基于物联网的高校智能体育馆管理系统设计

李 奇，姚 颖，孙 野，马 帅，吴 超，季鑫杨，马 琨，张馨雅

(辽宁科技学院 电气与信息工程学院，辽宁 本溪117004)

当代人越来越注重体育运动，拥有合适的场地和一起运动的同伴是人们关心的问题。高校体育馆人员流动密集，人工管理在对外开放过程中没有办法全方位监督管理进出人员〔1〕，并且在进行体育运动时无法保证场地的合理分配和利用。而目前一些高校的体育馆虽然可以实现智能化管理〔2〕，但用户有时没有一起运动的同伴，使得运动更单调。基于此开发设计了基于物联网的高校智能体育馆管理系统。在对高校体育馆场地智能管理的同时，用户还可通过手机APP提前预约运动场地并寻找同伴一起运动。

1 系统设计方案

本系统硬件电路的设计包括单片机电路的设计，传感器电路的设计和RFID硬件电路的设计。主要包括DHT11温湿度传感器模块， HC-SR501人体感应模块，光照强度传感器模块。完成多种环境信息的采集及检测，并进行处理。本系统软件设计利用Android技术开发的手机APP，用户注册登录后可以提前预约场地，避免高峰期间体育馆内场地不能合理利用的问题，用户还可通过手机APP寻找好友共同运动。

1.1 子系统的设计

1.1.1 硬件系统

硬件系统包括STC89C51单片机，DHT11温湿度传感器，HC-SR501人体红外传感器和光照强度传感器。其中中心控制模块是单片机接收传感器采集的数据，控制继电器的电源打开或关闭，如图1所示MCU(微控制单元)与温度湿度传感器模块，HC-SR501人体感应模块和光照强度传感器模块连接并接受信息，控制继电器工作。

图1 中心(一级)控制单元MCU

DHT11温度湿度传感器模块用来检测馆内场地的温度和湿度，如图2所示。采集场地的温湿度情况后传送给单片机，单片机判断是否在正常范围内，若不在正常范围内，信号将传给单片机，由单片机接通继电器电源，控制窗户自动打开。

图2 DHT11模块外接示意图

HC-SR501人体感应模块用来检测是否有人出现，如图3所示。当传感器感应到有人通过时将信号传给单片机，单片机接通继电器电源控制门自动打开。离开自动延时，输出低电平，单片机接通继电器电源控制门自动关闭。

图3 HC-SR501模块外接示意图

RFID门禁模块〔3〕(如图4)。RFID卡读卡电路的设计主要用于身份认证，由STC89C51单片机模拟SPI通信方式与读写卡模块进行通信，RFID阅读器识别标签信息并核对信息上传给一级MCU。

图4 RFID外接示意图

1.1.2 软件系统

软件具有用户提前预约场地〔4〕并可以寻找好友一起运动的功能，可以提高体育馆场地利用效率。

图5 App功能流程图

避免了用户在拥挤时间段来到体育馆却没有场地运动的情况。用户须实名注册信息登录APP，查看体育馆内场地的实时使用情况，并进行预约操作。APP流程图如图5所示。用户还可根据个人需求在讨论区寻找好友一起进行体育运动。手机APP利用Android开发技术实现场地在线预定，添加好友等功能。服务端则采用HTTP通信协议和MySQL数据库为客户端提供数据接口传递Jason格式参数。

1.2 功能

体育场管理系统可以实现功能如下：

(1)用户模式〔5〕。用户实名注册，设置登录密码并完善个人信息，将用户登录信息和个人信息存储到后端数据库中。

(2)体育馆场地预定。用户登录后可通过APP实时查看各个场地使用情况，并可提前预定该场地使用时间，自主调整展开相关活动或进行训练及体育教学等操作。

(3)用户添加好友模式。用户之间可通过APP进行交流，可以帮助用户找到更多一同锻炼的伙伴，并实现学生与教学老师之间的互动以及已预定用户与未预定用户之间的交流。

(4)门禁设备。采用RFID技术，智能识别用户信息，通过WIFI通信与后台数据库信息匹配，当信息吻合时用户可进入场馆，信息不吻合时，将提示用户该场馆当前时间段已被他人预定。

2 结论

该高校体育馆智能管理系统实现了智能管理场地和控制馆内环境，很大程度避免了人工管理的不安全因素，并且更易于高校体育馆的管理。随着物联网科技的发展，这样的智能管理系统将会被广泛地使用在各大高校或各大城市的公共场所，帮助学校工作人员提高管理效率。