基于物联网的智慧宿舍系统设计

青岛职业技术学院 都妍美

基于物联网的智慧宿舍系统设计

青岛职业技术学院 都妍美

高校需要不断管理完善学生宿舍，随着物联网在校园内部的大量应用，高校在管理宿舍过程中也采用了这一方法，便于管理、容易保存和查找，再与国外高校先进管理方法的有机结合，使得基于物联网的智慧宿舍系统管理越加可行。本文主要分析了学生宿舍基本情况，基于物联网的智慧宿舍系统功能，基于物联网的智慧宿舍系统设计。

物联网技术；智慧宿舍系统；设计

1 学生宿舍概述

1.1 分配管理学生宿舍

学生宿舍统一管理分配新生、宿舍信息、毕业生的退学、调换学生寝室等，管理者必须充分了解学生个人以及寝室内部状况。学生进步校园首先要做的就是调配宿舍，管理者此时必须联系新生具体情况科学安置。这一过程必须严格遵守相关规定科学分配，同时将学生的床位、橱柜等用品准确登记。

1.2 管理学生宿舍水电

对宿舍日常事务严格管理，具体包括缴纳水电费，是否存在私用水电情况，定时关灯，开通网络等。

宿舍管理做关键的环节就是水电网，新学期需要管理人员统一统计各个宿舍的水电，为了环保安全、节省用电用水，需要规范管理学生，管理者定期检查照明情况，并且抽查用水具体情况，及时发出警示。

1.3 管理学生宿舍的卫生文明建设

学生宿舍可以充分表现出学生的基本素质，其也代表了学校规划建设的主要特点。为了营造一个舒适、清洁、便利的学习生活环境，管理者必须不断强化宿舍的卫生文明工作。

1.4 管理学生宿舍安全

学生宿舍的财产不但有公共财产还有私人财产，如此便需要对公共财产准确统计并且实行必要的安全管理。例如对于假期并不离校的学生，必须对宿舍实施合理安排，这样有利于集中管理，保证学生的人身安全。管理者应当对宿舍开展严格的检查，具体监督内容有宿舍内部的卫生状况、用水电问题等，特别提醒学生不要将个人贵重物品存放在宿舍中。

2 基于物联网的智慧宿舍系统功能

2.1 限电功能

（1）宿舍房间内的电源定时进行供电，充分确保学生获得休息；（2）合理限定宿舍房间内部的用电量，确保安全用电；（3）对出现违章电器的宿舍房间进行准确判断识别，并且及时切断电源；（4）去除违章电器后延迟10秒自行恢复供电；（5）保证宿舍房间人走断电。

2.2 场景功能

（1）利用智能控制系统对学生的起床场景、休息场景和安全逃生经常进行设置；（2）可以自动启动场景设置，还可以通过学生自主启动。

2.3 职能防盗防火功能

（1）科学应用各种感测系统以及防盗警报、消防警报等系统；（2）自行识别与处理进出宿舍的学生以及外来人员，并且及时登记；（3）对该系统进行组网，达到实时远程监控，并且联系危机情况自行报警。

2.4 多种方式控制

（1）学生可以通过遥控器或者电脑在给定权限内控制宿舍内部的灯光或者公共用电设备；（2）学生可以通过电脑对外来访客情况进行了解，并且判断是否实行接待。

3 基于物联网的智慧宿舍系统设计

3.1 整体系统方案

本系统设计的前提是ARM嵌入式系统，综合架构有无线传感设备、RFID、处理信息通讯技术。这一系统的主要功能是利用RFID技术对进出宿舍的人员进行记录、对宿舍内的照明、供电设备实行远程监控。智慧宿舍系统从结构角度可划分为顶层应用、网络传输和底层感知三个层次。应用层次包括Android操作程序以及有关的服务器。在系统网络层次中，将服务器构建在外网通信的核心位置，而内部通信建立和传输信息之间通过宿舍网络进行连接。将ZigBee至于开发板上并且对其实施扩展令其作为宿舍网关，具体功能是对宿舍内外部网络积极连接以及交换信息。系统的感知层析则是通过ZigBee实现协议的无线近距离传输，进一步建立宿舍内部网络通信，对不用终端节点模块积极扩展进而实现相应功能。

3.2 智慧宿舍系统硬件设计

3．2．1 嵌入式网关设计

Linux内核可以有效支撑驱动和串行通信接口驱动，并给TCP协议提供了支持，对网络通信程序进行设计。作为智慧宿舍内部的网关，必须及时处理服务器发出的控制信息，分析之后利用串行通信方式向协调器进行传输，最终获取和传输网络数据。

3．2．2 ZigBee节点设计

宿舍内部环境中，ZigBee无线网络作为设备发挥通讯功能的基础。在智慧树宿舍整体规模下，也可以理解为网络传输规模有限，存在着大量节点，宿舍内部可以应用星形网络构架。在真实环境中构建网络体系，结合设备相关构造可以将设备划分为协调器与终端节点。

