智慧校園的研究與設(shè)計【畢業(yè)設(shè)計+開題報告+文獻(xiàn)綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　智慧校園的研究與設(shè)計</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 計算機科學(xué)與技術(shù) </p>&

2、lt;p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要：21世紀(jì)是信息的時代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來了無限的變化，成為了推進(jìn)人類社會進(jìn)步的強大

3、助推器。正是互聯(lián)網(wǎng)的強勁發(fā)展給它的繼任者——物聯(lián)網(wǎng)的登臺做了完美的鋪墊。通過物聯(lián)網(wǎng)在校園的應(yīng)用，我們不單單只是方便了學(xué)生的校園學(xué)習(xí)和生活，對于學(xué)校的管理者也意味著工作上的巨大方便。比如，無紙化辦公，各級部門之間的信息傳遞和共享不再需要通過紙張來作為媒介，大大節(jié)省了辦公經(jīng)費。</p><p>　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；校園；智能</p><p>　　Research and Design of&#

4、160;Intelligent Campus</p><p>　　Abstract：The 21st century is the era of  information, the development of Internet technology has leaded an unlimited changes to people’s life, it also become a

5、powerful booster of promoting the progress of human society. Thanks to the Development of Internet, it gives the chance to us to see its strong heir—The Internet of Things. Through the application of it on campus, it not

6、 only brings a lot of convenient to stutents ,but also means a great convenience for the management of university busine</p><p>　　Keywords: Internet of Things; Campus; Intelligent </p><p><b&

7、gt;　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景1</p><p>　　1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的簡介1</p><p>　　1.1.2 智慧校園的簡介1</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義

8、2</p><p>　　1.3 課題的研究內(nèi)容2</p><p>　　1.4 課題的研究方法3</p><p>　　1.5 論文的內(nèi)容組織4</p><p>　　2 基礎(chǔ)知識介紹5</p><p>　　2.1 無線射頻識別技術(shù)（RIFD）的簡介5</p><p>　　2.1.

9、1 RIFD的工作原理及組成5</p><p>　　2.1.2 RIFD系統(tǒng)的分類8</p><p>　　2.1.3 射頻識別（RIFD）頻段指導(dǎo)9</p><p>　　2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)12</p><p>　　2.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點13</p><p>　　2.2.2無線傳感器網(wǎng)

10、絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)14</p><p>　　3 整體架構(gòu)分析17</p><p>　　3.1 整體架構(gòu)的功能分析17</p><p>　　3.2 各模塊的功能實現(xiàn)的分析17</p><p>　　3.2.1校園安保之消防安全控制17</p><p>　　3.2.2智能門禁系統(tǒng)17</p>

11、<p>　　3.2.3食堂的智能化18</p><p>　　3.2.4圖書館的智能化18</p><p>　　3.2.5校園用電節(jié)能控制18</p><p>　　4 詳細(xì)設(shè)計20</p><p>　　4.1 消防控制室信息管理系統(tǒng)的設(shè)計20</p><p>　　4.1.1 消防控制室的功能

12、20</p><p>　　4.1.2 高校消防控制室管理存在的問題20</p><p>　　4.1.3 高校消防控制室管理存在問題的原因分析21</p><p>　　4.1.4 高校消防控制室信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建22</p><p>　　4.2 智能校園監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計25</p><p>　　4.2.

13、1 智能校園安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建25</p><p>　　4.2.2 網(wǎng)絡(luò)終端的組成及工作原理26</p><p>　　4.2.3 軟件設(shè)計29</p><p>　　4.3 智能門禁系統(tǒng)30</p><p>　　4.3.1 設(shè)計的基本原則30</p><p>　　4.3.2 門禁系統(tǒng)組成30<

14、;/p><p>　　4.3.3門禁系統(tǒng)特點33</p><p>　　4.4 食堂的智能化36</p><p>　　4.4.1 RFID 系統(tǒng)的組成36</p><p>　　4.4.2 RFID技術(shù)的特點及優(yōu)勢分析37</p><p>　　4.4.3 RFID技術(shù)在食堂管理系統(tǒng)的應(yīng)用38</p>

15、<p>　　4.5 圖書館的智能化40</p><p>　　4.5.1 RIFD技術(shù)的介紹40</p><p>　　4.5.2 RIFD技術(shù)在圖書館管理中的應(yīng)用41</p><p>　　4.6 校園用電節(jié)能控制43</p><p>　　4.6.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43</p><p>　　4.

