物聯網在校園電鈴時鐘系統中的應用探索

劉志云

【摘要】 近年來，電子類產品在對信息的采集、處理及傳輸技術有了突飛猛進的發展，物聯網概念的提出更使電子產品朝著智能化、數字化、網絡化的方向發展，使得人們的生產生活變得更加方便快捷，校園內用于常規教學的電子設備——電鈴，也可以經過改進引入物聯網技術，使每一個獨立的電鈴通過ZigBee技術組建無線個域網，實現網絡化集中管理，在需要校正時間，或者需要調整鬧鈴時間時，只需要修改一個主機（服務器）的信息，然后以主機信息為參考值，通過無線網絡通信的傳輸模式，將待修改的信息從主機傳遞給網絡中的其他從機（客戶機），從而實現網絡化控制，簡單快捷，節約勞力，且能保證各時鐘信息完全同步。

【關鍵詞】 ZigBee 時鐘 物聯網 時間校正 鬧鈴定時

一、物聯網發展現狀

物聯網技術是指通過信息傳感設備，對所需要監控、連接、互動的有效信息進行實時采集，處理，并通過網絡，將信息傳遞給與之互動相關聯的設備上，其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。物聯網的核心技術在于信息的采集、信息的處理和信息的傳輸三大領域，是新一代信息技術高度集成和綜合應用，是我國戰略性新興產業的重要組成部分。

據權威分析，物聯網的發展前景廣闊，我國物聯網已經形成了較好的產業基礎，在很多行業發揮了積極的效果，在互聯網+的時代，物聯網將與傳統的企業深度融合和滲透，催生出新的業態和應有，并帶來多個行業的徹底變革，真正改變了人們的生活和生產方式，帶動億萬級的產業發展，成為產業革命的重要的推動力。

自2013年以來，傳感技術、云計算、大數據、移動互聯網融合發展，全球物聯網應用已進入實質推進階段，我國也初步建立了“縱向一體”的物聯網政策體系，并形成了較為完整的物聯網產業體系，擁有業界最完整的專業物聯產品系列，覆蓋從傳感器、控制器到云計算的各種應用。產品服務智能家居、交通物流、環境保護、公共安全、智能消防、工業監測、個人健康等各種領域。構建了“質量好、技術優、專業性強，成本低，滿足客戶需求”的綜合優勢，持續為客戶提供有競爭力的產品和服務。物聯網產業是當今世界經濟和科技發展的戰略制高點之一。無論是謀求轉型的傳統企業、大眾創業者、互聯網等科技企業，還是對于當前正在積極推動萬眾創新理念的國家而言，物聯網都意味著不容錯失的機遇。

二、我校校園電鈴時鐘系統現狀

隨著近幾年學校規模的逐漸擴大，阜陽職業技術學院從十年前的一棟主教學樓，擴大至現在的教學樓A樓、B樓，實訓樓、綜合樓、醫護樓、建筑樓等8個教學場所，而且每棟教學樓都相距幾百米的距離，這就要求在每棟教學樓都安裝電鈴，用以提示上課、下課時間，目前，我們選用的是市面上普通的電鈴，每個電鈴就是個獨立的電子鐘，就如我們家用的小鬧鐘，提前設置鬧鈴時間，一旦定時時間到，鈴聲響起。對于現今使用的獨立電鈴，能夠基本滿足學校教學管理的需求。可是，對于校園內的同一時間上課，同一時間下課的8個教學場所而言，8個獨立的電鈴時間會有些許偏差，從而導致各教學樓的鈴聲此起彼伏，相繼響起，讓人感覺很不和諧，如果我們能利用物聯網技術，把獨立的電鈴，組成一個統一的小網絡，讓網絡內的每個時鐘都源自同一個時鐘，便能實現統一的時間控制，從而使所有電鈴同時響起，也就解決了校園內的這種不和諧局面。

三、物聯網時鐘控制系統的設想

3.1時間信息的采集

每個電鈴，包含一個普通電子鐘的時間信息源，可由時鐘芯片DS1302產生，它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。