（1）ZigBee协调器

ZigBee组网特点是自组织。整个ZigBee网络主要是由ZigBee协调器构成，达到传输网络内外部之间的数据，同时准确连接嵌入式智慧树宿舍网关，达到传输信息以及发布指令的目的。

（2）终端节点

安全是在学生宿舍内部管理中应首要考虑的因素。最终我们需要设置的终端节点，主要包括控制门禁节点、照明与插座监控节点、窗帘自动控制节点等。

第一，控制门禁节点。RFID门禁系统通过高频射频识别装置，可以对一般类型的学生校园卡实行迅速和准确的识别，采取驱动电路对门阀积极操控。由于需要ZigBee终端节点对门禁系统有效操控，通过无线网络传感技术，便于达到手机远程操作的目的。当产生开门需要时，单击系统上的开门装置，利用互联网和ZigBee网络向控制门禁节点传送信息，利用节点控制门阀实现开门。同时，还可以通过网络远程严格管理门禁系统，当要求迅速锁定某一卡号时，通过锁定设备对射频失效准确识别；要求立刻恢复时，可以采取解锁设备达到。

第二，照明与插座监控节点。基本上等同于门禁节点，单片机利用驱动电机操作电动与插座等继电器，进而对电灯和用电设备严格操控。当获得网络传送的指令信息时，ZigBee终端节点迅速实施相关控制命令，从而准确操作电灯以及用电设备，有效对学生宿舍电气设备严格操控，利用无接触式对电器件积极操控，保证了用电的安全性。

窗帘控制是指通过单片机驱动电机驱动模块，与门禁系统的原理基本上相同。当对应的控制命令传送至该终端节点，就能促使驱动电机对窗帘的开关动作进行控制，这样便于根据实际需求进行控制窗帘的开关情况，以确保合理控制室内的采光度。

3.3 智慧宿舍系统软件设计

3．3．1 服务器程序设计

建立在IP固定服务器上的服务器程序，其最主要的功能是积极连接手机客户端以及TCP嵌入式系统的通信线程。当嵌入式连接系统和服务器建立之后，服务器建立对应线程及其通信，当有效连接手机客户端时，建立另一服务器线程和通信系统，服务器之间迅速传送通信信息，最终促使两个客户端线程之间完成通信。

3．3．2 设计应用程序

应用程序是用户对宿舍的客户端进行远程访问控制。设计应用程序便是和相应的ZigBee节点，设计为门禁操控按钮、电灯开关、插座控制器以及窗帘开合装置。第一次安装登陆应用程序时，可以绑定手机号码，以便提升系统安全度。登陆之后通过服务器连接TCP，按钮操作会将对应的控制指令发送给服务器，实现控制目标。

3.4 防火防盗警报系统

安全警报系统具体包括了网络视频摄像机、安防、各类后端探头。具体功能见下：

（1）防盗警报系统支持网络自动将警报信息发送到该宿舍房间内成员以及管理人员的手机上，并且结合具体情况上报给校内的安保部门。（2）防火警报功能可以借助网络自动把警报信息发送给宿舍全部成员以及管理人员手机上，并且结合具体情况自行与火警联系。（3）求救求助功能支持通过网络把求助信息发送给宿舍管理人员手机上，或者与保安、警察及其医院实行选择性联系。（4）接警中心管理计算机获得警报信息之后立刻能够搜索到报警点矢量位置，提示警报点在宿舍内部的具体位置，并且利用声光方式向有关人员发出提醒讯号使其可以及时处理。（5）探头警报讯息恶意利用智能中控器自行连接室内设备，例如：夜间报警可以自行打开所在位置的灯光。（6）可以联动控制网络视频监控系统，自行把警报所在地区的视频图像传输给控制智慧宿舍终端手机上。（7）如果出现错误警报，可以利用手机或者电脑登陆智慧宿舍管理系统录入正确的信息以后，在利用录入警报取消密码对其进行取消。

4 结束语

现代化信息技术的不断发展，人们逐步开始了解物联网管理方式，由于高校逐年扩大招生规模，学生急剧增加，管理学校宿舍难度不断在增大。基于物联网智慧宿舍系统的应用无疑是很好的选择。在宿舍管理中应用物联网系统，不但提高了工作效率，节省了大量成本，还缩短了管理时间，提升了管理能力，有利于学生运用，达到了对学生宿舍智能化管理的目标。

[1]彭悼平．高校学生宿舍管理信息系统的开发[J]．天津职业技术师范学院学报,2014(2)．

[2]周蕾,常晋义．基于物联网的高校宿舍管理系统的设计与实现[J]．计算机与现代化,2013(4)．

[3]谢红标,徐争前．基于Web的智能化宿舍管理系统的设计与实现[J]．计算机时代，2013(7)．

都妍美（1979—），女，山东牟平人，讲师，主要研究方向：应用电子技术。