第一篇：基于物聯網的智慧校園系統的設計與實現(南京李建元)

基于物聯網的智慧校園系統的設計與實現

(一)物聯網概念的提出

物聯網的概念是在1999年提出的。物聯網的英文名稱叫“The Internet of things”，簡言之，物聯網就是“物物相連的互聯網”。

2003年，美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首；

2005年，國際電信聯盟發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念。國際電信這份報告曾描繪“物聯網”時代的圖景：當司機出現操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等等。美國總統奧巴馬就職以后，在他和工商領袖舉行的圓桌會議上，“智慧地球”的概念被提出，其中包括美國要形成智慧型基礎設施“物聯網”，被美國人認為是振興經濟、確立競爭優勢的關鍵戰略。

2009年2月24日消息，IBM大中華區首席執行官錢大群在2009IBM論壇上公布了名為“智慧的地球”的最新策略。

2009年8月7日，溫家寶總理在江蘇無錫調研時，對微納傳感器研發中心予以高度關注，提出了把傳感網絡中心設在無錫、輻射全國的想法。溫家寶總理指出“在傳感網發展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”，“在國家重大科技專項中，加快推進傳感網發展”，“盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫?感知中國?中心 ”。

2010年是物聯網概念迅速升溫、業務高速發展的一年。專家預測，物聯網產業將是下一個萬億元級規模的產業，甚至超過互聯網30倍,中國物聯網產業潛力無窮。

2011年3月5日，十一屆全國人大四次會議國務院總理溫家寶作的2011年政府工作報告中著重提出：要加快物聯網的研發應用。(二)物聯網的相關技術

物聯網的實現主要分為三個層次：

第一是傳感系統（設備層），通過各種技術手段，來實現和物相關的信息識別和采集；

第二是通信網絡（信號傳輸和獲取層），包括現在的互聯網、通信網、廣電網以及各種接入網和專用網，目的是對采集來的信息進行可靠傳輸和處理；

第三是應用和業務（業務應用層），即輸入輸出控制終端，可基于現有的手機、個人電腦等終端進行。

其中傳感技術和通信技術實現了前兩個層次，主要由無線射頻識別（RFID）、傳感網技術等技術構成，而第三個層次則是以軟件為主的數據處理技術。

國內外眾多高校、科研院所、各大知名企業先后開展了無線傳感器網絡的研究，這些都為無線傳感器網絡進一步的發展以及最終的商業化奠定了堅實的基礎，雖然在基礎技術層面已經獲得了重大突破，而基于物聯網技術能夠為用戶提供哪些獨特的服務，才是物聯網最終能否廣泛應用的關鍵。目前許多物聯網示范應用的方向之一就是與校園管理活動的融合，用于促進智慧校園/數字化校園建設工作的推進。

(三)系統功能要求

考慮到各校的實驗室配置條件的限制，本賽題將以基于物聯網技術的頂層應用開發作為主要內容，即假設在物聯網技術基礎上所需的各類信息均可以獲取。

本系統要求針對校園中的兩項主要活動進行設計，可以選取下面提供的兩項活動（活動內容允許調整），也可以自行選擇其他活動，但是至少完成兩項具有代表性的功能設計，完成一個完整的系統設計。1.教室管理

假設：可以通過物聯網技術獲得關于教室使用狀態的所有信息

要求：自行設計信息的存儲內容與格式（數據庫結構），包括需要通過物聯網技術獲取的信；分析用戶可能需要用到的信息，允許用戶通過PC終端查詢所有教室的實時使用情況，以及其他所需信息和服務。2.車位管理

假設：可以通過物聯網技術獲得關于車位使用狀態的所有信息

要求：自行設計信息的存儲內容與格式（數據庫結構），包括需要通過物聯網技術獲取的信息；分析用戶可能需要用到的信息，允許用戶通過PC終端查詢所有車位的實時使用情況，以及其他所需信息和服務。

(四)系統設計要求

1．要求建立B/S結構的系統，展示系統基本功能，光盤僅作為成果備份。2．要求各隊自行建立可以正常訪問的作品網站，提供域名和賬號口令（如果需要的話），用于評審期間訪問。

3．建議的開發環境：IIS+SQL server+ASP，但不僅限于此。提示和備注：

去年本賽題從論壇、QQ交流情況以及最終的提交作品來看，比較普遍的問題有兩個：

1．是否需要考慮傳感網、通信網的結合問題

這個問題是大家最困惑也是問的最多的問題，從我們平時接觸到的宣傳來看，物聯網最引人注目的功能就是在于傳感網和通信網的結合，這部分功能本身正在探索之中，實現起來的工作量也比較大，所以本次大賽中對于這部分功能不做強調，而是假設監測對象的基本信息可以獲得，在此基礎上如何利用這些信息提供服務。所以各位選手一要考慮你認為哪些信息是你希望獲取的，二要考慮這些信息獲取后如何加以利用。（例如是僅僅告訴用戶某個停車場目前有五個空閑車位，還是用圖形表示出這五個空閑車位的具體位置？）。

當然，如果你能夠在你的作品中完成這部分的功能，將會為你加分不少（去年有幾個團隊實現了這個功能，希望本屆選手能夠再接再厲，獲得更大的突破）。

2．是否局限于這兩項功能

教室管理、車位管理是必須完成的部分，如果你認為這兩項功能你已經做好了，而且做的比較完善，仍然有時間和精力，在此條件下你可以根據自己的興趣再選作其他功能。參賽選手可以根據自己學校的特色自行設計其他的智能系統。如：經濟和財政學院可以選擇“智慧銀行”，交通學院可以選擇“智慧交通”，醫學院可以選擇“智慧醫療”，建筑大學選擇“智能家居”，另外，在同學們每天上課過程中有沒有想過更好的老師授課、學生聽課的更加智慧的方式，可以開發智慧授課系統，比如“智慧課堂”，只要啟動你的智慧，定會有別樣的創意。

本賽題中關于需要獲取哪些信息的設計是后續工作的基礎，在此基礎上能夠為用戶提供哪些服務是系統的特色。所以全面的信息、良好的客戶定位、豐富多樣的功能是吸引用戶的關鍵

注意事項：

1．關于系統用戶

建議考慮三類基本用戶：學校的管理人員、校內用戶、校外用戶。注意每類用戶的需求有什么樣的差異。除此以外還可以考慮一些特殊用戶，例如校內用戶是否區分教師、學生、管理人員。

2．關于開發文檔部分

文檔一定要結構完整、邏輯清晰，如實記錄你的成果的開發過程。如果希望附上程序或部分程序，請單獨放在一個文件中，不要和開發文檔放在一起。

文檔中必須包含系統分析、系統設計、系統實現（開發環境）、系統測試等內容。

具體細節請各自留意，例如要有目錄、頁碼，圖表要有編號，全文章節編號要規范、一致。

開發文檔中尤其需要說明你的作品的特色所在，對于成員分工也應當有明確說明。

3．關于系統演示

最終提交程序時一定要有安裝、使用方法的說明；

要考慮到遠程能夠正常訪問，對于各種特殊情況能夠正常處理，避免由于程序異常導致無法正常訪問的情況。

界面要簡明、友好，需要用戶操作之處請加上簡要說明，模擬數據要符合一般現實（例如教室編號不要用ABCD等全字符表示）。最好附上一個簡要的用戶手冊，說明系統使用方法。

第二篇：基于物聯網的智慧農業系統的設計

物聯網綜合應用實踐課程設計

題 目: 基于物聯網的智慧農業系統的設計 院(系): 計算機與通信學院 專業年級: 11級物聯網1班 姓 名:

郭盛功

學 號: 112801012 指導教師: 馬維俊

摘要..................................................................................................................................................3 1 緒論.............................................................................................................................................4

1.1 農業物聯網技術.............................................................................................................4

1.1.1 農業物聯網產生背景.........................................................................................4 1.2 物聯網技術在農業種植環境中的應用.........................................................................5

1.2.1 物聯網技術實現農業種植環境的智能化管理.................................................5 1.2.2 物聯網技術實現農產品質量安全有效監管.....................................................5 基本原理.....................................................................................................................................6

2.1硬件方面............................................................................................................................6

2.1.1芯片SHT10介紹....................................................................................................6 2.1.2 CC2530介紹..........................................................................................................7 2.2 軟件方面.........................................................................................................................9

2.2.1 ZigBee技術..........................................................................................................9 2.2.2 ZigBee特點........................................................................................................11 2.2.3 ZigBee協議棧結構..........................................................................................12 2.2.4 無線傳感器網絡...............................................................................................15 3 農業物聯網種植環境監控系統設計.......................................................................................17 3.1 農業物聯網種植環境監控系統關鍵技術...................................................................17 3.2 農業物聯網種植環境監控系統建構...........................................................................17 3.3農業種植監控系統構建..................................................................................................18 3.3.1 系統硬件構建...................................................................................................18 3.3.2 系統軟件構建...................................................................................................18 3.3．3 編碼...................................................................................................................20 四 總結...........................................................................................................................................22 五 參考文獻...................................................................................................................................23 六 致謝信.......................................................................................................................................24

基于物聯網的智慧農業系統設計

摘要

智慧農業是農業生產的高級階段，是集新興的互聯網、移動互聯、云計算和物聯網技術為一體，依托部署在農業生產現場的各種傳感節點（環境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和無線通信網絡實現農業生產環境的智能感知、智能預警、智能決策、智能分析、專家在線指導，為農業生產提供精準化種植、可視化管理、智能化決策。

基于Zigbee技術的智慧農業解決方案，成本低廉，是一般人都能負擔的價格；控制更簡單，讓每一位剛接觸的人都能輕松使用；功耗更低、組網更方便、網絡更健壯，給您帶來高科技的全新感受。您的溫室大棚規模越大，基于Zigbee技術的智慧農業解決方案在使用中，要準確及時地操控所有設備，最值得關注的應該就是網絡信號的穩定性。鑒于溫室大棚的網絡覆蓋區域比較廣泛，我們貼心為您呈現物聯無線組網！智慧農業能有效連接物聯Internet通信網關和超出物聯Internet通信網關有效控制區域的其它Zigbee網絡設備，實現中繼組網，擴大覆蓋區域，并傳輸網關的控制命令到相關網絡設備，達到預期傳輸和控制的效果。基于先進的Zigbee技術，物聯無線中繼器無需接入網線，就可自行中繼組網，擴散網絡信號，讓您的網絡靈活順暢運行，保障您的所有設備正常運行。主要采集溫濕度，從而控制農植物的水分和光照。

關鍵詞：Zigbee，CC2530，智慧農業，云計算，物聯網緒論

農業是關系著國計民生的基礎產業，我國傳統農業在向現代農業發展中面臨著確保農產品總量、調整農業產業結構、改善農產品品質和質量，改善生產效益低下、資源嚴重不足且利用率低、環境污染等問題而不能適應農業持續發展的需要。因此，關于農業物聯網技術的研究勢在必行。物聯網是以感知為目的的，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡。物聯網可以很好地應用到諸多領域，農業即是其中之一。

文章在農業物聯網的背景下，設計了農業中最為關鍵的種植環境智能化檢測系統，一方面對其中的關鍵技術種植檢測硬件系統和軟件系統進行設計，主要包括農業物聯網監管系列傳感器，無線傳感器網絡通過模塊采集溫濕度光照登信息，經由無線收發模塊傳輸數據，通過后臺管理實現對環境信息的遠程控制，隨時進行調整和處理，實現對環境信息的遠程控制。另一方面是設計了農業物聯網下種植環境監控平臺。文章旨在設計出基于物聯網技術的農業種植環境監控系統，能夠極大地推進高現代農業的自動化、智能化水平，降低資源占有率，提高農產品的生產效率及產品的質量。

1.1 農業物聯網技術

1.1.1 農業物聯網產生背景

農業信息技術是我國現代農業科技的重要內容，大力推進“信息化與農業現代化融合”是我國現代農業發展方向。“農業物聯網”即利用物聯網技術，即通過相應的智能傳感器設備實時監控農業種植環境，并將各個相應的數據通過數據采集設備，經過無線網絡系統傳送到信息控制中心，進而對農業種植環境進行調節，智能控制農作物健康生長所需環境如溫度、濕度以及光照、土壤溫度、含水量，及時灌溉系統。實現農業種植綜合生態信息的自動檢測，對環境進行自動監控。1.2 物聯網技術在農業種植環境中的應用

1.2.1 物聯網技術實現農業種植環境的智能化管理

通過在農業種植系統中安裝相應的只能控制系統，實現對整農作物種植環境中各個參數的實時監控，及時掌握農作物生長環境的一些參數，并根據參數變化適時調控來掌控農作物最佳的生長環境，將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節點，為溫室精準調控提供科學依據。

