基于物聯(lián)網(wǎng)的中職計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】本文分析柳州市第一職業(yè)技術(shù)學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理存在的問題，提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)功能模塊的具體方法和流程，闡述網(wǎng)關(guān)端數(shù)據(jù)傳輸管理功能、權(quán)限管理功能、遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能、遠(yuǎn)程控制功能、自定義模式功能、智能模式功能等六大功能的實(shí)現(xiàn)方法。

【關(guān)鍵詞】智能管理系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng) 計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室 中職教育

【中圖分類號(hào)】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2023）35-0093-06

實(shí)訓(xùn)室管理是中職學(xué)校管理工作的一個(gè)重要內(nèi)容，實(shí)訓(xùn)室管理得是好是壞不僅會(huì)直接影響實(shí)訓(xùn)教學(xué)能否順利開展，而且還可能會(huì)影響實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備損耗率的高低。鑒于此，筆者針對(duì)柳州市第一職業(yè)技術(shù)學(xué)校（以下簡(jiǎn)稱我校）計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理存在的問題，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到實(shí)訓(xùn)室管理工作中，研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含網(wǎng)關(guān)端數(shù)據(jù)傳輸管理功能、權(quán)限管理功能、遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能、遠(yuǎn)程控制功能、自定義模式功能、智能模式功能等六大模塊，基本上全部覆蓋了計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理的各項(xiàng)工作。

一、我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理存在的問題

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的研究上取得了突出的成績(jī)，這些技術(shù)與教育領(lǐng)域的融合程度也越來越深。在此背景下，全國(guó)各地的職業(yè)學(xué)校紛紛將這些技術(shù)與學(xué)校教育教學(xué)相結(jié)合，取得了顯著的成果。多年來，我校十分重視專業(yè)建設(shè)，投入了大量人力、物力、財(cái)力，成效十分明顯，我校信息技術(shù)系獲教育部授予計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件專業(yè)領(lǐng)域技能型人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地，是廣西職業(yè)教育計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)群發(fā)展研究基地。目前，我校建成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件開發(fā)等專業(yè)實(shí)訓(xùn)室10余間，設(shè)備總價(jià)值超過3 000萬元。然而，隨著計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室數(shù)量、各種實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備的增加，計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理工作的難度也不斷增大。據(jù)筆者分析發(fā)現(xiàn)，我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理存在以下三個(gè)問題。

（一）實(shí)訓(xùn)室設(shè)備無法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制

目前我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的門禁、照明、空調(diào)等設(shè)備主要還是采取人工管理的方式。由于相關(guān)人員工作的疏忽、管理制度的不完善、沒有對(duì)控制設(shè)備裝配繼電器，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備忘記斷電的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。長(zhǎng)此以往，不僅會(huì)加速設(shè)施設(shè)備的損耗，影響計(jì)算機(jī)房的正常使用，而且會(huì)造成不必要的資源浪費(fèi)，并存在較大的安全隱患。為了避免這些問題，學(xué)校應(yīng)將相關(guān)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)這些設(shè)施設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、統(tǒng)一管理，才能有效降低設(shè)施設(shè)備的損耗，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)安全的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境。

（二）實(shí)訓(xùn)室沒有實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控和管理

計(jì)算機(jī)設(shè)施設(shè)備對(duì)濕度、溫度等有比較高的要求，一旦這些環(huán)境因素發(fā)生變化，如空氣濕度比較大，就有可能損壞相關(guān)機(jī)器，從而縮短機(jī)器的使用壽命。雖然我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室目前已經(jīng)裝配相應(yīng)的溫濕度傳感器，但是由于沒有進(jìn)行統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，同時(shí)也缺乏相應(yīng)的智能模式自動(dòng)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行反饋、分析和調(diào)整，導(dǎo)致我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理還不夠科學(xué)。現(xiàn)在，我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的管理，主要還是靠人工對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，工作效率相對(duì)較低，管理工作相對(duì)滯后。