16、6.2 受控終端節(jié)點設(shè)計43</p><p>　　4.6.3 中繼器設(shè)計44</p><p>　　4.6.4 監(jiān)控中心管理平臺設(shè)計46</p><p>　　5 總結(jié)和展望47</p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></

17、p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景</p><p>　　1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的簡介</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）的定義如下，它指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設(shè)備（Devices）和設(shè)施（Facilities），包括具備

18、“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID【4】的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵?！保∕ote），通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M)、應(yīng)用大集成（Grand Integration/MAI)、以及基于云計算【5】的SaaS【6】營運等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intra

19、net）、專網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務(wù)功能，實現(xiàn)對“萬物”(everyThing)的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮堋⒖?lt;/p><p>　　1

20、.1.2 智慧校園的簡介 </p><p>　　什么是智慧校園？通俗得講就是我們把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用到校園這個特定的環(huán)境中，由此而建立起來的具有高度“智慧”的對參與校園活動的所與人都提供便利的校園。它也是智慧地球【8】的一個小范圍的應(yīng)用。目前，國內(nèi)對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校的應(yīng)用在一些細(xì)節(jié)上雖然各執(zhí)己見。但是總體的大方向上還是十分一致的。對于智慧校園本身這個概念就十分得認(rèn)同。之所以對智慧校園的建設(shè)有如此高的認(rèn)同度，是因為

21、國內(nèi)對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的信心。對此，中國物聯(lián)網(wǎng)首席科學(xué)家劉海濤博士在接受中國經(jīng)濟網(wǎng)采訪時就做出了類似的表示【9】。</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義</p><p>　　智慧校園的研究為的是能夠更好得為學(xué)生、教師等在校園內(nèi)學(xué)習(xí)、工作的人們服務(wù)。相比以前，學(xué)生進(jìn)出宿舍要人工登記，去食堂吃飯，到水房打水，去圖書館借還書等等，需要的卡各種各樣，任何一張丟失都會給學(xué)生的學(xué)習(xí)生活

22、帶來極其的不便。智慧校園解決方案中，我們就有類似的方案去解決學(xué)生在學(xué)習(xí)生活中所遇到的現(xiàn)實問題。如今的校園安全也是一個重大課題，智慧校園解決方案同樣涉及到了校園安全的建設(shè)和管理。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，對現(xiàn)有的校園安保手段進(jìn)行提升和改進(jìn)，相信將會為建設(shè)一個更加安全的校園環(huán)境立下汗馬功勞。在如今的低碳環(huán)保社會中，校園的低碳環(huán)保同樣值得我們關(guān)注，這里又是智慧校園解決方案發(fā)揮力量的地方。方案中可以提出多種關(guān)于能源的高效利用的方案和措施。</

23、p><p>　　總得來說，智慧校園解決方案的提出將為高校校園的建設(shè)和管理帶來極大的幫助。創(chuàng)建更加和諧低碳的校園環(huán)境，智能、高效地整合信息資源，優(yōu)化校園資源的配置，實現(xiàn)物理環(huán)境與人類社會和諧、可持續(xù)發(fā)展，提升校園管理和公共服務(wù)。發(fā)揮智能規(guī)劃高校建設(shè)，成為高校建設(shè)和管理的助推器。</p><p>　　1.3 課題的研究內(nèi)容</p><p>　　本課題的研究內(nèi)容針對高校內(nèi)的學(xué)

24、生活動，設(shè)計一整套以學(xué)生活動為中心的體現(xiàn)智慧校園的解決方案。研究和設(shè)計如何在校園環(huán)境中運用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)校園的智能化、教育信息化、決策科學(xué)化和管理規(guī)范化。即是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體而構(gòu)建的教學(xué)、科研、管理和校園生活為一體的新型智慧化的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段，實現(xiàn)基于數(shù)字環(huán)境的應(yīng)用體系，使得人們能快速、準(zhǔn)確的獲取校園中人、財、物和學(xué)、研、管業(yè)務(wù)過程中的信息，同時通過綜合數(shù)據(jù)分析為管理改進(jìn)和業(yè)務(wù)