1.2.2 物聯網技術實現農產品質量安全有效監管

農業物聯網技術能夠通過廣泛采用電子標識、條形碼、傳感器網絡、物聯網中間件和網絡平臺技術等關鍵技術，實現產品從生產、儲運、交易信息的透明化和實時監控，從而實現農產品從農田到餐桌的全程可管可控，農產品質量安全有效地監管。基本原理

本實驗將使用CC2530讀取溫濕度傳感器SHT10的溫度和濕度數據，并通過CC2530內部的ADC得到光照傳感器的數據。最后將采樣到的數據轉換然后在LCD上顯示。其中對溫濕度的讀取是利用CC2530的I/O（P1.0和P1.1）模擬一個類IIC的過程。對光照的采集使用內部的AIN0通道。

2.1硬件方面

2.1.1芯片SHT10介紹

SHT10 是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，提供全標定的數字輸出。它采用專利的CMOSens 技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與 14 位的 A/D 轉換器以及串行接口電路實現無縫連接。SHT10 引腳特性如下：

1.VDD，GND SHT10 的供電電壓為 2.4~5.5V。傳感器上電后，要等待 11ms 以越過“休眠”狀態。在此期間無需發送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。

2.SCK 用于微處理器與 SHT10 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。

3.DATA 三態門用于數據的讀取。DATA 在 SCK 時鐘下降沿之后改變狀態，并僅在 SCK 時鐘上升沿有效。數據傳輸期間，在 SCK 時鐘高電平時，DATA 必須保持穩定。為避免信號沖突，微處理器應驅動 DATA 在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如：10kΩ）將信號提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的 I/O 電路中。

向 SHT10 發送命令：

用一組“ 啟動傳輸”時序，來表示數據傳輸的初始化。它包括：當 SCK 時鐘高電平時DATA 翻轉為低電平，緊接著 SCK 變為低電平，隨后是在 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉為高電平。后續命令包含三個地址位（目前只支持“000”，和五個命令位。SHT10 會以下述方）式表示已正確地接收到指令：在第 8 個 SCK 時鐘的下降沿之后，將 DATA 拉為低電平（ACK位）。在第 9 個 SCK 時鐘的下降沿之后，釋放 DATA（恢復高電平）。

測量時序(RH 和 T)：

發布一組測量命令（‘00000101’表示相對濕度 RH，‘00000011’表示溫度 T）后，控制器要等待測量結束。這個過程需要大約 11/55/210ms，分別對應 8/12/14bit 測量。確切的時間隨內部晶振速度，最多有±15%變化。SHTxx 通過下拉 DATA 至低電平并進入空閑模式，表示測量的結束。控制器在再次觸發 SCK 時鐘前，必須等待這個“數據備妥”信號來讀出數據。檢測數據可以先被存儲，這樣控制器可以繼續執行其它任務在需要時再讀出數據。接著傳輸 2 個字節的測量數據和 1 個字節的 CRC 奇偶校驗。需要通過下拉 DATA 為低電平，uC以確認每個字節。所有的數據從 MSB 開始，右值有效（例如：對于 12bit 數據，從第 5 個SCK 時鐘起算作 MSB； 而對于 8bit 數據，首字節則無意義）。用 CRC 數據的確認位，表明通訊結束。如果不使用 CRC-8 校驗，控制器可以在測量值 LSB 后，通過保持確認位 ack 高電平，來中止通訊。在測量和通訊結束后，SHTxx 自動轉入休眠模式。通訊復位時序：

如果與 SHTxx 通訊中斷，下列信號時序可以復位串口：當 DATA 保持高電平時，觸發SCK 時鐘 9 次或更多。在下一次指令前，發送一個“傳輸啟動”時序。這些時序只復位串口，狀態寄存器內容仍然保留。2.1.2 CC2530介紹

CC2530 是基于2.4-GHz IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 上的一個片上系統解決方案。其特點是以極低的總材料成本建立較為強大的網絡節點。CC2530 芯片結合了RF 收發器，增強型8051 CPU，系統內可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他模塊的強大的功能。如今CC2530 主要有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB 的閃存。其具有多種運行模式，使得它能滿足超低功耗系統的要求。同時CC2530運行模式之間的轉換時間很短，使其進一步降低能源消耗。

CC2530包括了1個高性能的2.4 GHz DSSS（直接序列擴頻）射頻收發器核心和1個8051控制器，它具有32/64/128 kB可選擇的編程閃存和8 kB的RAM，還包括ADC、定時器、睡眠模式定時器、上電復位電路、掉電檢測電路和21個可編程I/O引腳，這樣很容易實現通信模塊的小型化。CC2530是一款功耗相當低的單片機，功耗模式3下電流消耗僅0.2μA，在32 k晶體時鐘下運行，電流消耗小于1μA。

CC2530芯片使用直接正交上變頻發送數據。基帶信號的同相分量和正交分量由DAC轉換成模擬信號，經過低通濾波，變頻到所設定的信道上。當需要發送數據時，先將要發送的數據寫入128B的發送緩存中，包頭是通過硬件產生的。最后經過低通濾波器和上變頻的混頻后，將射頻信號被調制到2.4GHz，后經天線發送出去。CC2530有兩個端口分別為TX/RX，RF端口不需要外部的收發開關，芯片內部已集成了收發開關。

CC2530的存儲器ST-M25PE16是4線的SPI通信模式的FLASH，可以整塊擦除，最大可以存儲2M個字節。工作電壓為2.7v到3.6v。

CC2530溫度傳感器模塊反向F型天線采用TI公司公布的2.4GHz倒F型天線設計。天線的最大增益為＋3.3dB，天線面積為25.7×7.5mm。該天線完全能夠滿足CC2530工作頻段的要求（CC2530工作頻段為2.400GHz～2.480GHz）。

圖1.CC2530芯片引腳

CC2530芯片引腳功能

AVDD1 28 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD2 27 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD3 24 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD4 29 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD5 21 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD6 31 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接

DCOUPL 40 電源（數字）1.8V 數字電源去耦。不使用外部電路供應。DVDD1 39 電源（數字）2-V–3.6-V 數字電源連接 DVDD2 10 電源（數字）2-V–3.6-V 數字電源連接 GND-接地 接地襯墊必須連接到一個堅固的接地面。GND 1，2，3，4 未使用的連接到GND P0_0 19 數字I/O 端口0.0 P0_1 18 數字I/O 端口0.1 P0_2 17 數字I/O 端口0.2 P0_3 16 數字I/O 端口0.3 P0_4 15 數字I/O 端口0.4 P0_5 14 數字I/O 端口0.5 P0_6 13 數字I/O 端口0.6 P0_7 12 數字I/O 端口0.7 P1_0 11 數字I/O 端口1.0-20-mA 驅動能力 P1_1 9 數字I/O 端口1.1-20-mA 驅動能力 P1_2 8 數字I/O 端口1.2 P1_3 7 數字I/O 端口1.3 P1_4 6 數字I/O 端口1.4 P1_5 5 數字I/O 端口1.5 P1_6 38 數字I/O 端口1.6 P1_7 37 數字I/O 端口1.7 P2_0 36 數字I/O 端口2.0 P2_1 35 數字I/O 端口2.1 P2_2 34 數字I/O 端口2.2 P2_3 33 數字I/O 模擬端口2.3/32.768 kHz XOSC P2_4 32 數字I/O 模擬端口2.4/32.768 kHz XOSC RBIAS 30 模擬I/O 參考電流的外部精密偏置電阻 RESET_N 20 數字輸入 復位，活動到低電平RF_N 26 RF I/O RX 期間負RF 輸入信號到LNA RF_P 25 RF I/O RX 期間正RF 輸入信號到LNA XOSC_Q1 22 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳1或外部時鐘輸入 XOSC_Q2 23 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳2 2.2 軟件方面

2.2.1 ZigBee技術

蜜蜂在發現花叢后會通過一種特殊的肢體語言來告知同伴新發現的食物源位置等信息，這種肢體語言就是ZigZag行舞蹈，是蜜蜂之間一種簡單傳達信息的方式。借此意義Zigbee作為新一代無線通訊技術的命名。在此之前ZigBee也被稱為“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”無線電技術，統稱為ZigBee。

簡單的說，ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡，類似于CDMA和GSM網絡。ZigBee數傳模塊類似于移動網絡基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。

ZigBee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺，在整個網絡范圍內，每一個ZigBee網絡數傳模塊之間可以相互通信，每個網絡節點間的距離可以從標準的75m無限擴展。

與移動通信的CDMA網或GSM網不同的是，ZigBee網絡主要是為工業現場自動化控制數據傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。而移動通信網主要是為語音通信而建立，每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個ZigBee網絡節點不僅本身可以作為監控對象，例如其所連接的傳感器直接進行數據采集和監控，還可以自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料。除此之外，每一個ZigBee網絡節點(FFD)還可在自己信號覆蓋的范圍內，和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點(RFD)無線連接。

ZigBee技術是一種具有統一技術標準的短距離無線通信技術，其物理層和數據鏈路層協議為IEEE 802.15.4協議標準，網絡層和安全層由ZigBee聯盟制定，應用層的開發應用根據用戶的應用需要，對其進行開發利用，因此該技術能夠為用戶提供機動、靈活的組網方式。

根據IEEE 802.15.4協議標準，ZigBee的工作頻段分為3個頻段，這3個工作頻段相距較大，而且在各頻段上的信道數據不同，因而，在該項技術標準中，各頻段上的調制方式和傳輸速率不同。它們分別為 868MHz，915MHz和2.4GHz，其中2.4GHz頻段上分為16個信道，該頻段為全球通用的工業、科學、醫學（indus-trial，scientific and medical，ISM）頻段，該頻段為免付費、免申請的無線電頻段，在該頻段上，數據傳輸速率為 250Kb／s；另外兩個頻段為915／868MHz，其相應的信道個數分別為10個和1個，傳輸速率分別為40Kb／s和ZOKb／s，868MHz和 915MHz無線電使用直接序列擴頻技術和二進制相移鍵控（BPSK）調制技術。2.4GHz無線電使用DSSS和偏移正交相移鍵控（O－QPSK）。

在組網性能上，ZigBee可以構造為星形網絡或者點對點對等網絡，在每一個ZigBee組成的無線網絡中，連接地址碼分為16b短地址或者64b長地址，可容納的最大設各個數分別為216和264個，具有較大的網絡容量。在無線通信技術上，采用CSMA－CA方式，有效地避免了無線電載波之間的沖突，此外，為保證傳輸數據的可靠性，建立了完整的應答通信協議。

ZigBee設備為低功耗設各，其發射輸出為 0～3.6dBm，通信距離為30～70m，具有能量檢測和鏈路質量指示能力，根據這些檢測結果，設各可以自動調整設各的發射功率，在保證通信鏈路質量的條件下，最小地消耗設各能量。

為保證ZigBee設備之間通信數據的安全保密性，ZigBee技術采用了密鑰長度為128位的加密算法，對所傳輸的數據信息進行加密處理。

2.2.2 ZigBee特點

ZigBee技術則致力于提供一種廉價的固定、便攜或者移動設各使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線通信技術。這種無線通信技術具有如下特點：

（1）數據傳輸速率低

只有10～250Kb／s，專注于低傳輸速率應用。無線傳感器網絡不傳輸語音、視頻之類的大數據量的采集數據，僅僅傳輸一些采集到的溫度、濕度之類的簡單數據。

（2）功耗低

工作模式情況下，ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數據量很小，因此信號的收發時間很短，其次在非工作模式時，ZigBee節點處于休眠模式，耗電量僅僅只有1μW。設各搜索時延一般為 30ms，休眠激活時延為15ms，活動設備信道接人時延為15ms。由于工作時間較短、收發信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee設各非常省電，ZigBee節點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右。同時，由于電池時間取決于很多因素，例如電池種類、容量和應用場合，ZigBee技術在協議上對電池使用也作了優化。對于典型應用，堿性電池可以使用數年，對于某些工作時間和總時間（工作時間＋休眠時間）之比小于t％的情況，電池的壽命甚至可以超過1年。（3）數據傳輸可靠

ZigBee的介質鏈路層（以MAC層）采用CSMA－CA碰撞避免機制。在這種完全確認的數據傳輸機制下，當有數據傳送需求時則立刻傳送，發送的每個數據包都必須等待接收方的確認信息，并進行確認信息回復，若沒有得到確認信息的回復就表示發生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統信息傳輸的可靠性。同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的竟爭和沖突。同時ZigBee針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和休眠狀態激活的時延都非常短。（4）網絡容量大

