基于物聯網的智能計算機實驗室管理系統

陸江東，戴卓臣，鄭 奮

（第二軍醫大學 計算機教研室，上海 200433）

伴隨著3C技術、嵌入式技術及網絡技術的不斷發展，物聯網作為新一代信息技術的重要組成部分，已充分展現出其強大的生命力，并將成為推動整個信息化產業發展的催化劑。

1 物聯網技術

隨著互聯網的飛速發展，為了滿足社會對生產、生活中各個環節不斷增長的智能化、便捷化的要求，伴隨著電信技術、互聯網技術和IT技術的發展融合，物聯網技術（Internet of things）應運而生。物聯網的概念最早是Keven Ashton教授（麻省理工大學）在1999年提出的。國際電信聯盟（ITU）在2005年的信息社會世界峰會上發布了 《ITU互聯網報告2005：物聯網》。國內目前對物聯網也還沒有一個統一的標準定義，比較公認的定義是：通過射頻識別技術、紅外感應、藍牙等信息技術傳感器，根據指定的協議，把我們需要用到的任何物體與互聯網進行連接，然后進行通信和數據交換并達到智能化識別、監控和管理的一種網絡[1]。從本質上看，物聯網就是當現代的信息和通信技術發展到了一定階段才會出現的一種聚合應用以及技術提升，將各種現代信息通信技術、感知技術和射頻識別技術與自動化技術的高度聚合與集成應用，使人與物可以自由對話。所以物聯網技術又被認為是信息產業的第三次革命性創新。

2 系統的框架結構設計

本計算機實驗室管理系統是基于物聯網的，所以必須要具備全面的感知、可靠的傳遞和智能化處理這幾大功能[2]。我們可以依據不同功能對其進行詳細闡述。

2.1 全面的感知

為了對計算機實驗室管理系統中所有成員每時每刻的狀態進行監控，我們給所有的成員安裝了基于紅外、藍牙以及RFID技術的傳感器，或用網線物理連接，用以收集機房系統中所有成員的實時數據和信息。目前我們機房正在研究引進ZigBee通信模塊，因為其近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊，所以到時候我們的智能計算機實驗室管理系統將會更加完善[3]。

2.2 可靠的傳遞

前面我們已經通過感知層收集了大量的信息或數據，這大量的信息或數據必須通過網絡來傳輸。所以在網絡層需要有一臺數據庫服務器和WEB站點服務器。數據庫服務器用于同感知層網關進行數據交換；WEB站點服務器通過訪問數據庫服務器獲取數據信息，并通過WEB站點根據需要發布到局域網或園區網上。

2.3 智能化處理

通常我們會在應用層上對數據或信息進行智能化處理，應用層主要包括各類搭載了WEB瀏覽器的終端設備，用戶可通過WEB瀏覽器訪問上述站點實現對實驗室管理系統的管理和控制。

系統框架總體結構如圖1所示。

圖1 系統框架總體結構Fig.1 The system overall framework

3 系統的主要流程分析及實現

傳統的計算機機房管理系統一般都是基于B/S或C/S架構，如果需要對機房溫濕環境、視頻監控、門禁等方面進行管理還需要引進各種功能的配套系統[4]。這不僅增加了大量的軟硬件工程，也大大增加了機房的管理工作。物聯網的出現使得計算機機房各種紛繁復雜的軟硬件系統整合成為可能（如圖 2所示）。

圖2 整合后的機房管理圖Fig.2 After the integration of the computer room management chart

首先我們需要搭建一臺數據庫服務器和一臺WEB站點服務器，然后連接所有能連入局域網的儀器設備，無法物理連接的安裝了基于紅外、藍牙以及RFID技術的傳感器，用以收集機房系統中所有成員的實時數據和信息。比如在門禁和學員自由上機的電源管理服務器上安裝了基于RFID技術的讀卡器，這樣一旦讀卡器捕獲到在其上方一定范圍內有可以被其識別的信號經過，就自動記錄進服務器，并與數據庫服務器中的數據信息對比，而不需要像傳統的機房需要把上機卡插入機器才可以連接數據庫服務器，如果盒數據庫服務器中的信息相符，就返回給電源管理服務器一個信號，當電源管理服務器接收到這個信號就自動連接PLC執行給電操作，也就是說是通過PLC控制學生計算機電源開關的，否則電源管理服務器收不到這個信號，PLC就不會給學生計算機執行給電操作[5]；另外我們還在實驗室安裝了紅外感應視頻攝像機以便24小時對實驗室的全方位監控，并把監控結果記錄到硬盤錄相機上，硬盤錄象機通過局域網網關將記錄的信息傳輸給WEB服務器；UPS是一種含有儲能裝置以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源，可以防止因為意外斷電引起儀器設備故障導致教學事故發生，所以它的穩定性尤為重要，在本系統中通過局域網連接UPS，并將UPS的數據通過局域網網關發送到WEB服務器，這樣不僅可以以WEB方式查看UPS的實時信息，還能遠程對UPS進行設置和調試（如圖3所示）。

圖3 綜合管理系統Fig.3 Management system

在基于物聯網的實驗室管理系統中，你可以隨時在任何搭建了WEB瀏覽器的終端查看和調試儀器設備的狀態。

4 結束語

傳統的計算機機房管理系統一般都是需要插入磁卡才能實現與機房管理服務器連接的功能相對單一的計算機機房管理系統[6]。文中介紹了一種將物聯網技術用于計算機實驗室管理系統的解決方案。能夠幫助實驗室管理部門更好的實現機房設備的精細化管理，為日常實驗室設備安全高效運行提供了有效的支撐。

[1]趙志軍.物聯網架構和智能信息處理理論與關鍵技術[J].計算機科學，2011，38（8）：1-8.

ZHAO Zhi-jun.Theory and key technologies of architecture and intelligent information processing for internet of things[J].Computer Science，2011，38（8）:1-8.

[2]張紹鈞，葉志申，黃仁泰.物聯網關鍵技術及其應用[J].信息化研究，2011（4）：8-11.

ZHANG Shao-jun，YE Zhl-shen，HUANG Ren-tai.Key Techniquesand applicationsforinternetofthings[J].Electronic Engineer，2011（4）：8-11.

[3]趙敏，常杰，孫棣華.基于ZigBee和ARM的分布式RFID信息采集系統的設計[J].傳感器與微系統，2011，30（9）:105-108.

ZHAO Min，CHANG Jie，SUN Di-hua.Design of distributed RFID data collection system based on Zig Bee and ARM[J].TransducerandMicrosystemTechnology，2011，30（9）:105-108.

[4]陳海明，崔莉，謝開斌.物聯網體系結構與實現方法的比較研究[J].計算機學報，2013，36（1）:168-188.

CHEN Hai-ming，CUI Li，XIE Kai-bin.A comparative study on architectures and implementation methodologies of internet of things[J].Chinese Journal of Computers，2013，36（1）:168-188.

[5]羅慧敏，鄒冬蘭.基于局域網的計算機機房管理方案[J].電子技術與軟件工程，2012（23）:30-31.

LUO Hui-min，ZHOU Dong-lan.Computer room management scheme based on LAN[J].Electronic technology and software engineering，2012（23）:30-31.

[6]楊克領.高校計算機機房管理與維護措施[J].電子設計工程，2012，20（15）:41-43.

YANG Ke-ling.Management and maintenance measures of college computer room[J].International Electronic Elements，2012，20（15）:41-43.