基于物联网的智慧校园管理系统刘仕乾张家铭曲阜师范大学JSJ3团队摘要: 开发了一种基于物联网的智慧校园管理系统，包括信息采集、数据库管理和网站查询三个模块。
信息采集部分采用具有强大内核和丰富外设资源的EasyARM1138开发板，利用串口通信技术将外接于开发板的各种传感设备采集的实时动态信息存储于数据库中。
网站建设部分采用了“Apache+MySQL+PHP”的模式，充分体现了这一黄金组合的优势。
系统管理员、教师和学生可以用不同的身份登陆网站进行查询与管理。
系统不仅可以查询学校教室、设备等资源的使用状况，提高资源的利用率，还可以进行宿舍防火防盗监控，保证宿舍的安全。
关键词：物联网，智慧校园，教室管理系统，宿舍防火防盗系统Abstract：The essay presented the management system of smart campus based on internet of things, which include three modules: information collection, database management and website for querying. The EasyARM1138 development board which includes strong kernel and many peripheral devices is used in information collection module. The real-time dynamic information is collected through various sensors which is connected with development board using serial communication. The information is stored in database. The website module uses the golden combination pattern of “Apache+MySQL+PHP”. The administrator, teachers and students can login the website by different user identity to query or manage the system. The using condition of classrooms and devices of campus can be queried by the system, thus resources' utilization ratio is improved. The dormitory fireproofing and security is implemented which can greatly improve the security of dormitories.Keywords: internet of things, smart campus, the management system of classroom, dormitory fireproofing and security system目录1 物联网 (1)2 系统开发的必要性 (2)3 智慧校园管理系统的整体实现 (2)4 信息的采集 (4)4.1教室信息采集层 (5)4.2宿舍防火、防盗信息采集层 (6)5 数据库 (7)6 网站设计 (10)6.1网站的整体设计 (11)6.2网站各个模块设计 (11)7 结束语 (13)8 参考文献 (14)1 物联网1999年，MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时首次提出物联网（Internet of Things）的概念，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT和通信带来了广阔的新市场。
2005年国际电信联盟（ITU）正式提出了物联网的概念，即：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。
物联网的实现主要分为三个层次（如图1所示）：第一是传感系统（感知层），通过各种技术手段，来实现和物质相关的信息识别和采集；第二是通信网络层，包括现在的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，目的是对采集来的信息进行可靠传输和处理；第三是应用和业务（应用层），即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。
图1 物联网三层架构图中国当前发展物联网的时机已成熟，2010年3月5日，温家宝总理在政府工作报告中指出，要“积极推进新能源汽车、‘三网’融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。
加大对战略性新兴产业的投入和政策支持”，这是物联网首次被写进政府工作报告，并被列为国家五大新兴战略性产业之一。
目前物联网示范应用的方向之一就是与校园管理活动的融合，用于促进智慧校园、数字化校园的建设工作。
大学是物联网应用最早、最为广泛的地方之一，小范围试点必将为今后物联网产业的发展打下坚实的基础。