ZigBee的低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡化功能器件（RFD）。網絡協調器（coordinator）是一種全功能器件，而網絡節點通常為簡化功能器件。如果通過網絡協調器組建無線傳感器網絡，整個網絡最多可以支持超過65 000個ZigBee網絡節點，再加上各個網絡協調器可互相連接，整個ZigBee網絡節點的數目將十分可觀。

（5）自動動態組網、自主路由

無線傳感器網絡是動態變化的，無論是節點的能量耗盡，或者節點被敵人俘獲，都能使節點退出網絡，而且網絡的使用者也希望能在需要的時候向已有的網絡中加人新的傳感器節點。（6）兼容性

ZigBee技術與現有的控制網絡標準無縫集成。通過網絡協調器自動建立網絡，采用CSMA-CA方式進行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協議。

（7）安全性

ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式，對于某種應用，如果安全并不重要或者上層已經提供足夠的安全保護，器件就可以選擇這種方式來轉移數據。對于第二級安全級別，器件可以使用接人控制清單（ACL）來防止非法器仵獲取數據。

在這一級不采取加密措施。第三級安全級別在數據轉移中采用屬于高級加密標準（AES）的對稱密碼。AES可以用來保護數據凈荷和防止攻擊者冒充合法器件。

（8）實現成本低

模塊的初始成本估計在6美元左右，很快就能降到1.5～2.5美元，且ZigBee協議免專利費用。無線傳感器網絡中可以具有成千上萬的節點，如果不能嚴格地控制節點的成本，那么網絡的規模必將受到嚴重的制約，從而將嚴重地制約無線傳感器網絡的強大功能。2.2.3 ZigBee協議棧結構

ZigBee技術的協議棧結構很簡單，不像諸如藍牙和其他網絡結構，這些網絡結構通常分為7層，而ZigBee技術僅分為4層。

在ZigBee技術中，PHY層和 MAC層采用IEEE 802.15.4協議標準，其中，PHY層提供了兩種類型的服務：即通過物理層管理實體接口對PHY層數據和PHY層管理提供服務。PHY層數據服務可以通過無線物理信道發送和接收物理層協議數據單元來實現。

PHY層的特征是啟動和關閉無線收發器，能量監測，鏈路質量，信道選擇，清除信道評估，以及通過物理介質對數據包進行發送和接收。同樣，MAC層也提供了兩種類型的服務：通過MAC層管理實體服務接人點向MAC層數據和MAC層管理提供服務。MAC層數據服務可以通過PHY層數據服務發送和接收MAC層協議數據單元。

MAC層的具體特征是：信標管理，信道接入，時隙管理，發送確認幀，發送連接及斷開連接請求。除此以外，MAC層為應用合適的安全機制提供一些方法。

ZigBee技術的網絡／安全層主要用于ZigBee的WPAN的組網連接、數據管理以及網絡安全等；應用層主要為ZigBee技術的實際應用提供一些應用框架模型等，以便對ZigBee技術進行開發應用。

圖2 ZigBee協議棧結構圖

1.物理層

物理層由半雙工的無線收發器及其接口組成，主要作用是激活和關閉射頻收發器；檢測信道的能量；顯示收到數據包的鏈路質量；空閑信道評估；選擇信道頻率；數據的接受和發送。

2.媒體訪問控制層

媒體訪問控制（MAC）層建立了一條節點和與其相鄰的節點之間可靠的數據傳輸鏈路，共享傳輸媒體，提高通信效率。在協調器的MAC層，可以產生網絡信標，同步網絡信標；支持ZigBee設備的關聯和取消關聯；支持設備加密；在信道訪問方面，采用CSMA/CA信道退避算法，減少了碰撞概率；確保時隙分配（GTS）；支持信標使能和非信標使能兩種數據傳輸模式，為兩個對等的MAC實體提供可靠連接。

3.網絡層

網絡層負責拓撲結構的建立和維護網絡連接，主要功能包括設備連接和斷開網絡時所采用的機制，以及在幀信息傳輸過程中所采用的安全性機制。此外，還包括設備的路由發現和路由維護和轉交。并且，網絡層完成對一跳(one—hop)鄰居設備的發現和相關結點信息的存儲。一個ZigBee協調器創建一個新網絡，為新加入的設備分配短地址等。并且，網絡層還提供一些必要的函數，確保ZigBee的MAC層正常工作，并且為應用層提供合適的服務接口。

網絡層要求能夠很好地完成在IEEE 802．15．4標準中MAC子層所定義的功能，同時，又要為應用層提供適當的服務接口。為了與應用層進行更好的通信，網絡層中定義了兩種服務實體來實現必要的功能。這兩個服務實體是數據服務實體(NLDE)和管理服務實體(NLME)。網絡層的NLDE通過數據服務實體服務訪問點(NLDE—SAP)來提供數據傳輸服務，NLME通過管理服務實體服務訪問點(NLME—SAP)來提供管理服務。NLME可以利用NLDE來激活它的管理工作，它還具有對網絡層信息數據庫(NIB)進行維護的功能。在這個圖中直觀地給出了網絡層所提供的實體和服務接口等。

NLDE提供的數據服務允許在處于同一應用網絡中的兩個或多個設備之間傳輸應用協議數據單元(APDU)。NLDE提供的服務有：產生網絡協議數據單元(NPDU)和選擇通信路由。選擇通信路由，在通信中，NLDE要發送一個NPDU到一個合適的設備，這個設備可能是通信的終點也可能只是通信鏈路中的一個點。NLME需提供一個管理服務以允許一個應用來與協議棧操作進行交互。NLME需要提供以下服務：①配置一個新的設備(configuring a new device)。具有充分配置所需操作棧的能力。配置選項包括：ZigBee協調器的開始操作，加入一個現有的網絡等。

4.應用層

應用層包括三部分：應用支持子層（APS）、ZigBee設備對象（ZDO）和應用框架（AF）。應用支持子層的任務是提取網絡層的信息并將信息發送到運行在節點上的不同應用端點。應用支持子層維護了一個綁定表，可以定義、增加或移除組信息；完成64位長地址（IEEE地址）與16位短地址（網絡地址）一對一映射；實現傳輸數據的分割與重組；應用支持子層連接網絡層和應用層，是它們之間的接口。這個接口由兩個服務實體提供：APS數據實體（APSDE）和APS管理實體（APSME）。APS數據實體為網絡中的節點提供數據傳輸服務，它會拆分和重組大于最大荷載量的數據包。APS管理實體提供安全服務，節點綁定，建立和移除組地址，負責64位IEEE地址與16位網絡地址的地址映射[4]。

ZigBee設備對象負責設備的所有管理工作，包括設定該設備在網絡中的角色（協調器、路由器或終端設備），發現網絡中的設備，確定這些設備能提供的功能，發起或響應綁定請求，完成設備之間建立安全的關聯等。用戶在開發ZigBee產品時，需要在ZigBee協議棧的AF上附加應用端點，調用ZDO功能以發現網絡上的其他設備和服務，管理綁定、安全和其他網絡設置。ZDO是一個特殊的應用對象，它駐留在每一個ZigBee節點上，其端點編號固定為0。

AF應用框架是應用層與APS層的接口。它負責發送和接收數據，并為接收到的數據尋找相應的目的端點。2.2.4 無線傳感器網絡

WSN是wireless sensor network的簡稱，即無線傳感器網絡。

無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三個要素。

微機電系統（Micro-Electro-Mechanism System，MEMS）、片上系統（SOC，System on Chip）、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發展，孕育出無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSN），并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一場變革。無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡。

很多人都認為，這項技術的重要性可與因特網相媲美：正如因特網使得計算機能夠訪問各種數字信息而可以不管其保存在什么地方，傳感器網絡將能擴展人們與現實世界進行遠程交互的能力。它甚至被人稱為一種全新類型的計算機系統，這就是因為它區別于過去硬件的可到處散布的特點以及集體分析能力。然而從很多方面來說，現在的無線傳感器網絡就如同遠在1970年的因特網，那時因特網僅僅連接了不到200所大學和軍事實驗室，并且研究者還在試驗各種通訊協議和尋址方案。而現在，大多數傳感器網絡只連接了不到100個節點，更多的節點以及通訊線路會使其變得十分復雜難纏而無法正常工作。另外一個原因是單個傳感器節點的價格目前還并不低廉，而且電池壽命在最好的情況下也只能維持幾個月。不過這些問題并不是不可逾越的，一些無線傳感器網絡的產品已經上市，并且具備引人入勝的功能的新產品也會在幾年之內出現。

無線傳感器網絡所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。基于MEMS的微傳感技術和無線聯網技術為無線傳感器網絡賦予了廣闊的應用前景。這些潛在的應用領域可以歸納為:軍事、航空、反恐、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。

農業物聯網種植環境監控系統設計

3.1 農業物聯網種植環境監控系統關鍵技術

物聯網技術應用在農業種植環境監控系統控制中，關鍵技術為一下兩部分：意識感知層的進行無線數據感知與采集，而是通過網絡傳輸層遠程智能化控制對采集到的數據通過計算機分析，控制農作物生長所需的空氣、溫度、水分等，進而實現精準農業。

3.2 農業物聯網種植環境監控系統建構

基于物聯網技術的農業種植環境監控系統如

圖3 基于物聯網技術的農業種植環境監控系統框圖

基于物聯網技術的農業種植監控系統核心包括以下幾部分：

感知層：數據感知與采集，實現種植環境中的土壤濕度、空氣溫度濕度、光照及自動灌溉系統的實時感知的試紙傳送到ZigBee協調器節點上；

應用層：該系統負責對采集的數據進行存儲、信息處理和控制指令的下達，為用戶提供分析 決策依據，用戶可隨時隨地提供電腦燈終端進行查詢。3.3農業種植監控系統構建

3.3.1 系統硬件構建

1）無線節點模塊：ZigBee是基于IEEE802.11.4協議的一簇展集，主要針對于低成本、低功耗的射頻應用一部分是網關協調器及傳感節點； 2）傳感及控制模塊：溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度傳感器； 3）電源板：提供無線節點模塊和傳感控制模塊連接，同時為系統供電。農業種植環境監控系統硬件構建如圖2所示。

圖4 農業種植環境監控系統硬件構建

在以上設計的硬件系統中，以MCU為控制中心，電池模塊對系統供電和連接，傳感及控制模塊對種植環境進行實施檢測采集數據，通過ZigBee無線網絡進行數據和信息并比對標準生長環境參數，各個硬件模塊經由無線收發模塊傳輸數據，實現對環境信息的遠程控制。3.3.2 系統軟件構建

系統的軟件設計工作主要有：傳感器節點程序設計如3所示，ZigBee協議棧程序設計如圖4所示。

圖5 傳感器節點程序設計

圖6 網絡協調器軟件流程圖

3.3．3 編碼

void main(){ int wendu;int shidu;char s[16];UINT8 adc0_value[2];float shuzi = 0;SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);// 設置系統時鐘源為 32MHz 晶體振蕩器

GUI_Init();// GUI 初始化

GUI_SetColor(1,0);// 顯示色為亮點，背景色為暗點

GUI_PutString5_7(25,6,“OURS-CC2530”);//顯示 OURS-CC2530 GUI_PutString5_7(10,22,“Temp:”);GUI_PutString5_7(10,35,“Humi:”);GUI_PutString5_7(10,48,“Light:”);LCM_Refresh();while(1){ th_read(&tem,&hum);//從采集模塊讀取溫度和濕度的數據

sprintf(s,(char*)“%d%d C”,((INT16)((int)tempera / 10)),((INT16)((int)tempera % 10)));//將采集的溫度結果轉換為字符串格式

GUI_PutString5_7(48,22,(char *)s);//顯示采集的溫濕度的結果

LCM_Refresh();sprintf(s,(char*)“%d%d %%”,((INT16)((int)humidity / 10)),((INT16)((int)humidity % 10)));//將采集的濕度結果轉換為字符串的格式

GUI_PutString5_7(48,35,(char *)s);//顯示采集結果 LCM_Refresh();

四 總結

本次為期兩周的課程設計中，主要目的是設計一個基于物聯網的農業種植環境溫濕度數據采集系統。該系統是一個采用CC2530無線單片機進行溫濕度的數據采集，并且結合Zigbee協議架構進行編程的設計，主要是基于CC2530的溫濕度數據采集系統模塊的設計，并在IAR集成環境開發環境中進行基于Zigbee架構的編程，節點模塊的調試，最后，實現無線傳感網絡的構建。在基于Zigbee無線傳感器節點模塊上，可以實現數據的實時采集，處理以及傳輸等功能。