（三）實(shí)訓(xùn)室管理模式不夠靈活

目前，我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理主要采取以監(jiān)控火情為主的安防管理模式。這樣的管理模式偏重于安全管理，設(shè)施設(shè)備使用管理、電源管理、設(shè)備損耗情況管理等方面則相對(duì)較弱。由于存在管理內(nèi)容不夠全面、管理模式相對(duì)單一等問題，致使我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室出現(xiàn)設(shè)施設(shè)備損耗率較高、使用效率卻較低的問題。導(dǎo)致這一問題的主要原因是，目前我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的監(jiān)控設(shè)備和控制設(shè)備尚未能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，難以針對(duì)具體情況進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置和調(diào)整，也難以適應(yīng)不同場(chǎng)景的管理需求。

基于上述分析結(jié)果，筆者認(rèn)為給計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)更加智能的管理系統(tǒng)，能夠有效解決上述問題，切實(shí)提高實(shí)訓(xùn)室管理水平。為此，筆者利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將傳感器、繼電器、服務(wù)器、移動(dòng)終端等設(shè)備連接在一起，開展了計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)研發(fā)的實(shí)踐研究。物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議將物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的高度集成與綜合運(yùn)用的成果，能夠使信息連接的對(duì)象由人延伸至物，從而實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理工作中，能夠?qū)?shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行智能化管理、及時(shí)性調(diào)整、科學(xué)化使用，從而有效降低實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備的損耗率，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的有效性。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)功能模塊

（一）智能管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

我校所研發(fā)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)，其技術(shù)基礎(chǔ)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因此該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)基本相似，主要分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層等三個(gè)組織結(jié)構(gòu)層（如圖1所示）。在具體構(gòu)成中，感知層由用于感應(yīng)環(huán)境信息的傳感器、控制設(shè)備開關(guān)的繼電器和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)層由局域網(wǎng)和WiFi構(gòu)成，應(yīng)用層則由服務(wù)器和移動(dòng)客戶端構(gòu)成。

（二）計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)

為了對(duì)我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行更全面、更系統(tǒng)、更科學(xué)的管理，筆者根據(jù)我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室設(shè)施設(shè)備配置情況、管理情況，同時(shí)借鑒其他中職學(xué)校的成功經(jīng)驗(yàn)，將整個(gè)智能管理系統(tǒng)分為網(wǎng)關(guān)端數(shù)據(jù)傳輸管理功能、權(quán)限管理功能、遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能、遠(yuǎn)程控制功能、自定義模式功能、智能模式功能等六大功能模塊。下面，筆者將對(duì)這六個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行詳細(xì)論述，并利用流程圖輔助闡述各功能模塊的設(shè)計(jì)流程和思路。

1.網(wǎng)關(guān)端數(shù)據(jù)傳輸管理功能模塊

該功能模塊的數(shù)據(jù)傳輸主要依靠協(xié)調(diào)器、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等三個(gè)設(shè)備，主要包含Zigbee無線傳感器管理、協(xié)調(diào)器+網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、服務(wù)器對(duì)接移動(dòng)端等三個(gè)功能。在具體工作中，當(dāng)給應(yīng)用層的傳感器和協(xié)調(diào)器通電時(shí)，繼電器和各個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)就能夠進(jìn)行自動(dòng)組網(wǎng)，ZigBee節(jié)點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的協(xié)調(diào)器之間也會(huì)完成組網(wǎng)，這樣就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。在網(wǎng)關(guān)上主要是利用串口和協(xié)調(diào)器傳輸數(shù)據(jù)，并通過WiFi信號(hào)把已處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，而接收服務(wù)器則把服務(wù)器發(fā)送的命令轉(zhuǎn)發(fā)到指定的終端節(jié)點(diǎn)。此時(shí)用戶登錄網(wǎng)關(guān)端，點(diǎn)擊打開串口就可以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。在該功能模塊工作的過程中，服務(wù)器主要負(fù)責(zé)把所接收到的數(shù)據(jù)傳送到各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，供移動(dòng)端進(jìn)行采集，當(dāng)移動(dòng)端用戶通過IP地址訪問服務(wù)器時(shí)，就能夠直接通過服務(wù)器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并發(fā)出控制指令。

