ZigBee技術(shù)在計算機實驗中心智能管理中的應(yīng)用

張皓瑜 王梅

摘 要：隨著時代的發(fā)展與技術(shù)的進步，依靠實驗室管理人員的實驗中心傳統(tǒng)運維管理模式的弊端已逐漸凸顯。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用于實驗中心的運維管理中，能解放人力投入、提高管理效率。由此，本文將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于計算機實驗中心智能管理中，從而使實驗中心的管理從傳統(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;實驗中心

中圖分類號：TP308文獻標識碼：A文章編號：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

高校計算機實驗中心的日常任務(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)在課余時間對學(xué)生自主學(xué)習(xí)開放、計算機類課程無紙化考試以及學(xué)校上機部門下達的其他任務(wù)等。計算機數(shù)量多、管理人員少、日常任務(wù)重是實驗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。在實驗中心利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)輔助管理人員進行日常運維管理，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、電壓檢測、煙霧檢測、漏電漏水檢測等方面輔助管理人員及時了解實驗室安全方面的狀況，還能在門窗開關(guān)、電源開關(guān)等日常運行方面進行智能化管理[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、短時延、高容量、高安全等特點。

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)狀型拓撲解結(jié)構(gòu)時，ZigBee技術(shù)還能提供強大的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 實驗中心智能化管理框架設(shè)計

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)方式實現(xiàn)對計算機實驗中心的智能化管理，從功能設(shè)計的角度出發(fā)，將物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智能化實驗中心劃分為三個層次，如圖2所示。

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

第二，網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是中間層，負責(zé)串聯(lián)整個環(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)器進行處理;同時，對應(yīng)用層接收到的指令進行處理及轉(zhuǎn)發(fā)。

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

3 實驗中心智能化管理的應(yīng)用

對智能化的應(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，負責(zé)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，需要對實驗室環(huán)境進行實時監(jiān)測。以單個實驗室為例，為了保證檢測數(shù)據(jù)的準確性，需要對各個傳感器的安裝位置進行設(shè)計。

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

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

第三，門窗傳感器。門窗傳感器負責(zé)采集實驗室的門窗開啟與關(guān)閉狀態(tài)，幫助實驗室工作人員實時了解實驗室狀態(tài)。該類傳感器安裝在實驗室的入口門上以及窗戶上，實時監(jiān)測門窗的狀態(tài)。

第四，監(jiān)控裝置。監(jiān)控裝置負責(zé)采集實驗室實時畫面，可在實驗室內(nèi)的四周頂部進行安裝[5]。

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

4 結(jié)語

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

參考文獻：

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

[2]郭國.計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機房管理中的應(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下的機房智能管理系統(tǒng)[J].現(xiàn)代計算機（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[J].現(xiàn)代鹽化工，2019（3）：43-44.

[5]簡磊，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.