本設計可以實現在谷倉內的溫濕度檢測，工廠廠房內不同區域的溫濕度控制以及大面積的溫室培養等功能。

本次課程設計的完成，讓我結道，在以后的工作中，還可以繼續從以下幾個方面著手，進行研究和改進：

1、減少節點的能量消耗。在無線傳感網絡中某個節點失效，不會導致整個網絡癱瘓，減少節點的能量消耗是不可避免要面對的問題之一。

2、減少路由發現過程中的開銷。這其實也是減少節點的能量消耗的一種措施，盡量減少在路由發現過程中所損失的能量。

3、路由選擇。路由優化選擇可以盡量避免不必要的路由請求的廣播以及信息傳輸，做到這一點不僅可以提高效率，也可以在減少能量消耗方面做出貢獻。

五 參考文獻

[1] 孫利民 《無線傳感器網絡》.清華大學出版社.2005.[2] 張拓.無線多點溫度采集系統的設計.武漢：武漢理工大學，2009.[3] 陳旭.基于zigbee的可移動溫度采集系統.武漢：武漢科技大學，2009 [3] 雷純 《基于ZigBee 的多點溫度采集系統設計與實現》.自動化技術與應用.2010，29（2）43～47.[5] 王翠茹 《基于ZigBee技術的溫度采集傳輸系統》.儀表技術與傳感器.2008.No.7.103～105.[6] 景軍鋒《基于ZigBee 技術的無線溫度采集系統》.微型機與應用.2009.No.23.33～35.[7] 《Zigbee協議棧中文說明》.[8] 《IAR使用指南》.周立功單片機有限公司.[9] 《Zigbee技術實用手冊》.西安達泰電子.[10] 《IAR 安裝與使用》.成都無線龍通訊科技有限公司.六 致謝信

這次課程設計，給我留下了很深的印象。雖然只是短暫的兩周，但在這期間，卻讓我受益匪淺。

通過這次課程設計，使我物聯網應用系統有了全面的認識，對課本的知識又有了深刻的理解，在之前物聯網應用系統的學習以及完成課后的作業的過程中，對其有了一些基礎的了解和認識。本次經過兩周的課程設計，讓我對物聯網應用系統有了更深的理解，我把課上的理論知識運用到實際中去，讓我更近一步地鞏固了課堂上所學的理論知識，并能很好地理解與掌握物聯網應用系統中的基本概念、基本原理、基本分析方法。

總的來說，通過這次課程設計使我了解了物聯網應用系統的設計原理，設計步驟等方面有了了解。提高了分析和實踐能力。同時我相信，進一步加強對物聯網應用系統的學習與研究對我今后的學習將會起到很大的幫助！

在此要特別感謝我的指導老師的指導與督促，同時感謝他的諒解與包容。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。

第三篇：校園導游系統設計與實現

校園導游系統設計與實現

目錄 1.設計要求 2.1需求分析 2.2概要設計

2.3各個模塊名稱和功能 2.4 系統導游主界面

2.4.1前臺系統

2.4.2后臺系統

2.4.3退出系統 3實驗總結 參考文獻 附件

1.設計要求

設計一個校園導游程序，為來訪的客人提供各種信息查詢服務。

2.1需求分析

⑴設計學校的校園平面圖。選取若干個有代表性的景點抽象成一個無向帶權圖（無向網），所含景點不少于 30 個。以圖中頂點表示校內各景點，邊上的權值表示兩景點之間的距離。

⑵存放景點代號、名稱、簡介等信息供用戶查詢。⑶為來訪客人提供圖中任意景點相關信息的查詢。⑷為來訪客人提供圖中任意景點之間的問路查詢。

⑸可以為校園平面圖增加或刪除景點或邊，修改邊上的權值等。

景點距離圖

2.2概要設計

校園旅游模型是由景點和景點之間的路徑組成的，所以這完全可以用數據結構中的圖來模擬。用圖的結點代表景點，用圖的邊代表景點之間的路徑。所以首先應設計一個圖類。結點值代表景點信息，邊的權值代表景點間的距離。結點值及邊的權值用順序表存儲，所以需要設計一個順序表類。本系統需要查詢景點信息和求一個景點到另一個景點的最短路徑長度及路線，為方便操作，所以給每個景點一個代碼，用結構體類型實現。計算路徑長度和最短路線時可用迪杰斯特拉（Dijkastra）算法實現。最后用 switch 選擇語句選擇執行瀏覽景點信息或查詢最短路徑。

1、主界面設計

為了實現校園導游系統各功能的管理，首先設計一個含有多個菜單項的主控菜單子程序以鏈接系統的各項子功能，方便用戶使用本系統。

2、存儲結構設計

本系統采用圖結構類型（mgraph）存儲抽象校園圖的信息。其中，各景點間的鄰接關系用圖鄰接矩陣類型（adjmatrix）存儲；景點（頂點）信息用結構數組(vexs)存儲，其中每個數組元素是一個結構變量，包含景點編號、景點名稱及景點介紹三個分量；圖的頂點個數及邊的條數由分量 vexnum、arcnum 表示，它們是整型數據。

3、系統功能設計

本系統除了要完成圖的初始化功能外還設置了9個子功能。圖的初始化由 initgraph()函數實現。依據讀入的圖的頂點個數和邊的條數，分別初始化圖結構中圖的頂點數組和圖的鄰接矩陣。9個子功能的設計描述如下。⑴ 景點信息查詢

景點信息查詢由函數 seeabout()實現。該功能根據用戶輸入的景點編號輸出該景點的相關信息。如景點編號、名稱等。⑵ 學校景點介紹

學校景點介紹由函數 browsecampus()實現。當用戶選擇該功能，系統即能輸出學校全部景點的信息：包括景點編號、景點名稱及景點介紹。⑶ 相鄰的景點及其距離

為使游客能夠知道其周圍的景點和路徑，方便他們迅速知道其所在位置和周圍信息 ⑷ 查看瀏覽線路

查看瀏覽線路由函數 shortestpath_dij()實現。該功能采用迪杰斯特拉(Dijkstra)算 法實現。當用戶選擇該功能，系統能根據用戶輸入的起始景點編號，求出從該景點到其他景點的最短路徑線路及距離。當用戶選擇該功能，系統能根據用戶輸入的起始景點及目的景點編號，查詢任意兩個景點之間的最短路徑線路及距離。⑸ 更改圖信息

修改一個已有景點的相關信息、刪除一個景點及其相關信息、刪除一條路徑、加一條路徑、修改路徑長度、添加一個景點 ⑹ 數據安全防范

設置密碼，能保證數據不會被隨便更改，由pass()判定密碼是否正確，可由changepw()函數修改密碼，初始密碼為gdufsx ⑺ 寫入文件并保存修改

打開該軟件，若沒有graph.txt，則會由系統初始化生成一個graph.txt，若已存在該文檔會由該文檔中的內容初始化系統。⑻ 恢復初始狀態

若數據已經顯得很雜亂并很難修理，就可以啟用這個功能 ⑼ 退出

即退出校園導游系統，由 exit(0)函數實現

2.3函數結構

void initgraph(mgraph &G);

//依據讀入的圖的頂點個數和邊的條數，//分別初始化圖結構中圖的頂點向量數組和圖的鄰接矩陣 void browsecampus(mgraph G);//輸出學校全部景點的信息 ：編號、名稱、介紹

void cgraph(mgraph &G,Password &pw);//構造無向圖和讀寫文件graph。txt void writetxt(mgraph &G,Password &pw);//寫入文件

int pass(Password pw);

//認證密碼的正確與否，正確返回1，錯誤返回0

void reception(mgraph &G);

//前臺服務函數 void seeabout(mgraph &G);

//景點信息

void shortestpath_dij(mgraph G);//該景點到其他景點的最短路徑線路及距離 void near(mgraph G);

//相鄰的景點及其距離

void changegraph(mgraph &G,Password &pw);

//后臺函數，并調用

void changeP(mgraph &G,Password &pw);

//修改一個已有景點的相關信息 void deleteP(mgraph &G,Password &pw);

//刪除一個景點及其相關信 void deleteL(mgraph &G,Password &pw);

//刪除一條路徑 void addL(mgraph &G,Password &pw);

//添加一條路徑 void changeL(mgraph &G,Password &pw);

//修改路徑長度

void Add(mgraph &G,Password &pw);

//添加一個景點 void changepw(mgraph &G,Password &pw);//修改密碼 void regraph(mgraph &G,Password &pw);

//恢復初始狀態

2.4 2.4校園導游主界面

程序運行，后臺對圖結構進行初始化，運行結果如圖2.4.1。

2.4 主界面 2.4.10前臺系統

前臺系統是游客瀏覽查詢界面。如圖2.4.10

2.4.10 游客瀏覽界面 2.4.11個別景點的相關信息查詢

景點的相關信息查詢是通過seeabout()函數來調用輸出的，在前臺系統輸入1，輸入任一景點編號即可知道其信息。運行結果如圖2.4.11

2.4.11 信息查詢 2.4.12任意兩景點間最短路徑查詢

根據用戶的需求，在用戶輸入了起點和終點后計算出最短路徑是哪一條路徑。例如起點是3.中國銀行，終點是15.教學樓A棟。運行結果如圖2.4.12

2.4.12 任意兩景點間最短路徑查詢 2.4.13輸出所有景點信息

為方便用戶一次性知道所有景點信息，設置了查詢所有景點的信息如圖2.4.13

2.4.13 輸出所有景點信息 2.4.14相鄰的景點及其距離

為使游客能夠知道其周圍的景點和路徑，方便他們迅速知道其所在位置和周圍信息。如圖2.4.14

2.4.14相鄰的景點及其距離

2.4.20后臺系統

輸入密碼

為防止他人隨意修改景點信息，需密碼驗證身份，初始密碼為gdufsx，進入后臺系統后可修改密碼，如圖2.4.200

2.4.200 輸入密碼

后臺服務

后臺服務具有以下功能： 修改一個已有景點的相關信息；刪除一個景點及其相關信息；刪除一條路徑；添加一條路徑；修改路徑長度；添加一個景點；修改密碼；恢復初始狀態。如圖2.4.20。功能如圖2.4.21至2.4.28

2.4.20 后臺服務

2.4.21修改一個已有景點的相關信息

2.4.22 刪除一個景點及其相關信息

2.4.23刪除一條路徑

2.4.24添加一條路徑

2.4.25修改路徑長度

2.4.26 添加一個景點

2.4.27修改密碼

2.4.28恢復初始狀態

在后臺系統輸入8，就會詢問你是否恢復初始狀態，暗“Y”將會使之前一切修改的數據信息都恢復原樣，重新初始化。

2.4.28恢復初始狀態 2.4.3退出系統

用戶滿足了需求之后，只要在主界面菜單處輸入0便可退出此次校園導游系統。運行結果如圖2.4.9。

退出系統

3總結

由于設計者水平有限，本導游圖系統的功能還比較簡單，沒有求出兩景點間的多條可行路徑供游客選擇，無法在界面中顯示出地圖；由于鄰接矩陣是30*30的，所以無法在一個界面中完整簡潔的顯示出來。還有個很好的想法也沒有實現，就是怎樣求出游完所有景點是的最短路徑和線路，這樣游客就不需要重復走過幾個景點。在這次作業中，我積累了不少經驗，提高了動手能力。在編程序過程中不要急于求成，如果一下字把所有的功能編出來了再去編譯，一旦出錯，就很難找出是哪里錯誤了，這就需要一個一個的實現了。這次作業也讓我增加了對文件流的理解。

參考文獻

[1]嚴蔚敏，李冬梅，吳偉民.數據結構（C語言版）.人民郵電出版社.2011.[2]王珊珊，臧洌，張志航.C++程序設計教程 第二版.機械工業出版社.2011 附件：

//程序名稱：校園導游系統設計與實現 //程序員：Joebug //編寫時間：2015年6月

#include #include #include #include #include using namespace std;

#define N 50 #define M 10

typedef struct Infor{

//景點結構體

char name[20];

//景點名稱

char inf[100];

//景點信息

}Infor;

typedef struct{ int adj[N][N];

//各景點間的鄰接關系用圖鄰接矩陣類型

Infor vexs[N];

//景點（頂點）信息: int vexnum,arcnum;

//圖的頂點個數及邊的條數 }mgraph;

typedef struct{

char p[6];