2.權(quán)限管理功能模塊

權(quán)限管理功能模塊的主要使用對(duì)象是管理員、教師和學(xué)生，這些人員可以通過該功能模塊進(jìn)行相關(guān)操作、查看相關(guān)數(shù)據(jù)（如下頁圖2所示）。在使用過程中，管理人員首先要注冊(cè)、登錄網(wǎng)頁成為管理者，當(dāng)用戶在登錄網(wǎng)頁填寫賬號(hào)、密碼等信息時(shí)，系統(tǒng)會(huì)確認(rèn)用戶的身份。管理員登錄系統(tǒng)后，除了可以查看實(shí)訓(xùn)室環(huán)境數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程控制實(shí)訓(xùn)室設(shè)備、設(shè)置自定義模式等權(quán)限，還可以在人員管理界面對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行管理，對(duì)注冊(cè)本系統(tǒng)的教師、學(xué)生、臨時(shí)人員等進(jìn)行修改、刪除的操作。教師可以通過系統(tǒng)的注冊(cè)界面填寫自己的信息，然后可以對(duì)自己的賬戶信息進(jìn)行查詢和修改，可以在環(huán)境監(jiān)測(cè)界面查看環(huán)境的數(shù)據(jù)，也可以在遠(yuǎn)程控制界面控制實(shí)訓(xùn)室設(shè)備，還可以啟動(dòng)已經(jīng)設(shè)置好的智能模式。學(xué)生、臨時(shí)人員則有查看環(huán)境數(shù)據(jù)的權(quán)限。

3.遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊

在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理中，環(huán)境監(jiān)控是管理工作十分重要的一個(gè)組成部分，因此筆者設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊。該模塊主要有以下兩項(xiàng)功能：一是環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集功能，二是歷史環(huán)境數(shù)據(jù)分析功能（如圖3所示）。具體而言，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集功能主要體現(xiàn)為：在該功能模塊中，主要是通過協(xié)調(diào)器與各個(gè)傳感器的組網(wǎng)，然后網(wǎng)關(guān)把相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，網(wǎng)關(guān)同時(shí)每隔十秒鐘通過串口更新協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)，并推送到服務(wù)器上。用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)入環(huán)境監(jiān)測(cè)頁面，點(diǎn)擊或打開串口，就可在移動(dòng)端的環(huán)境監(jiān)測(cè)頁面查看或即時(shí)采集環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。歷史環(huán)境數(shù)據(jù)分析功能主要體現(xiàn)為：移動(dòng)端每次采集到新的環(huán)境數(shù)據(jù)都會(huì)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)相關(guān)人員需要進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)的比較分析時(shí)，就可以運(yùn)用歷史環(huán)境數(shù)據(jù)分析功能，根據(jù)圖表的要求，從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)，并繪制圖表進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；或者點(diǎn)擊繪制折線圖可以繪制光照、溫度、濕度等傳感器的折線圖，反映傳感器數(shù)據(jù)變化的趨勢(shì)；或是點(diǎn)擊繪制扇形圖，可以繪制光照、溫度、濕度等傳感器的扇形圖，反映各個(gè)區(qū)間數(shù)據(jù)的占比。

4.遠(yuǎn)程控制功能模塊

設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制功能模塊的目的是通過移動(dòng)端控制實(shí)訓(xùn)室設(shè)備。該功能模塊主要具有遠(yuǎn)程控制設(shè)備和日志記錄兩大功能（如下頁圖4所示）。具體而言，遠(yuǎn)程控制設(shè)備功能主要表現(xiàn)為：用戶登錄移動(dòng)端控制界面后，可以通過單擊移動(dòng)端的設(shè)備控制按鈕，將命令發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器再將命令下發(fā)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)解析服務(wù)器發(fā)送的命令后，通過串口來控制實(shí)訓(xùn)室的繼電器，從而控制實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備。日志記錄功能主要表現(xiàn)為：用戶在移動(dòng)端發(fā)送命令后，功能模塊會(huì)將命令存入數(shù)據(jù)庫(kù)的指令表中，當(dāng)用戶想要查看歷史發(fā)送命令時(shí)，單擊查看日志便可以對(duì)指令表進(jìn)行查詢操作，這樣有利于記錄設(shè)備的控制歷史，方便查看和管理設(shè)備的控制。

