓力傳感器將其按上述的電路進行信號處理，再將比較器和放大器剩余的兩路按照相同的處理方法來進行處理，本裝置就可以將12路信號都以數(shù)字信號的形式輸出。

4? ? 軟件設(shè)計

4.1? 系統(tǒng)實現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)

文章所設(shè)計的智能宿舍管理平臺和配套的手機軟件均按照軟件工程的設(shè)計規(guī)范，利用結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蠹夹g(shù)相結(jié)合的方式進行系統(tǒng)分析與設(shè)計，系統(tǒng)編程實現(xiàn)采用的工具有DCloud推出的一款支持HTML5的Web開發(fā)IDE：HBuilder，一個開放源代碼且基于Java的可擴展開發(fā)平臺：Eclipse。后臺采用SSM框架下的Java語言，前端使用H5，CSS3，JavaScript編程語言，少部分界面使用bootstrap，layui框架，并且使用了jQuery框架，利用Ajax實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)庫采用了Oracle公司的MySQL[4-5]。

4.2? 系統(tǒng)的用例設(shè)計

本裝置產(chǎn)品需要實現(xiàn)參與者通過向系統(tǒng)或請求系統(tǒng)輸入某些事件來觸發(fā)系統(tǒng)的執(zhí)行的功能。

4.3? 數(shù)據(jù)庫安全性設(shè)計

（1）為用戶存儲登錄密碼，登錄時必須經(jīng)驗證用戶名和密碼相匹配的時候才能登入到系統(tǒng)，所有密碼經(jīng)過消息摘要算法（Message Digest Algorithm ，MD5）鹽值加密后存入系統(tǒng)。

（2）用戶可以通過操作具有相關(guān)權(quán)限的功能來間接性地對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行增、刪、查、改，但是存儲過程對于其他系統(tǒng)用戶來講是完全透明的。

（3）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模式的權(quán)限。

4.4? 系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)流程

本文開發(fā)的智能宿舍管理平臺以及配套APP全部開發(fā)在同一個項目里面，APP與網(wǎng)站一起使用SSM框架實現(xiàn)Javaweb項目。網(wǎng)站的主要功能是管理人員對所有人員和設(shè)備的管理以及日志的管理，APP主要是個體用戶即普通學生使用，用戶通過APP可以查看個人的設(shè)備信息、設(shè)備的歷史記錄以及所有用戶的整體數(shù)據(jù)分析，如果是主動用戶，還可以自己設(shè)置鬧鐘裝置的響鈴時間。本項目整體基于瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）模式3層體系結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，具體包括表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫存儲過程的編寫，利用HBuilder，Eclipse等集成開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了智能宿舍管理平臺以及配套APP功能需求說明中的主要模塊。

5? ? 結(jié)語

本文研究設(shè)計了一種智能宿舍管理裝置，研發(fā)創(chuàng)意來源于中高等學校的學生就寢情況，一方面，高校學生夜晚翻墻外出上網(wǎng)的事件頻發(fā);另一方面，高?；硬閷嫹绞讲粩嘤砍??；谶@些情況，本裝置專門針對夜晚睡眠問題展開研究，發(fā)展?jié)摿薮?。從人們的?jīng)濟水平上看，收入不斷提高，生活相對富足，對智能化生活的需求也增大。在主打的高校領(lǐng)域市場基于飽和時，本裝置也可以考慮向上述領(lǐng)域拓展。

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