}Password;

char inform[30][100]={

“信息男宿舍，后面是內環，與風采園相近，前面是南苑9-12棟！”，“一樓價格還好，但飯菜比較難吃，二樓較貴，飯菜還行！”，“中國銀行營業廳，如果要辦理業務，需很早地去排隊；有ATM機！”，“二樓有自強社辦公室、校學生會辦公室?一樓有健身房！”，“東西較貴但品類基本齊全！”，“主要是老師居住。喜祥數碼港要收費，云山數碼港在不換硬件條件下免費修！”，“主要接待外來人員，招待所！”，“一樓有糖水和奶茶供應，晚上總有很多部門在此開會。二樓有許多套餐！”，“一樓大眾點菜，品類比三飯多。二樓的價格在8元左右！”，“女生宿舍，北苑三棟樓下有創業園！”，“組成巡邏隊，協助學校保障校園安全。！”，“位于保衛處后面，在校生校內看病只需支付很少的費用！”，“具有防空洞；連接宿舍區和教學區！”，“在隧道口的上方，可以乘坐很多路的公交車！”，“一樓有中國銀行ATM。早上和中午前面有校巴。不少活動的舉辦地點！”，“是學習的主要地方，教室里面設施較為齊全，有多媒體、空調、電視等，后面是語心湖和實驗樓！”，“早上會有學生在那里練嗓子，以及讀書！”，“多種會議比賽的場所！”，“學校政要的辦公室所在地！”，“各學院老師的辦公室所在地！”，“拍畢業照時，校友回來時的聚集之地！”，“擺放著很多電腦的地方！”，“位于教學樓和實驗樓之間，湖水平靜，還有黑天鵝嬉戲于水上！”，“各種活動的舉辦場所！”，“主要是藝術生上課的地方，周六日為雅思考場！”，“重要會議進行的地方，黨課和軍訓理論課在這里上，有空調！”，“圖書館除了中英文借閱區與雜志借閱區外，還有自習區；前面有大廣場，最前面是學校正門！”，“內有排球場、籃球場，外有足球場。還有游泳池、網球場！”，“體育館有多個觀眾席；中央可用做正規比賽場所。日常用來上羽毛球課、跆拳道課！”，“位于圖書館前面，學術報告廳與藝術樓中間，雖然不宏偉，但是也是一個標志！”

};char Name[30][20]={

“南苑13棟”,“風采園(三飯)”,“中國銀行”,“學活&水榭”，“又康超市”,“師苑&數碼港”,“廣外友苑”,“博雅園(二飯)”，“文采園(一飯)”,“創業園”,“后勤&保衛處”,“校醫室”，“隧道口”,“廣外公交站”,“教學樓A棟”,“教學樓E、F棟”，“鳳凰山坡”,“八角樓”,“校辦公樓”,“院系辦公樓”,“校友林”,“實驗樓”，“語心湖”,“學術報告廳”,“藝術樓”,“大會堂”,“圖書館”，“泳池&操場”,“體育館&場”,“正校門”};

void initgraph(mgraph &G);

//依據讀入的圖的頂點個數和邊的條數，//分別初始化圖結構中圖的頂點向量數組和圖的鄰接矩陣 void browse(mgraph G);

//輸出學校全部景點的信息 ：編號、名稱、介紹

void cgraph(mgraph &G,Password &pw);//構造無向圖和讀寫文件graph。txt void writetxt(mgraph &G,Password &pw);//寫入文件

int pass(Password pw);

//認證密碼的正確與否，正確返回1，錯誤返回0

void reception(mgraph &G);

//前臺服務函數 void seeabout(mgraph &G);

//景點信息

void shortestpath_dij(mgraph G);//該景點到其他景點的最短路徑線路及距離 void browsecampus(mgraph G);//輸出學校全部景點的信息 ：編號、名稱、介紹

void near(mgraph G);

//相鄰的景點及其距離

void changegraph(mgraph &G,Password &pw);

//后臺函數，并調用

void changeP(mgraph &G,Password &pw);

//修改一個已有景點的相關信息 void deleteP(mgraph &G,Password &pw);

//刪除一個景點及其相關信 void deleteL(mgraph &G,Password &pw);

//刪除一條路徑 void addL(mgraph &G,Password &pw);

//添加一條路徑 void changeL(mgraph &G,Password &pw);

//修改路徑長度

void Add(mgraph &G,Password &pw);

//添加一個景點

void changepw(mgraph &G,Password &pw);

//修改密碼 void regraph(mgraph &G,Password &pw);

//恢復初始狀態

int main(){ mgraph campus;Password pw;strcpy(pw.p,“gdufsx”);

//初始化密碼

initgraph(campus);cgraph(campus,pw);int n,m=1;while(m)

{

system(“cls”);

cout<<“

歡迎使用GDUFS校園導游系統”<

cout<<“

**************************************”<

cout<<“

(1)前臺服務(游客身份登陸)”<

cout<<“

(2)后臺服務(管理員身份登陸)”<

cout<<“

(0)退出”<

cout<<“

**************************************”<

cout<<“

請輸入您的選擇(0-2)：”;

cin>>n;

switch(n)

{

case 1:

reception(campus);

break;

case 2:

if(pass(pw)==1)

changegraph(campus,pw);//后臺函數

break;

case 0:

m=0;

cout<<“謝謝您的使用！” <

getch();

exit(0);

default:

cout<<“

您的輸入有誤,任意鍵繼續...”;

getch();

}

}

}

void initgraph(mgraph &G){

//依據讀入的圖的頂點個數和邊的條數，//分別初始化圖結構中圖的頂點向量數組和圖的鄰接矩陣

int i,j;for(i=0;i

for(j=0;j

G.adj[i][j]=9999;for(i=0;i<30;i++){

strcpy(G.vexs[i].name,Name[i]);

strcpy(G.vexs[i].inf,inform[i]);} G.vexnum=30;G.arcnum=45;

G.adj[0][1]=55;

G.adj[1][0]=55;

G.adj[0][5]=287;

G.adj[5][0]=287;G.adj[1][2]=243;

G.adj[2][1]=243;G.adj[2][3]=28;

G.adj[3][2]=28;G.adj[3][4]=31;

G.adj[4][3]=31;G.adj[4][5]=42;

G.adj[5][4]=42;G.adj[4][9]=106;

G.adj[9][4]=106;

G.adj[5][6]=87;

G.adj[6][5]=87;G.adj[5][7]=71;

G.adj[7][5]=71;G.adj[7][8]=132;

G.adj[8][7]=132;G.adj[7][9]=97;

G.adj[9][7]=97;G.adj[7][12]=150;

G.adj[12][7]=150;G.adj[8][9]=111;

G.adj[9][8]=111;G.adj[8][11]=151;

G.adj[11][8]=151;G.adj[8][13]=126;

G.adj[13][8]=126;G.adj[9][11]=257;

G.adj[11][9]=257;G.adj[10][11]=33;

G.adj[11][10]=33;G.adj[10][13]=128;

G.adj[13][10]=128;G.adj[10][27]=287;

G.adj[27][10]=287;G.adj[12][13]=117;

G.adj[13][12]=117;G.adj[12][14]=83;

G.adj[14][12]=83;G.adj[12][16]=160;

G.adj[16][12]=160;G.adj[13][26]=359;

G.adj[26][13]=359;G.adj[14][15]=118;

G.adj[15][14]=118;G.adj[14][16]=245;

G.adj[16][14]=245;G.adj[15][22]=94;

G.adj[22][15]=94;G.adj[15][26]=176;

G.adj[26][15]=176;G.adj[16][18]=62;

G.adj[18][16]=62;G.adj[17][18]=74;

G.adj[18][17]=74;G.adj[17][19]=88;

G.adj[19][17]=88;G.adj[17][22]=218;

G.adj[22][17]=218;G.adj[19][20]=64;

G.adj[20][19]=64;G.adj[20][21]=167;

G.adj[21][20]=167;G.adj[21][22]=68;

G.adj[22][21]=68;G.adj[21][23]=132;

G.adj[23][21]=132;G.adj[23][26]=203;

G.adj[26][23]=203;G.adj[23][29]=60;

G.adj[29][23]=60;G.adj[24][25]=129;

G.adj[25][24]=129;G.adj[24][28]=263;

G.adj[28][24]=263;G.adj[24][29]=80;

G.adj[29][24]=80;G.adj[25][26]=181;

G.adj[26][25]=181;G.adj[25][27]=212;

G.adj[27][25]=212;G.adj[25][28]=192;

G.adj[28][25]=192;G.adj[26][27]=164;

G.adj[27][26]=164;G.adj[27][28]=354;

G.adj[28][27]=354;} void cgraph(mgraph &G,Password &pw){

化

int i,j,dist;char c;ifstream infile(“graph.txt”);if(!infile){

infile.close();

writetxt(G,pw);} else{

infile.close();

ifstream infile(“graph.txt”);

//寫入文件并初始

infile>>G.vexnum>>G.arcnum;

for(i=0;i

infile>>G.vexs[i].name;

infile>>G.vexs[i].inf;

}

for(i=0;i

for(j=0;j

infile>>dist;

G.adj[i][j]=dist;

}

}

for(i=0;i<6;i++)

infile>>pw.p[i];

infile.close();} } void writetxt(mgraph &G,Password &pw){

//寫入文件

int i,j;ofstream outfile(“graph.txt”);outfile<

outfile<

}

for(i=0;i

for(j=0;j

outfile<

} } for(i=0;i<6;i++)

outfile<

//輸出學校全部景點的信息 ：編號、名稱

int j=0,k;for(int i=0;i

k=i+1;

cout<

j++;

if(j%3==0)cout<

請輸入密碼：”;for(int i=0;i<6;i++){

ch[i]=getch();

cout.flush();

cout<<“*”;

}

for(int i=0;i<6;i++){

if(pw.p[i]!=ch[i])

judge=0;}

return judge;} void changepw(mgraph &G,Password &pw){ int i,b=1;char ch[6],ch1[6],judge1=1,judge2=1;while(b==1){

cout<<“請輸入原密碼：”<

for(i=0;i<6;i++){

ch[i]=getch();

cout.flush();

cout<<“*”;

}

for(i=0;i<6;i++){

if(pw.p[i]!=ch[i])

judge1=0;

}

if(judge1){

cout<

for(i=0;i<6;i++){

ch[i]=getch();

cout.flush();

cout<<“*”;

}

cout<

for(i=0;i<6;i++){

ch1[i]=getch();

cout.flush();

cout<<“*”;

}

for(i=0;i<6;i++){

if(ch[i]!=ch1[i])judge2=0;

}

if(judge2){

for(i=0;i<6;i++){

pw.p[i]=ch[i];

}

cout<

writetxt(G,pw);

}

else

cout<

}

else cout<<“密碼錯誤！”<

cout<

cin>>b;

cout<

}

/////////////////////////前臺///////////////////////////////////////// void reception(mgraph &G){

//前臺函數

int n,i,j;

while(1)

{

system(“cls”);//清屏

cout<<“*********************歡迎使用前*******************”<

cout<<“(1)個別景點信息查詢”<

cout<<“(2)問路查詢”<

cout<<“(3)輸出所有景點信息”<

cout<<“(4)相鄰的景點及其距離”<

cout<<“(0)返回上一級菜單”<

cout<<“請輸入您的選擇(0-4)：”;

cin>>n;

switch(n)

{

case 1:

seeabout(G);

break;

case 2:

shortestpath_dij(G);

break;

case 3:

browsecampus(G);

break;

case 4:

系統

臺

near(G);

break;

case 0:

return;

break;

default:

cout<<“您的輸入有誤,任意鍵繼續...”<

getch();

}

}

} void seeabout(mgraph &G){

//景點信息

int a;

int b=1;system(“cls”);browse(G);

while(b){

cout<<“請輸入要查找的景點信息”<

cin>>a;a--;

if(a>=0&&a

cout<

}

else

{

cout<<“輸入錯誤,無此景點”<

}

cout<<“返回前臺系統按0,繼續查找按1”<

cin>>b;

while(b!=0&&b!=1){

cout<<“返回前臺系統按0,繼續查找按1”<

cin>>b;

} } }

void shortestpath_dij(mgraph G){ //該景點到其他景點的最短路徑線路及距離

int b=1,i,j,vt,v,v0,w,min;

bool S[N];

int D[N],Path[N];

int n=G.vexnum;

system(“cls”);

browse(G);

while(b){

cout<<“請輸入要查詢路徑的兩個景點的編號”<

cin>>v0;v0--;

cin>>vt;

vt--;

for(v=0;v

S[v]=false;

D[v]=G.adj[v0][v];

if(D[v]<9999)

Path[v]=v0;//v0是v的前趨

else

Path[v]=-1;//v無前趨

}

D[v0]=0;

S[v0]=true;

for(i=1;i

min=9999;

for(w=0;w

if(!S[w]&&D[w]

S[v]=true;

//將v加入S

for(w=0;w

if(!S[w]&&(D[v]+G.adj[v][w]

D[w]=D[v]+G.adj[v][w];

Path[w]=v;

}

}

cout<<“距離為：”<

cout<

cout<<“要經過”<

int f=Path[vt],e[N];

i=0;

while(f!=-1){

e[i]=f;

f=Path[f];

i++;

}

for(v=i-1;v>=0;v--){

cout<”;