2 系统开发的必要性随着高校扩招的加速，学生人数的增加与教室等高校现有固定资源的紧缺之间的矛盾日益突显。
学生常常肩背沉重的书包，游走于教学楼之间，寻找自习教室，刚拿出书本不久，成群的学生涌入教室，跟着进来的是教授……上课时间一到，学生只有两种无奈的选择：忍受“市井喧闹”坚守阵地，或者一走了之。
现有的教室资源都是人工管理的，在开学之初固定的安排好教室作为上课之用，学期中间如有变动或临时使用，改动十分困难，而学生为了自习的需要，无法方便灵活的查找到教室资源的使用情况，效率很低。
互联网技术与移动通信网络的不断深入发展以及计算机相关硬件设备的快速普及，促使了新一代网络技术——物联网的形成与发展，这将促进新一代智能数字校园的研究与建设。
为有效地改善教室等高校资源的管理与分配，在研究物联网功能及其特征的基础上，设计开发了基于物联网的智慧校园管理系统。
这套系统通过各种传感器技术对教室的使用情况、设备状态、人数等进行采集，并对采集的数据进行分析处理，把结果输出到计算机和手机等终端上，让教师或学生能随时随地地查阅教室的使用情况，为工作和学习创造方便快捷有利的条件，提高了教室使用的效率。
3 智慧校园管理系统的整体实现随着现代高校教学活动节奏的加快，效率已经成为首要考虑因素，基于物联网的教室管理系统必将成为学校管理员、教师以及同学们不可缺少的一套必备工具，为此，本小组选择了这一课题进行研究设计，并初见成效。
本智慧校园管理系统针对现实中存在的各种问题，设计了相应的解决功能，如表1所示。
本小组开发的这套基于物联网的智慧校园管理系统，包括信息采集、数据库管理和网站查询三个模块。
信息采集部分采用EasyARM1138开发板，利用串口通信技术将外接于开发板的各种传感设备采集的实时动态信息存储于数据库中。
网站的建设部分采用了黄金组合“Apache+MySQL+PHP”，在小型网站中充分体现了其体积小、速度快、总体成本低表1系统可以解决的现实问题的优势。
系统首先通过管理员端和一些传感技术，对教室的课程安排情况、设备使用情况、人数等信息进行采集并导入数据库，管理员、教师和学生分别通过管理员端和用户端登录系统，并进行教室使用情况的查询与维护。
同时我们还提供了与Web具有完全相同功能的手机端服务，用户可以利用手机Wap上网进入该系统，手动输入网址，然后将该网址保存为标签，方便以后的访问，从而实现了随时随地查询教室使用情况的目的。
本系统包括模拟现实、数据库和网站三个部分，其整体系统结构如图2所示。
图2系统整体结构该系统不仅可以查询学校教室、设备等资源的使用状况，提高资源的利用率，还可以进行宿舍防火防盗的监控，保证宿舍的安全，图3所示为该系统整体工作的示意图。
图3 系统整体工作示意图4 信息的采集本系统信息采集层采用EasyARM1138（如图4所示）作为核心开发器件。
EasyARM1138的核心MCU是Luminary Micro公司的Stellaris（群星）系列ARM之LM3S1138。
内嵌USB仿真器的Cortex-M3开发板EasyARM1138具有强大的MCU内核和丰富的外设资源。
图4 EasyARM1138开发板该系统信息采集层采用EasyARM1138开发板的外设接口来连接传感器，并使用MCU 进行模数转化，处理后的信息通过串口通信线传输到数据库，完成信息采集。
4.1教室信息采集层教室信息采集采用避障传感器、DHT11数字温湿度传感器、DS18B20温度传感器、P722-5R光敏电阻器等传感器件，经处理得到的部分信息通过LCD液晶显示屏显示在教室入口处，并通过串口通信线实现上位机与下位机双向通信。
教室模拟如图5所示。
图5 教室信息采集模拟图（1）人员进出教室的情况及人数记录教室人员的进出情况和人数记录，通过避障传感器实现对人员的进出的判断。
师生进入宿舍判断说明：当人在室外时，A点避障传感器检测有人，当人走进室内，B点避障传感器再次检测到有人的时候，说明有人进入教室（如图6所示）。
同理，当人外出的时候，B点、A点传感器先后检测有人通过，则说明有人外出。
图6 教室人数统计模拟图图7 液晶开发板连接（2）液晶显示模块设计显示模块采用带中文字库的128*64液晶屏，该模块接口方式灵活，操作指令简单、方便，可形成良好的人机交互界面。
该显示屏放在教室门口显示教室内温度、湿度、剩余座位等信息供学生查看。
（液晶屏与开发板的连接如图7所示。
）（3）温度、湿度及光强的采集温度采集采用DS18B20传感模块，其具有体积小，精度高，抗干扰力强，附加功能强等特点，检测精度可达±0.5摄氏度，检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F)，内置EEPROM，具有限温报警功能。
湿度采集采用DHT11数字温湿度传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保该产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
光强采集采用P722-5R光敏电阻器，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）的变化线性变化。
(4) 其他模拟部分及电源供电加热部分采用本小组自制的加热器，LED灯模拟教室电灯。
小型风扇模拟教室风扇，并与模拟加热器共同组成了教室温控装置。