ZigBee技术在计算机实验中心智能管理中的应用

张皓瑜 王梅

摘 要：随着时代的发展与技术的进步，依靠实验室管理人员的实验中心传统运维管理模式的弊端已逐渐凸显。将物联网技术运用于实验中心的运维管理中，能解放人力投入、提高管理效率。由此，本文将ZigBee技术应用于计算机实验中心智能管理中，从而使实验中心的管理从传统的高人力投入模式向智能化管理模式转变。

关键词：物联网;ZigBee;实验中心

中图分类号：TP308文献标识码：A文章编号：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

高校计算机实验中心的日常任务往往比较重，除了需要开展常规的信息技术类课程授课外，还要承担在课余时间对学生自主学习开放、计算机类课程无纸化考试以及学校上机部门下达的其他任务等。计算机数量多、管理人员少、日常任务重是实验中心在管理中存在的主要问题。

随着互联网技术的不断发展，物联网技术也随之成熟起来。在实验中心利用物联网技术辅助管理人员进行日常运维管理，可以降低人力成本，提高管理效率。使用基于ZigBee技术的传感器网络布网，不仅能有效地在温湿度检测、电压检测、烟雾检测、漏电漏水检测等方面辅助管理人员及时了解实验室安全方面的状况，还能在门窗开关、电源开关等日常运行方面进行智能化管理[1]。

1 ZigBee技术

ZigBee技术是采用IEEE802.15.4规范的无线连接协议，具有低功耗、低成本、短时延、高容量、高安全等特点。

作为在物联网技术中被广泛使用的一种无线通信协议，ZigBee技术功耗极低，节点往往依靠一颗纽扣电池就能提供近2年的电力需求，使投入成本极低。除此之外，在构建网状型拓扑解结构时，ZigBee技术还能提供强大的Mesh组网能力，支持更大范围的无线布网[2]。ZigBee网状Mesh组网示意图如图1所示。

2 实验中心智能化管理框架设计

研究者利用ZigBee技术组建传感器网络，并通过物联网方式实现对计算机实验中心的智能化管理，从功能设计的角度出发，将物联网构建智能化实验中心划分为三个层次，如图2所示。

第一，数据采集层。数据采集层是整个智能化管理的最底层，由大量的传感器组成，负责采集各项数据，传感器间通过ZigBee技术进行组网[3]。

第二，网络层。网络层是中间层，负责串联整个环境中的网络设备，并将数据采集层收集到的原始数据转发给服务器进行处理;同时，对应用层接收到的指令进行处理及转发。

第三，应用层。应用层是直接面向用户的层，负责将后台服务器处理后的数据通过短信、APP消息等方式傳递给实验室工作人员，同时也可接收实验室工作人员的指令。

3 实验中心智能化管理的应用

对智能化的应用而言，所有的控制皆依靠于传感器网络，传感器处于数据采集层，负责基础数据的收集，需要对实验室环境进行实时监测。以单个实验室为例，为了保证检测数据的准确性，需要对各个传感器的安装位置进行设计。

第一，水浸传感器。水浸传感器负责采集实验室内有无漏水现象，可在静电地板下选点进行安装;如果实验室位于建筑物的顶楼，也可在天花板的易浸水位置安装，以便第一时间发现实验室浸水漏水现象[4]。

第二，烟雾传感器。烟雾传感器负责采集实验室内的消防隐患，将可能出现的火灾消灭在萌芽阶段，可在天花板处进行安装。

第三，门窗传感器。门窗传感器负责采集实验室的门窗开启与关闭状态，帮助实验室工作人员实时了解实验室状态。该类传感器安装在实验室的入口门上以及窗户上，实时监测门窗的状态。

第四，监控装置。监控装置负责采集实验室实时画面，可在实验室内的四周顶部进行安装[5]。

除上述举例之外，还可搭配物联网开关面板，用于集中控制实验室的灯光开启与关闭。在应用软件方面，可使用传统的Kaa IoT Platform、WSO2等开源平台进行二次开发，也可使用目前国内主流的AIOT开放平台进行软件端的构建。

4 结语

智能化管理的目的是让实验室工作人员从繁忙低效的实验室日常管理中解放出来，将更多的精力投入实验教学与科研。利用物联网技术能很好地达到解放劳动力、提升工作效率的管理目的，通过ZigBee组网将实验室状态数据化，既保障了实验室运维的稳定、安全，又使实验中心高效运行，更好地为实验教学服务。

参考文献：

[1]丁承君，刘强，冯玉伯，等.基于物联网和边缘计算的高校机房在线监测[J].计算机工程与应用，2018（21）：257-264.

[2]郭国.计算机技术和网络技术在机房管理中的应用探析[J].电子制作，2017（4）：64.

[3]徐海明，陈晴，高婷.基于物联网2.0下的机房智能管理系统[J].现代计算机（专业版），2018（35）：95-98.

[4]唐培，刘雅，瞿雨秋，等.基于物联网技术的智慧教室管理系统设计[J].现代盐化工，2019（3）：43-44.

[5]简磊，杨建.基于物联网的教室智能管理系统[J].数码世界，2018（9）：199.