}

cout<

cout<<“返回后臺系統按0,繼續查詢按1”<

cin>>b;} } void browsecampus(mgraph G){ //輸出學校全部景點的信息 ：編號、名稱、介紹

int k;for(int i=0;i

k=i+1;

cout<

} cout<<“按任意鍵返回前臺系統”<

//相鄰的景點及其距離

int b=1,i,j;

bool a[50][50];system(“cls”);

while(b){

browse(G);

for(i=0;i<50;i++)

for(j=0;j<50;j++)

a[i][j]=false;

for(i=0;i

for(j=0;j

if(G.adj[i][j]!=9999){

if(!a[i][j]){

cout< ”<

a[i][j]=true;a[j][i]=true;

}

}

}

}

cout<<“返回后臺系統按0”<

cin>>b;

} }

////////////////////////////后臺函數///////////////////////////////////

void changegraph(mgraph &G,Password &pw){

//修改圖信息

int n;

while(1)

{

system(“cls”);

cout<<“*********************歡迎使用后臺系統************************”<

cout<<“(1)修改一個已有景點的相關信息”<

cout<<“(2)刪除一個景點及其相關信息”<

cout<<“(3)刪除一條路徑”<

cout<<“(4)增加一條路徑”<

cout<<“(5)修改一條路徑長度”<

cout<<“(6)增加景點”<

cout<<“(7)修改密碼”<

cout<<“(8)恢復初始狀態”<

cout<<“(0)返回上一級菜單”<

cout<<“請輸入您的選擇(0-8)：”;

cin>>n;

switch(n)

{

case 1:

changeP(G,pw);

break;

case 2:

deleteP(G,pw);

break;

case 3:

deleteL(G,pw);

break;

case 4:

addL(G,pw);

break;

case 5:

changeL(G,pw);

break;

case 6:

Add(G,pw);

break;

case 7:

changepw(G,pw);

break;

case 8:

regraph(G,pw);

break;

case 0:

return;

break;

default:

cout<<“您的輸入有誤,任意鍵繼續...”<

getch();

}

}

} void changeP(mgraph &G,Password &pw){

//修改一個已有景點的相關信息

int a;

int b=1;

while(b){

system(“cls”);

browse(G);

cout<<“請輸入要修改景點信息的編號：”<

cin>>a;a--;

if(a>=0&&a<=G.vexnum){

cout<

cout<<“請輸入該景點的修改后的信息”<

cin>>G.vexs[a].inf;

cout<<“修改成功！！”<

cout<<“是否要保存？保存按1，不保存按2”<

int c;

cin>>c;

if(c==1){

writetxt(G,pw);

}

else{

cgraph(G,pw);

}

}

else{

cout<<“error!輸入有誤!”<

}

cout<<“返回后臺系統按0,繼續修改按1”<

cin>>b;

}

} void deleteP(mgraph &G,Password &pw){

//刪除一個景點及其相關信息

int b=1,i,j,k;

while(b)

{

system(“cls”);

browse(G);

cout<<“請輸入要刪除的景點的編號”<

cin>>i;i--;

if(i>=0&&i<=G.vexnum){

for(j=i;j

G.vexs[j]=G.vexs[j+1];

for(k=0;k

G.adj[k][j]=G.adj[k][j+1];

}

for(j=i;j

for(k=0;k

G.adj[j][k]=G.adj[j+1][k];

}

G.vexnum--;

G.arcnum=0;

for(i=0;i

for(j=0;j

if(G.adj[i][j]!=9999)

G.arcnum++;

}

}

G.arcnum=G.arcnum/2;

b=0;

cout<<“刪除成功！！”<

}

if(b!=0){

cout<<“輸入有誤!請看清楚!”<

}

else{

cout<<“是否要保存？保存按1，不保存按2”<

int c;

cin>>c;

if(c==1){

writetxt(G,pw);

}

else{

cgraph(G,pw);

}

}

cout<<“返回后臺系統按0,繼續刪除按1”<

cin>>b;

} }

void deleteL(mgraph &G,Password &pw){

//刪除一條路徑

int b=1,i,j;

bool a[50][50];system(“cls”);

while(b){

browse(G);

for(i=0;i<50;i++)

for(j=0;j<50;j++)

a[i][j]=false;

for(i=0;i

for(j=0;j

if(G.adj[i][j]!=9999){

if(!a[i][j]){

cout< ”<

a[i][j]=true;a[j][i]=true;

}

}

}

}

cout<<“請輸入要刪除的路徑連接的兩個景點編號”<

cin>>i;

i--;

cin>>j;

j--;

if(G.adj[i][j]!=9999){

G.adj[i][j]=9999;

G.adj[j][i]=9999;

b=0;

cout<<“刪除成功！”<

G.arcnum--;

cout<<“是否要保存？保存按1，不保存按2”<

int c;

cin>>c;

if(c==1){

writetxt(G,pw);

}

else{

cgraph(G,pw);

}

}

if(b!=0){

cout<<“輸入有誤！”<

}

cout<<“返回后臺系統按0,繼續刪除按1”<

cin>>b;

} }

void addL(mgraph &G,Password &pw){

//添加一條路徑

int b=1,i,j,distance;

system(“cls”);

browse(G);

while(b){

cout<<“請輸入要添加的路徑連接的兩個景點編號”<

cin>>i;

i--;

cin>>j;

j--;

cout<<“請輸入要添加的路徑長度”<

cin>>distance;

if(G.adj[i][j]==9999){

G.adj[i][j]=distance;

G.adj[j][i]=distance;

b=0;

cout<<“添加成功！”<

G.arcnum++;

cout<<“是否要保存？保存按1，不保存按2”<

int c;

cin>>c;

if(c==1){

writetxt(G,pw);

}

else{

cgraph(G,pw);

}

}

if(b!=0){

cout<<“輸入有誤！”<

}

cout<<“返回后臺系統按0,繼續添加按1”<

cin>>b;

} }

void changeL(mgraph &G,Password &pw){

//修改路徑長度

int b=1,i,j,distance;bool a[50][50];

while(b){

system(“cls”);

browse(G);

for(i=0;i<50;i++)

for(j=0;j<50;j++)

a[i][j]=false;

for(i=0;i

for(j=0;j

if(G.adj[i][j]!=9999){

if(!a[i][j]){

cout< ”<

a[i][j]=true;a[j][i]=true;

}

}

}

}

cout<<“請輸入要修改的路徑連接的兩個景點編號”<

cin>>i;

i--;

cin>>j;

j--;

if(G.adj[i][j]!=9999){

cout<<“請輸入要修改的路徑長度”<

cin>>distance;

G.adj[i][j]=distance;

G.adj[j][i]=distance;

b=0;

cout<<“修改成功！”<

cout<<“是否要保存？保存按1，不保存按2”<

int c;

cin>>c;

if(c==1){

writetxt(G,pw);

}

else{

cgraph(G,pw);

}

}

if(b!=0){

cout<<“無此路徑！”<

}

cout<<“返回后臺系統按0,繼續添加按1”<

cin>>b;

} } void Add(mgraph &G,Password &pw){

//添加一個景點

system(“cls”);int i,b=1;while(b==1){

cout<<“請輸入景點名稱：”<

cin>>G.vexs[G.vexnum].name;

cout<<“請輸入景點信息：”<

cin>>G.vexs[G.vexnum].inf;

for(i=0;i

G.adj[G.vexnum][i]=9999;

for(i=0;i

G.adj[i][G.vexnum]=9999;

G.adj[G.vexnum][G.vexnum]=9999;

G.vexnum++;

cout<<“添加成功!”<

cout<

cout<<“是否要保存？保存按1，不保存按2”<

int c;

cin>>c;

if(c==1){

writetxt(G,pw);

}

else{

cgraph(G,pw);

}

cout<<“返回后臺系統按0,繼續添加按1”<

cin>>b;

}

system(“pause”);system(“cls”);} void regraph(mgraph &G,Password &pw){

//恢復初始狀態

system(“cls”);cout<<“是否要恢復初始狀態,是按Y，不是按N”<

char c;

cin>>c;

if(c=='Y'){

strcpy(pw.p,“gdufsx”);

//初始化密碼

initgraph(G);

writetxt(G,pw);

} cout<<“已恢復初始狀態”;}

第四篇：物聯網技術在智慧校園的運用

物聯網技術在智慧校園的運用

摘要：時代在飛速的發展中為了滿足人民群眾多樣化的需求科學技術被不斷發展完善，企圖為人民群眾創造更多的便利和樂趣。在這種情況下想要打造高質量的教學環境，想要最大限度提升教學質量，將以物聯網為代表的技術引進校園建設中可以說是一種時代的必然。目前將物聯網技術引進校園已經成功創新了傳統的教學手段，提高了教學和管理的水平，推動了智慧校園建設的進程質量，可以說在未來的發展中以物聯網技術促進智慧校園發展前景大好。因此文章將對物聯網技術在智慧校園建設中的具體應用進行簡要分析概述，以供參考。

關鍵詞：物聯網技術；智慧校園；應用

物聯網的出現無疑是對信息時代的一種積極響應，在現階段的使用中已經不斷融入我國社會生產生活的各個領域之中，成為了新時代新經濟增長的重要產業領域，創造了不容小覷的市場效益。同樣現階段不僅是信息化時代，更是知識經濟時代，知識所能創作的價值越來越來大。所以社會各界對于教育事業的發展愈發重視，不再停留在教育質量方面，更深入到包括安全管理在內的校園方面，而將物聯網技術引入到校園建設中從而不斷將食堂、教室、圖書館、供水系統等部分聯系成一個整體，最終發揮整體合力的最大最強效果。

1物聯網技術概述

物聯網技術在時代的發展中已經成為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮。具體來說所謂的物聯網就是物物相連的互聯網，就是借助射頻識別、紅外感應、傳感器等信息設備，以相關的協議為依據將不同的事物相聯系，以實現智能化識別、信息交互、追蹤和監控，從而達到人和物相互關聯、物物相息、數據相互共享的一種網絡。其目的就是使所有物品都與網絡連接在一起使得識別和管理更加方便。

2物聯網技術在智慧校園中的應用 2.1用物聯網技術打造平安校園

近年各大院校安全事故頻發究其根本與外來人員的隨意進出不可脫離，當前部分院校的安全管理體制機制的確還有所偏差，令學生及家長對學校環境產生了質疑。在此種情況下將物聯網技術智慧校園的構建過程中可以有效地環節甚至解決存在的潛在危險，真正打造平安校園。具體來說學校利用物聯網技術建立了校園稚嫩安防和校園只能交通管理等多層次多角度的安全管理保證系統，通過在校園不同區域安裝攝像頭和傳感器令學生在遭遇突發危險時，可以不著痕跡地及時報警并留下相關的證據。同時對進出學校的車輛不僅有人力的實名登記管理，還會進行定位監測，在不侵犯車主隱私的情況下真正掌握車輛的動向。保證學生的安全。另外學校的重要資料將會被貼上相關標簽，進行設備感知和物品追蹤，從而加強資料管理的安全系數。對于學生個人來說學校借助物聯網進行三層的身份確認和考勤管理，不僅確保學生安全進入校園進入教室，也再一次將陌生人阻擋在學校的大門之外，將所有可能發生的危險扼殺在搖籃之中。

2.2用物聯網技術打造智慧節能校園

對學校來說各類資源都是有限的，如何令有限的資源發揮出更大的作用是各大高校長期以來一直在思考的一個問題，而在借助物聯網技術進行智慧校園建設的過程中這一問題得到了有效的解決。在自然資源方面運用物聯網技術實現對學校能源的監控和管理，對水、電等能源使用情況進行監管，實現校園能源消耗的智能化管理。無論是老師辦公室還是學生教師都安裝傳感器和控制器，隨時依據室內的光線和人數進行光亮的調節，不僅為教職工達到一個更為舒適的學習工作環境，還可以有效地避免不必要的浪費，節約自然資源。在知識資源方面物聯網成功打造智慧圖書館，建立開放式的數字圖書館，一方面能夠盤點現有圖書，已借閱和剩余的數量，智能展示所需要的不同圖書的具體位置，借閱師生的時間；另一方面依托互聯網使得教職工能夠利用自己的計算機、手機登終端獲得共享的圖書資源，接收到更為便利人性化的服務。