要想把每個獨立的電鈴連城網絡，統一管理，必不可少的是時鐘信號在主機和從機之間的傳輸，所以，在主機上要設置一個信號發射模塊，在從機上要設計一個信號接收模塊，用以網絡中，傳遞時鐘信號。

3.2網絡的構建

本設計目標是將單個獨立的時鐘組成網絡，在此需要組建無線組網，考慮到校園電鈴系統只在校園范圍內使用，從無線傳輸距離來看，其控制范圍可在100米以內，從數據傳輸量來看，只有在需要校正時鐘、修改鬧鈴時間點的時候才進行通信，而且只需要傳輸一個時間信號，故，通信數據量不是很大。

四、物聯網時鐘控制器的功能

4.1時間的校正

在普通電子時鐘的基礎上加入ZigBee模塊，設定一個時鐘為主機（服務器），其余的為從機（客戶端），當需要調整時間時，事先通過主機面板上的調節按鈕將主機時鐘校正到標準時間，然后由主機向客戶端發送請求信號請求連接，客戶機收到請求信號回復一個應答信號，連接建立，接著，主機將當前時間信息傳送給客戶機，網絡內所有客戶機收到時間信息即刻刷新時間。由于客戶機上的時間信息源都來自于客戶機上的時間，從而保證網絡范圍內的時鐘時間上完全同步。

4.2鬧鈴定時的調節

在平時正常上課時間，每節課的上下課時間響鈴，當碰到特殊時期，如英語四級考試時，不需要在8點、8點45分……響鈴，而是在9點開考，9點半聽力結束、10點45考試結束前15分鐘響鈴提示，即，需要修改鬧鈴時間。該物聯網時鐘控制系統，只需要通過主機上的按鈕修改好主機的鬧鈴時間點，然后開啟網絡連接，搜尋到網絡內的從機后，將鬧鈴時間信息發送給從機，所有從機的鬧鈴設置，只需要等待接收主機的信號，立即刷新，方便快捷，省時省力，而且操作簡單。

五、總結

該物聯網時鐘控制系統的設想是基于物聯網原理，將控制器上預設的時間信息、鬧鈴定時信息通過物聯網Zigbee技術傳到需校正的時鐘上，從而進行時鐘的控制和校正。

時鐘控制器可以同時精確地設置多個時鐘的時間，鬧鈴信息，從而保證網絡范圍內的時鐘時間上完全同步，鬧鈴時間完全一致。該時鐘控制器可以應用在一定規模的學校、單位、工廠社會團體的環境中，應用在學校時可以控制學校的上下課鈴聲時間一致，響鈴不重復。同時可推廣到工廠單位應用，可以同步打卡機的時間，確保考勤公平公正。

“物聯網電子鐘控制器”的問世，打破了傳統時鐘校正的麻煩，尤其是同一社會團體內部的多個時鐘的設置和校正問題，只需事先設置好控制器上電子鐘的時間，在待設時鐘100m范圍內按下控制器上的按鈕，控制器上的時間信息便通過無線傳感裝置，傳輸到待設時鐘上，由于各待設置的電子鐘，采用的是同一控制器上的時間信息，可以保證嚴格同步，從而避免了校園內不同教學樓電鈴鈴聲絡繹不絕、相繼想起的困擾，該產品推廣到公司員工考勤打卡系統，能解決工廠內員工在A打卡機上打卡算遲到，而到B打卡機上不算遲到的尷尬。

參 考 文 獻

[1] 姚美菱，王麗娜，等.無線接入技術，化學工業出版社，2013，49-54.

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[3] 劉楷華，李雄.物聯網應用現狀及發展機遇[J].電腦知識與技術，2011，7（5）：1007-1022.

[4]中國物聯網發展現狀及趨勢研究[EB/OL].（2011-09-20），[2016-09-15]. http：//wenku.baidu.com/view/a429b30f844769eae009edfb.html