5.自定義模式功能模塊

自定義模式功能模塊是在遠(yuǎn)程環(huán)境檢測(cè)功能、遠(yuǎn)程控制功能兩個(gè)模塊基礎(chǔ)上建立起來的一個(gè)功能模塊，是為了滿足用戶根據(jù)具體情況設(shè)置環(huán)境監(jiān)控、觸發(fā)繼電器的需求而設(shè)置的一個(gè)功能模塊（如下頁圖5所示）。自定義模式功能模塊包含選擇傳感器、設(shè)定條件和閾值、設(shè)定觸發(fā)的繼電器等三個(gè)子模塊。在具體操作中，用戶首先登錄自定義模式功能界面，然后在下拉列表選擇要設(shè)定的傳感器名稱、設(shè)定條件和閾值，該功能模塊就能根據(jù)用戶選擇的傳感器采集相應(yīng)傳感器的值。在此過程中，數(shù)值采集具體流程參照遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊的流程。用戶選定自定義模式條件后，就能夠持續(xù)性采集相關(guān)數(shù)據(jù)，與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，然后判定條件是否符合相關(guān)要求。如果條件判定為“否”，則需要重新采集傳感器數(shù)據(jù)；如果條件判定為“是”，用戶就可以選擇需要開啟的設(shè)備，功能模塊則根據(jù)用戶的選擇發(fā)送命令，遠(yuǎn)程控制設(shè)備。

6.智能模式功能模塊

智能模式功能模塊是預(yù)先設(shè)置好的靈活性強(qiáng)、支持多場(chǎng)景應(yīng)用的一種智能管理模式。該功能模塊通過把一系列傳感器和繼電器的功能組合起來，智能化地對(duì)實(shí)訓(xùn)室的環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行管理，能夠省去人工管理的麻煩和不確定性。該功能模塊主要用于安防模式、上課模式等兩個(gè)情景。一是安防模式情景。用戶選擇安防模式后，功能模塊就會(huì)持續(xù)性采集人體紅外、煙霧、火焰等傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采集流程參照遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊的流程。如果監(jiān)測(cè)到以上傳感器的數(shù)值超過閾值后，功能模塊就會(huì)發(fā)出報(bào)警燈開啟命令，具體控制流程參照遠(yuǎn)程控制功能模塊的流程。二是上課模式情景。用戶選擇上課模式后，功能模塊就會(huì)自動(dòng)開啟電燈、窗簾和電視，具體控制流程參照遠(yuǎn)程控制功能模塊的流程。同時(shí)，功能模塊會(huì)持續(xù)性對(duì)PM2.5、CO2、煙霧等進(jìn)行監(jiān)控，采集流程參照遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊的流程。當(dāng)環(huán)境條件不達(dá)標(biāo)時(shí)，該功能模塊就會(huì)發(fā)出風(fēng)扇開啟命令，具體控制流程參照遠(yuǎn)程控制功能模塊的流程。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理的實(shí)現(xiàn)

（一）計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)說明

我校所研發(fā)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)，其感知層的傳感器、繼電器組網(wǎng)主要采用的是ZigBee技術(shù)，網(wǎng)關(guān)編程采用的是QT技術(shù)進(jìn)行嵌入式編程，編程語言使用的是Java語言，并在智能終端上安裝運(yùn)行，移動(dòng)端的開發(fā)則在eclipse平臺(tái)進(jìn)行（如圖6所示）。

（二）計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)各功能模塊的實(shí)現(xiàn)

1.網(wǎng)關(guān)端數(shù)據(jù)傳輸管理功能的實(shí)現(xiàn)