2.3用物聯網技術打造優質的教學溝通環境

在確保周邊環境滿足社會要求后，物聯網技術在智慧校園中的應用成功地打造了數字化智能教學環境，改革了教師傳統的教學方式，提高了學生的同科學習質量，在不知不覺間改變了師生的生活工作方式。對于教師來說，物聯網技術的應用再次打破了傳統的課堂教學形式，將數字教學強化到智慧教學，令學生和老師可以在教師對所要研究的物體進行模擬操作，令每個學生都能通過網絡平臺進行操作借助，從而更為直接具體的得到自己的結論，而不是一味接受來自他人的經驗結論。同時借助物聯網技術令課本動起來，構建數字化立體教材，加強了學生的探索欲望和探索興趣的基礎上，拓展了課外的資源，為老師的教學活動提供了充分堅實的基礎支撐。對于學生而言，不僅改變了傳統的填鴨式知識灌輸方式，也改變了其與老師同學之間的溝通交流方式。學校通過物聯網將獨立的學生和老師連成一個整體，為學生構建了一個虛擬與現實、個體與群體互聯互通的學習環境，在這個環境中學生可以隨時提出自己的疑問，獲得大量的有用的科學的信息，可以選擇與自己志同道合的伙伴進行問題研究、創新實踐。以此令學生在不同的環境下扮演不同的角色，從而在彼此的護工協作之間掌握更多的知識，交到更多的朋友，在培養自身獨立思考、主動創新能力的同時，進行更好地人際交往。

3結束語

教育是國家的根本，人才是發展的根源，想要在世界民族之林始終占據一席之地，就要重視教育事業的整體建設，將各個部分串聯成一個整體。因此將物聯網與智慧校園相融合，綜合發揮兩者的優勢，最大限度地發揮校園現有的基礎設備的力量，提高現有資源的利用率，真正打造更科學、人性、智能的環境，從而在不知不覺間激發學生的想象力、創造力；培養學生的探索意識和創新思維。但是不得不承認現階段智慧校園的建設還有一定的不足，距離想象中的目標還有一定的距離，需要教育工作者在實踐中不斷探索并完善。

第五篇：物聯網在智慧校園中的應用

物聯網調研報告

題目：物聯網在智慧校園的應用 班級：13電子信息工程技術4班

目錄

一、物聯網的相關知識.....................................................................................................3

1、物聯網定義.........................................................................................................................3

2、物聯網的分層.....................................................................................................................3

3、物聯網的特點.....................................................................................................................4

4、物聯網運行過程.................................................................................................................5

5、物聯網的關鍵技術.............................................................................................................5

6、物聯網的主要發展歷程.....................................................................................................6

二、智慧校園........................................................................................................................7

1、智慧校園的提出背景.........................................................................................................7

2、智慧校園的概念.................................................................................................................7

3、智慧校園的核心特征.........................................................................................................7

三、物聯網在智慧校園的應用.....................................................................................8

1、校園安防.............................................................................................................................8

2、校園生活...........................................................................................................................11

3、校園教學...........................................................................................................................13

四、物聯網發展問題.........................................................................................................14

1、核心技術有待突破...........................................................................................................14

2、標準規范有待統一..........................................................................................................14

3、急需網絡平臺...................................................................................................................14

4、信息安全和保護隱私有待解決.......................................................................................15

五、結束語..............................................................................................................................15 參考文獻...................................................................................................................................16

一、物聯網的相關知識

1、物聯網定義

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。其英文名稱是：“Internet of things（IoT）”。顧名思義，物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思：其一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相連。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展，與其說物聯網是網絡，不如說物聯網是業務和應用。因此，應用創新是物聯網發展的核心，以用戶體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。

總的來說，物聯網是利用局部網絡或互聯網等通信技術把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起，形成人與物、物與物相聯，實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。物聯網是互聯網的延伸，它包括互聯網及互聯網上所有的資源，兼容互聯網所有的應用，但物聯網中所有的元素（所有的設備、資源及通信等）都是個性化和私有化。

2、物聯網的分層

物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。圖1為分層結構

圖1（1）感知層——感知信息。

作為物聯網的核心，承擔感知信息作用的傳感器，一直是工業領域和信息技術領域發展的重點，感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，其主要功能是識別物體，采集信息，并且將信息傳遞出去，傳感器不僅感知信號、標識物體，還具有處理控制功能。

（2）網絡層——傳輸信息

傳感器感知到基礎設施和物品信息后，需要通過網絡傳輸到后臺進行處理，而網絡層就起負責傳遞和處理感知層獲取的信息的作用。

（3）應用層——處理信息

應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。

3、物聯網的特點

(1)連通性

連通性是物聯網的基礎。無論是專網、無線、有線或者是感知物體，都必須體現“連通”狀態，并且和互聯網連接在一起，這樣才能體現出真正意義上的物聯網。國際電信聯盟認為，物聯網的“連通性”有四個維度：一是任意時間的連通性：二是任意地點的連通性；三是任意物體的連通性：四是任何人的連通性。

(2)物物相聯

在互聯網中，人們利用電腦實現人與人之間相互交流：物聯網通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統等技術實現物與物的交流。互聯網實現人與人的遠程交流，而物聯網完成了人與物、物與物的即時互動，從而實現了由虛擬世界向現實世界的連接轉變。

(3)智能化

智能化是利用計算機技術、傳感技術和控制技術對系統中各個對象能夠智能監控和智能控制，從這個角度看，物聯網是智能化的重要環節，物聯網的發展將推動智能化的進程。它使得世界中的物體不僅以傳感方式也可以智能化方式關聯起來。物聯網具有智能化感知性，它可以感知人們所處的環境，最大限度地支持人們更好地洞察、利用各種環境資源以便做出正確的判斷。

4、物聯網運行過程

(1)標識物體屬性，屬性有靜態和動態屬性，靜態屬性直接存儲在RFID標簽中，動態屬性可由傳感器檢測。

(2)由閱讀器讀取物體的屬性，同時將信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式。

(3)將數據通過網絡傳輸到信息處理中心，再由處理中心完成物體通信的相關計算。

5、物聯網的關鍵技術

（1）傳感器技術：這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉換成數字信號計算機才能處理。

RFID標簽：也是一種傳感器技術，RFID技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術，RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。（3）嵌入式系統技術：是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術。經過幾十年的演變，以嵌入式系統為特征的智能終端產品隨處可見；小到人們身邊的MP3,大到航天航空的衛星系統。嵌入式系統正在改變著人們的生活，推動著工業生產以及國防工業的發展。如果把物聯網用人體做一個簡單比喻，傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網絡就是神經系統用來傳遞信息，嵌入式系統則是人的大腦，在接收到信息后要進行分類處理。這個例子很形象的描述了傳感器、嵌入式系統在物聯網中的位置與作用。

6、物聯網的主要發展歷程

1990年物聯網的實踐最早可以追溯到1990年施樂公司的網絡可樂販售機——Networked Coke Machine。

1991年美國麻省理工學院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物聯網的概念。1999年美國麻省理工學院建立了“自動識別中心（Auto-ID）”，提出“萬物皆可通過網絡互聯”，闡明了物聯網的基本含義。早期的物聯網是依托射頻識別（RFID）技術的物流網絡，隨著技術和應用的發展，物聯網的內涵已經發生了較大變化。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯盟（ITU）發布《ITU互聯網報告2005：物聯網》，引用了“物聯網”的概念。物聯網的定義和范圍已經發生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。

2009年歐盟執委會發表了歐洲物聯網行動計劃，描繪了物聯網技術的應用前景，提出歐盟政府要加強對物聯網的管理，促進物聯網的發展。

2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統后，與美國工商業領袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。當年，美國將新能源和物聯網列為振興經濟的兩大重點。

2009年8月，溫家寶“感知中國”的講話把我國物聯網領域的研究和應用開發推向了高潮，無錫市率先建立了“感知中國”研究中心，中國科學院、運營商、多所大學在無錫建立了物聯網研究院，無錫市江南大學還建立了全國首家實體物聯網工廠學院。自溫總理提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入“政府工作報告”，物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬。物聯網的概念已經是一個“中國制造”的概念，它的覆蓋范圍與時俱進，已經超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍，物聯網已被貼上“中國式”標簽。

二、智慧校園

1、智慧校園的提出背景

2008年11月，IBM公司正式提出“智慧地球”理念，2009年1月，“智慧地球”成為美國國家戰略的一部分。2009年8月7日，國務院總理溫家寶在無錫視察時，指示要迅速在無錫建立中國的“感知中國”中心。基于這種“智慧”的理念，學校作為知識與信息服務機構的前沿，應該抓住機遇，通過物聯網的系統化發展與應用，打造智慧校園。

2、智慧校園的概念

智慧校園指的是以物聯網為基礎的智慧化的校園工作、學習和生活一體化環境，這個一體化環境以各種應用服務系統為載體，將教學、科研、管理和校園生活進行充分融合。具體的說，智慧校園是把感應器嵌入和裝備到食堂、教室、圖書館、供水系統、實驗室等各種物體中，并且被普遍連接，形成“物聯網”，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現教學、生活與校園資源和系統的整合。2010年，在信息化“十二五”規劃中，浙江大學提出建設一個“令人激動”的“智慧校園”。這幅藍圖描繪的是：無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的校務治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。簡而言之，“要做一個安全、穩定、環保、節能的校園。”

3、智慧校園的核心特征

智慧校園的三個核心的特征：一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺，提供基于角色的個性化定制服務；二是將基于計算機網絡的信息服務融入學校的各個應用于服務領域，實現互聯和協作；三是通過智能感知環境和綜合信息服務平臺，為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。

三、物聯網在智慧校園的應用

物聯網在智慧校園中的應用主要包括校園安防、校園生活和校園教學三個方面。

1、校園安防

（1）校園安防的定義及意義

校園安防就是以一般人居環境安全防范系統為基礎，結合高等學校建筑物多、人員密集復雜、環境功能主體繁雜的特點，充分運用信息技術手段，根據國家教育部門和公安部門的有關規定，對大學校園中重點要害部門進行實時監控，及時采取有力措施，使校園安全管理實現人防、物防、技防相結合的安全防范系統。

隨著社會經濟的不斷發展，人類活動領域巨大延伸，人為的治安問題日趨動態化和復雜化，自然災害也呈現突發性和嚴重危害性的特點，高技術犯罪上升，新安全問題突現，人們的工作和生活空間受到來自于多方面的威脅。為避免人身受到傷害、財務受到損失，使人們的工作和生活不受干擾，針對各種主要安全威脅的綜合安防系統就應用而生。綜合安防系統是指利用各種高科技的監控手段和信息處理技術，對各種居住環境加以監控，及時反饋環境中的各種事故、災害和違法事件信息，從而對治安和安全進行預防和有效處理的安全防范系統。高校校園作為特定的人群居住環境，保證該環境的安全和穩定對于國家和社會的整體穩定有著重要的意義。

（2）校園安防的主要特點

重要性的特點。高等學校是國家培養高層次建設者和接班人的重要場所，在高校校園生活的學生屬于特殊群體，其人身和財產安全影響著千家萬戶的的穩定，因此在高校校園建立的綜合安防系統較其他人群居駐地有著獨特的重要性，屬于重點監控和防范的區域，不論是從技術上還是從認識上都具有重要性的特點。

高技術的特點。在我國，高校本身是技術生產的重要場所，與此相對應的治安案件、災害事故也有著同樣的高技術性質。學校聚集的人群由于受到環境的影響，其知識水平造就的治安案件或者違法事件以及災害事故的技術水平也相應較其它區域有所提高。因此防御此類事故的發生必須與其相對應，使用高技術的手段和措施加以預防和處理，決定了高校校園綜合安防系統的高技術的特點。

廣泛性的特點。在其他人群聚居地，進行綜合安防系統設計與管理的時候，公安部門或者安全保衛部門獨立工作和行動的特點很突出。但是在高校這一特殊的環境中，綜合治理的特點十分明顯，它需要有著廣泛地參與，調動環境中一切有利于系統實施的因素協同進行工作。因此便決定了高校校園綜合安防系統的廣泛性特點。

預防為主的特點。其它環境之中的安全防范系統除了強調預防功能之外，更加注重事件的事后處理問題，而系統主要是提供事件處理的各種重要信息。但是在高校校園這一特定的環境中，考慮到對整個社會的突出影響，一般不允許重大不穩定事件發生。因此高校校園綜合安防系統必須注重于事前預警和防范功能，使各類事件的發生最大可能的被消滅在萌芽狀態。所以說，高校校園綜合安防系統必須是以預防各類治安案件的發生為主要功能。

（3）校園安防的主要應用

校園安防的主要應用包括入侵報警系統、車牌識別---校園內的電子警察、訪客系統、移動智能卡等等。入侵報警系統主要有：通常用于辦公室和機房的紅外入侵探測器，通常用于圍墻周界及部份通道的多光束紅外對射探測器，通常用于辦公室和機房的門磁感應器，用于報警信號聯動的睿絲強光燈，用于報警提示的聲光警號器，用于聯動外部設備如聯動關門的繼電器模塊，用于報警主機聯動撥號通知管理人員的電話撥號器，對所有前端探測器編程控制的報警控制主機等。圖2為校園入侵報警系統。