傳感器、繼電器、協(xié)調(diào)器組網(wǎng)完成后，網(wǎng)關(guān)通過串口與協(xié)調(diào)器相連，然后通過串口獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)可以將處理過的數(shù)據(jù)推送到服務(wù)器端，供移動(dòng)端用戶進(jìn)行查詢、操作。通過串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒倘缦拢孩偻ㄟ^SerialThared類方法進(jìn)行串口參數(shù)的設(shè)置，設(shè)置串口號(hào)、波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位，將串口打開，通過send類方法進(jìn)行串口發(fā)送數(shù)據(jù)處理；②由于數(shù)據(jù)是不斷更新的，所以需要使用QT的showData類方法持續(xù)獲取數(shù)據(jù)，通過evt_deviceState（const QString amp;，const QString amp;，const QString amp;）方法獲取傳感器類型、狀態(tài)，并上傳至串口；③所采集的數(shù)據(jù)直接調(diào)用封裝好的類showData方法，此類方法中有采集數(shù)據(jù)方法，用于采集數(shù)據(jù)并顯示在Label控件上；④控制功能實(shí)現(xiàn)通過調(diào)用封裝好的類send，此類方法中有控制功能方法，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)單控功能的控制。網(wǎng)關(guān)可以將處理過的數(shù)據(jù)推送到服務(wù)器端，供移動(dòng)端進(jìn)行操作，流程如下：網(wǎng)關(guān)端通過調(diào)用TcpClientThread類方法連接服務(wù)器，將數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器，通過Server類中的listen方法監(jiān)聽服務(wù)器的信息。

2.權(quán)限管理功能的實(shí)現(xiàn)

在我校的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)中，主要是按照設(shè)計(jì)的登錄權(quán)限流程編寫業(yè)務(wù)代碼實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理。權(quán)限管理功能分為注冊(cè)模塊、登錄模塊兩大功能模塊。其中，注冊(cè)模塊的實(shí)現(xiàn)步驟如下：①利用SQLiteDatabase類的openOrCreateDatabase方法創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，并新建用戶表，用戶在注冊(cè)界面輸入用戶名和密碼，選定角色；②點(diǎn)擊確定則調(diào)用execSQL方法，執(zhí)行插入SQL語句，將新用戶插入到用戶表中。登錄模塊的實(shí)現(xiàn)步驟如下：定義登錄權(quán)限驗(yàn)證的方法為login（String account，String pwd，int grade），然后將用戶輸入用于驗(yàn)證的用戶名、密碼、身份傳入方法中進(jìn)行驗(yàn)證，用戶單擊登錄按鈕后，通過db調(diào)用rawQuery方法對(duì)用戶表獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)已存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和檢驗(yàn)，并根據(jù)用戶身份所擁有的權(quán)限，開啟界面相對(duì)應(yīng)的功能模塊給用戶使用。

3.遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊主要是實(shí)現(xiàn)從服務(wù)器采集數(shù)據(jù)，并顯示在移動(dòng)端上的功能，且每隔十秒鐘就進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的具體流程為：①移動(dòng)端通過調(diào)用ControlUtils.setUser（“bizideal”，“123456”，ip.getText（）.toString（））方法連接服務(wù)器；②由于數(shù)據(jù)是不斷更新的，所以需要使用Android的Timer類方法持續(xù)獲取數(shù)據(jù)，通過Handler接受線程的數(shù)據(jù)，配合TimerTask持續(xù)獲取或更新檢測(cè)器的值，每隔十秒鐘激活一次計(jì)時(shí)器類TimerTask中線程，采集數(shù)據(jù)；③采集數(shù)據(jù)直接調(diào)用到包中封裝好的類DeviceBean，此類方法中有采集數(shù)據(jù)方法，用于數(shù)據(jù)采集，并顯示在界面的textview控件上。

為了顯示數(shù)據(jù)采集的歷史分析，功能模塊會(huì)將上述采集到的數(shù)據(jù)預(yù)先存在數(shù)據(jù)庫(kù)，用折線圖來顯示數(shù)據(jù)的歷史變化趨勢(shì)，用扇形圖來描述數(shù)值分布。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歷史分析的流程如下：①將采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，以繪制溫度柱形圖為例，從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢溫度最新的5個(gè)數(shù)據(jù)，重寫android中的JPanel的Paint方法，調(diào)用drawcircle方法繪制數(shù)據(jù)點(diǎn)，并用計(jì)時(shí)器Timer實(shí)時(shí)刷新數(shù)據(jù)；②繪制扇形圖時(shí)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢到的數(shù)據(jù)按照區(qū)間進(jìn)行分類，計(jì)算出每個(gè)部分占區(qū)間的比例，然后通過重寫android中的JPanel的Paint方法，調(diào)用drawArc方法繪制數(shù)據(jù)點(diǎn)，并用計(jì)時(shí)器Timer實(shí)時(shí)刷新。