圖2

防盜報警裝置是校園安防中最實用和基礎的組成部分，它可以在發生意外時讓教師及時與外界聯系，得到援助，也因此，北京等部分城市將其作為必備的安防設備。從安裝范圍看，防盜報警裝置主要是分布在學校圍墻、電教室、財務室、化學實驗室等重點部位。在一些安全事故多發的地點，如大門口、學生宿舍門口、自行車存放處、學校財務室等地安裝報警器，發生意外時可以迅速連接到學校的保衛處和附近的110接警中心，學校一旦遇險，學校值守人員可手工啟動報警。在第一時間得到幫助，避免更大悲劇的發生。同時，由于中小學生好奇心強而自控能力差，報警系統在設計和安裝時應注意避免“惡作劇”式的報警發生。因為有了車牌識別系統就像多了很多的電子眼，能全天候的從出入的視頻數據中抓拍車輛出入并登記，但它更先進的是，能夠根據車輛出入的方向和系統設定好的黑白名單決定應該不應該放這輛車進入校園。而且系統中心數據隨時更新，你可以很清晰的看到校園內共有多少輛車，分別是什么時候進入校園的，不但提高了管理人員的工作質量和效率，更增加了校園的安全性。進出學校都要登記，但以前都由人工完成，在智慧校園都將由智能訪客系統代替保安查看身份證件、登記、記錄離開時間等一系列繁瑣的程序。前來學校造訪的人員只需拿著證件，在電子識別器上輕輕一按，訪客信息就能瞬間獲得，并出具訪客單，大幅度加快訪客登記及離開流程，從而提升了管理質量和效率。

借書要出示借書卡、吃飯要出示飯卡、坐公交要出示公交卡，是不是很煩呢？在智慧校園里一張移動智能卡就能通行校園，凡有現金、票證或需要識別身份的場合均只要出示這張卡就可以了。此外，這張卡還就以實現部分公交乘坐、校內考勤、圖書借閱管理等功能，并可結合校訊通功能。此種管理模式代替了傳統的消費及身份識別管理模式，為學生及員工的管理帶來了高效、方便與安全。

2、校園生活

包括食堂管理、浴室水管理、考勤管理、智能照明管理、人員可視化管理、車輛精細化管理、智能化后勤保障、電子崗哨等等。

(1)食堂管理

食堂管理是智慧校園重要組成部分，基于RFID技術的食堂管理系統主要分成三部分： 含RFID電子標簽的飯卡：師生每人擁有一張這樣的飯卡，卡里面包含了用戶信息。RFID閱讀器：在每個食堂售飯窗口安置一個RFID閱讀器，將讀到的信息傳至后臺數據庫查詢，讀取卡上金額，并扣除消費金額。后臺數據庫管理系統：將用戶的注冊信息存儲在數據庫中，可以方便管理員對食堂消費業務的查詢。

(2)浴室水控管理

基于RFID技術的浴室水控管理，可以實現用水自動化管理，主要功能如下：

信息數據實時顯示：當RFID卡位于閱讀器感應區時，閱讀器就顯示卡上余額，然后可立即進入用水計費狀態。

消費模式：消費模式采用實時計費模式，即讀卡就出水，并根據用水量實時進行扣費；

計費方式：按使用的流量計費，即外接脈沖流量表，可根據計算產生的流量進行計費。

(3)考勤管理

學生考勤是學校日常教學過程中必不可少的一個組成部分。常規考勤工作主要都由教師承擔，花費教師額外的時間與精力。

基于RFID技術的考勤管理工作流程：每次上課前，學生用含RFID標簽的校園卡(或手機卡)刷卡進教室，教室內的設備在接收到讀卡器發送來的學生刷卡記錄數據后，將數據發送到遠程服務器；遠程服務器接收到數據后，將數據存儲到數據庫中；然后，教務人員或者教師通過瀏覽器登錄到考勤查詢網站，可以實時地遠程查詢某一節課或某一位學生或某個教室在某一段時間內的考勤情況；學期結束時，每門課程學生的出勤情況或者某個學生在一個學期的出勤情況可以自動統計出來。

(4)智能照明管理

智能照明是利用物聯網技術，使校園內的燈能夠無線自主組網，使每一盞燈都能遙測和遙控，教室和道路的燈接受控制中心的命令，反饋燈的各種狀態，根據光強度和時段自動調節照明亮度。例如對教室照明智能控制，當教室光照比較暗，燈自動亮；當光照比較強時，燈自動關，如果發現教室里沒人，可以遠程控制燈的開關。

（5）人員可視化管理

為校園人員配備管理卡（可以與借書卡、飯卡、浴卡等功能合并，形成一卡通，該卡可以遠距離讀取），通過各門禁系統和遍布校園的感應點，可以實現對所屬人員24小時不間斷、全校園不留死角、全自動實時感知與定位。學院安保單位、各系輔導員、班主任可以通過智慧校園管理平臺實時了解到所屬人員在位情況。借助此卡，還可以實現對學生、職工的日常管理、電子簽到、定位等，對學生、職工的在位、外出情況進行有效管控、實現電子點名、智能查崗等可視化管理。

（6）車輛精細化管理

通過為校園的車輛、重點裝備設備等安裝電子標簽、嵌入傳感器、衛星定位裝置等，實現對交通工具、各種裝備設備進行準確定位和實時跟蹤，并通過嵌入的各類智能傳感器，監控其工作狀態、完好情況等，從而實現對其精細化管理。

（7）智能化后勤保障

為倉庫、物資安裝包含其型號、種類、數量等狀態信息的電子標簽，使得后勤物資的發放更加智能和快捷；為草皮配備溫度、濕度傳感器，使得灌溉更加合理；為路燈安裝光學傳感器使其更節能。

（8）電子崗哨

為財務、油庫及校園的其他重點區域安裝智能傳感器，實現對其24小時不間斷地安全檢測，一旦發現可疑情況，可由感應點自動調整攝像頭的方向進行視頻監控，并向值班人員發出通知或巡視提醒，以便及時處理。

3、校園教學

校園教學又包括日常教學、智慧圖書館和實驗室管理等方面。

（1）日常教學

利用物聯網技術有利于建立全面和主動的教學管理體系，利用RFID技術的支持，可以完善教學管理的組織系統、評價和考核系統，從而對教學的質量建立保障和監控體系；有利于拓展學習空間、培養學習者自主學習能力，物聯網能為學生的自主學習、合作學習等提供支撐環境。例如，無錫市感知生長校園數字化農植園系統，就是讓學生通過“感知”動植物生長情況，利用計算機及網絡收集、處理和發布觀測信息，交流種植經驗，展示研究成果，從而提升學生的科學素養。

（2）智慧圖書館

智慧圖書館通過物聯網來實現智慧化的服務和管理。它的理想模式就是無需人工服務。目前物聯網在圖書館中的應用，主要是RFID電子標簽的應用，以智能書車為例來說明。

智能書車是一種移動式RFID文獻歸架管理設備，具有查詢、定位、書架智能導航等功能，可實現文獻架位信息收藏、文獻分揀、新文獻上架等功能。具體流程：書籍揀到書車上，通過閱讀器識別書籍的RFID中存儲的信息，記錄并顯示文獻在書車上的位置，同時根據獲取的書籍存儲架位信息，將需要進行上架工作的位置和書車上對應的書的存放檔位對應起來，并在書車的顯示屏幕上按照書庫的位置將該車書的具體上架位置顯示和指引出來，方便工作人員進行高效率歸架。

（3）實驗室管理

物聯網應用到實驗室中主要包括設備管理、實驗過程管理和智能插座等。

設備管理：RFID存儲實驗設備的基本屬性等信息，利用閱讀器方便地獲取相關信息，然后再利用網絡進行統一管理。

實驗過程管理：首先，RFID可以幫助學生方便地獲取實驗步驟、操作要點、使用幫助等信息。其次，在實驗過程中，使用不當時能自動警告并中斷實驗過程，避免不必要的損失。另外，實驗數據可以被實時采集并以適當的方式提供給實驗者，實現實驗教學的數字化、網絡化與智能化。

智能插座除了擁有傳統電源插座功能外，它能夠將各個實驗設備的耗電量信息實時反饋給實驗室管理員，管理員能隨時開關插座，實現插座與人的對話，起到高效節能的作用。

四、物聯網發展問題

1、核心技術有待突破

目前，物聯網關鍵技術研發和規模化應用處于初始階段，其中，傳感器核心芯片和傳感器接入技術和中間件技術有待進一步發展。一是當前傳感器所能連接的通信距離受限，傳感器對外部工作環境指標要求較高，受外部環境影響較大。二是傳感器節點計算能力、存儲能力和通信能力不足，能量有限。另外，為了能夠快捷地實現傳感器網絡上的大量應用且保證應用程序的運行性能，傳感器網絡中間件技術將是未來傳感器網絡領域急需解決的問題。

2、標準規范有待統一

標準是推動物聯網應用的保障，統一標準體系的缺乏將阻礙物聯網的發展。目前，物聯網標準體系尚在建立，中國、美國、德國和韓國是世界物聯網領域標準的重要制定國。ISO/IEC在傳感網絡、IUT一在泛在網絡、IEEE在近距離無線、IETF在IPv6的應用、3 GPP在M2M等方面紛紛啟動了相關標準研究工作。由于物聯網發展涉及國家間巨大利益，制定一種能被世界各國認可的統一的物聯網國際標準，難度很大，短期內標準難以統一，規范協議難以形成。

3、急需網絡平臺

物聯網的價值在于網，而不在于物。傳感是容易的，但是感知的信息，如果沒有一個龐大的網絡體系，不能進行管理和整合，那網絡就沒有意義。因此，建立一個全國性的，龐大的，綜合的業務管理平臺，把各種傳感信息進行收集，再進行分門別類的管理，進行有指向性的傳輸，是一個大問題。一個小企業都可以開發出傳感技術和傳感應用。但小企業沒辦法建立起一個全國性的高效網絡。平臺的建設者會在未來的物聯網發展中，取得較好的市場地位，甚至是最大受益者。

4、信息安全和保護隱私有待解決

信息與網絡安全是要保證被保護信息的機密性、完整性和可用性。與互聯網和移動通信網相比，物聯網還存在一些特殊的安全問題。

首先，物品的感知是物聯網應用的前提，射頻識別是物聯網的關鍵技術。物聯網中的物與物、物與人之間互聯是通過RFID(射頻識別)、傳感器、二維識別碼和GPS定位等技術來自由地自動感知和獲取物品信息的。如不加控制，物品的信息會不受限制地被掃描、定位及追蹤。這無疑對信息的隱私構成了極大的威肋、。在數據處理過程中同樣存在隱私保護問題，如基于數據挖掘的行為分析等。因此要建立訪問控制機制，控制物聯網中信息采集、傳遞和查詢等操作，保證不會由于個人隱私或機構秘密的泄露而造成對個人或機構的傷害。

其次，加密在較多情況下仍然是保證實現信息機密性的重要手段，保密現在己經成為物聯網識別技術的關鍵問題。由于物聯網的多源異構性，使密鑰管理顯得更為困難，而對感知網絡的密鑰管理更是制約物聯網信息機密性的瓶頸。物聯網的安全特征體現了感知信息、網絡環境和應用需求的多樣性，其網絡的規模和數據的處理量大，決策控制復雜，給安全研究提出了新的挑戰。

第三，IP地址有待擴充。物聯網中的每個物件都需要一個唯一的IP地址，IPv4顯然己不能滿足地址需要，只能依靠IPv6來支撐。如何實現由IPv4向IPv6轉型以及妥善解決與IPv4的兼容等一系列問題，也需要引起足夠重視。

第四，設備生產成本需進一步降低。只有擴大物聯網應用規模，具備一定數量，物聯網相關設備生產成本才能降低到可以接受的程度，物品的網絡智能化特征才能發揮應有作用。

五、結束語

智慧校園是通過物聯網來實現智慧化的校園服務和管理，它通過物聯網實現了校園內任何人、任何物、任何信息載體、任何時間、任何地點的互聯互通，海量信息在物聯網平臺的聚合而產生新的信息，從而給廣大師生提供了智慧化的業務和服務模式。目前，智慧校園還處于摸索階段，前景不明朗，但從長遠來看，由于物聯網應用前景相當廣闊，智慧校園一定會像浙江大學在信息化“十二五”規劃中描繪的那樣：無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的校務治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。

參考文獻

[1]百度文庫，物聯網在智慧校園的應用，2013 [2]百度百科，智慧校園的概念

[3]中國安防展覽網，安防在智慧校園中的應用,2013 [4]百度百科，物聯網的概念 [5]百度百科，智慧校園的概念

[6]百度文庫，物聯網發展前景及問題分析研究，2015