4.遠(yuǎn)程控制功能的實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程控制功能模塊主要是實(shí)現(xiàn)發(fā)送命令到服務(wù)器端并將設(shè)備狀態(tài)存入日志的功能。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的具體流程為：①移動(dòng)端通過調(diào)用連接服務(wù)器；②調(diào)用ControlUtils.control方法，傳入設(shè)備類型、板號(hào)和命令作為參數(shù)，將命令發(fā)送到服務(wù)器上；③每發(fā)送一次命令，將相應(yīng)的設(shè)備名稱和動(dòng)作及命令的時(shí)間存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，在用戶點(diǎn)擊查看日志的時(shí)候，通過Android的listview列表控件展示相關(guān)數(shù)據(jù)。

5.自定義模式功能的實(shí)現(xiàn)

自定義模式功能模塊分為選擇傳感器、設(shè)定條件和閾值、設(shè)定觸發(fā)的繼電器等三個(gè)子模塊，實(shí)現(xiàn)自定義模式功能的具體流程如下：①將用戶設(shè)置的傳感器名稱、條件、閾值和設(shè)備作為自定義模式表中的一條數(shù)據(jù)插入，并將模式的名字也作為數(shù)據(jù)一個(gè)字段插入；②當(dāng)用戶選擇自定義模式名稱時(shí)，功能模塊就會(huì)通過模式名稱在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查詢，查詢出對(duì)應(yīng)的自定義模式的傳感器名稱、條件、閾值和設(shè)備等，然后定時(shí)器中線程首先調(diào)用threshold方法獲取當(dāng)前自定義模式中設(shè)定的傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與閾值，接著進(jìn)行二者的比較判斷，如果滿足觸發(fā)條件就返回布爾值true，再調(diào)用execute方法向自定義模式中設(shè)定的設(shè)備發(fā)送命令，啟動(dòng)設(shè)備。

6.智能模式功能的實(shí)現(xiàn)

智能模式功能模塊主要包括安防模式和上課模式。其中，安防模式的實(shí)現(xiàn)流程如下：使用Android的Timer類方法，通過Handler接受線程的數(shù)據(jù)，并配合TimerTask不斷獲取或更新檢測(cè)器的人體紅外線、火焰、煙霧等物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)，當(dāng)紅外線對(duì)射設(shè)備偵測(cè)到未授權(quán)人員非法入侵時(shí)，或是偵測(cè)到的火焰、煙霧等數(shù)值達(dá)到規(guī)定閾值時(shí)，就通過調(diào)用ControlUtils.control方法開啟報(bào)警燈。上課模式流程如下：進(jìn)入上課模式后，通過調(diào)用ControlUtils.control方法能夠自動(dòng)把電燈、窗簾和電視打開；通過Android的Timer類方法中的Handler接受線程的數(shù)據(jù)，配合TimerTask持續(xù)獲取或更新檢測(cè)器的PM2.5、CO2等物聯(lián)網(wǎng)傳感數(shù)值，如果有環(huán)境數(shù)據(jù)不達(dá)標(biāo)的情況，就通過調(diào)用ControlUtils.control方法打開排氣扇進(jìn)行換氣，保證空氣的流通。

本文通過分析我校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理存在的問題，同時(shí)結(jié)合我校校情、計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理實(shí)際需求，提出利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)室智能管理系統(tǒng)的方法和流程，以及提出智能管理系統(tǒng)各功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)如何科學(xué)、有效地管理計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行了有益的探索和嘗試，取得了較為突出的實(shí)踐成果。職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室承擔(dān)著培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才的重任，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)基地管理工作，既能夠有效提高人員和設(shè)備的管理效率，又能夠提高實(shí)訓(xùn)室的使用率，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)安全、和諧的學(xué)習(xí)氛圍。

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注：本文系廣西職業(yè)教育第二批專業(yè)發(fā)展研究基地項(xiàng)目“廣西職業(yè)教育計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)群發(fā)展研究基地”的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：徐藝瑋（1991— ），湖南常德人，講師，主要研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)及其在專業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用。

（責(zé)編 蒙秀溪）