25、流程再造提供數(shù)據(jù)支持，推動學(xué)校進(jìn)行制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新。如表1所述，具體的包括校園卡服務(wù)、校園安保、教務(wù)服務(wù)、節(jié)能環(huán)保等方面。要實現(xiàn)以上的這些內(nèi)容，有如下的問題需要得到解決：</p><p>　　編制信息規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。信息的標(biāo)準(zhǔn)化是智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)內(nèi)容，用以支撐教育資源的共享，保證各種系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換和交互操作的能力。其標(biāo)準(zhǔn)化工作主要包含：基于國際、部標(biāo)，形成全校的編碼標(biāo)準(zhǔn)和各種編碼策略的互聯(lián)互通，實現(xiàn)統(tǒng)一的編

26、碼解析機制；確定權(quán)威數(shù)據(jù)來源，分析并制定全校的數(shù)據(jù)交換策略規(guī)則，形成數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)；制定校內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等，形成用以系統(tǒng)規(guī)范。</p><p>　　建設(shè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施支撐平臺。智慧校園需要解決T2T、H2T和H2H之間的相互通訊和信息交互，無線的末端接入手段是必要條件。建立有線/無線雙覆蓋的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是實現(xiàn)泛在的感知信息接入和多源信息互聯(lián)的前提，也是智慧校園的重要基

27、礎(chǔ)設(shè)施。</p><p>　　建設(shè)共享數(shù)據(jù)庫平臺，建設(shè)統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺和建設(shè)綜合信息服務(wù)平臺。</p><p>　　建設(shè)各應(yīng)用層的應(yīng)用系統(tǒng)。實現(xiàn)最終讓學(xué)生、教師、管理者真正體驗得到的便捷高效的服務(wù)。</p><p>　　設(shè)計的建立對智慧校園運行體系的運營維護。保證智慧校園的長期穩(wěn)定的功效。</p><p>　　表1：智慧校園的應(yīng)用方面<

28、/p><p>　　1.4 課題的研究方法</p><p><b>　?。?）文獻(xiàn)研究法</b></p><p>　　文獻(xiàn)研究法主要指收集、鑒別、整理文獻(xiàn)，并通過對文獻(xiàn)的研究，形成對事實科學(xué)認(rèn)識的方法。首先，通過閱讀大量的有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用的文獻(xiàn)，結(jié)合現(xiàn)實，總結(jié)出物聯(lián)網(wǎng)在高校的應(yīng)用情況。分析出可能存在的應(yīng)用領(lǐng)域和目前發(fā)展上的不足。以此確定畢

29、業(yè)設(shè)計的選題。然后，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，對這個課題進(jìn)行可行性分析和需求分析，從而確定自己的研究方向和實現(xiàn)方法。</p><p><b>　?。?）實地勘察法</b></p><p>　　通過對嘉興學(xué)院教室、辦公室、食堂、圖書館、公寓樓等各個場所的實地走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在原先的各個部門環(huán)境中所存在的安全應(yīng)用等方面的問題和不足。進(jìn)而探索可能存在的物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用點。</p>

30、<p>　　1.5 論文的內(nèi)容組織</p><p>　　論文共由五章組成。第1章緒論，主要介紹系統(tǒng)的研究背景、研究目的和意義、研究內(nèi)容以及研究方法；第2章基礎(chǔ)知識介紹，主要介紹整個系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計中所要用到的相關(guān)技術(shù)，主要有無線射頻識別技術(shù)（RIFD），無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等；第3章整體架構(gòu)分析，主要是對整體架構(gòu)的總體功能的一個闡述，說明整個設(shè)計要實現(xiàn)的各個模塊，并對整體設(shè)計的可行性進(jìn)行分析；第4章詳細(xì)

31、設(shè)計，分別對各個功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計；第5章總結(jié)與展望，主要闡述了本課題所完成的研究工作和存在的不足，以及希望今后可以完善的地方。</p><p><b>　　2 基礎(chǔ)知識介紹</b></p><p>　　2.1 無線射頻識別技術(shù)（RIFD）的簡介</p><p>　　無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identifica

32、tion，縮寫RFID），無線射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。</p><p>　　從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞)，在高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回

33、雷達(dá)接收機)。</p><p>　　無線射頻識別技術(shù)(RFID)已經(jīng)成為一個很熱門的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，RFID技術(shù)市場將在未來五年內(nèi)在新的產(chǎn)品與服務(wù)上帶來30至100億美金的商機，隨之而來的還有服務(wù)器、資料儲存系統(tǒng)、資料庫程序、商業(yè)管理軟件、顧問服務(wù)，以及其他電腦基礎(chǔ)建設(shè)的龐大需求。 或許這些預(yù)測過于樂觀，但RFID將會成為未來的一個巨大市場是毫無疑問的。許多高科技公司正在加緊開發(fā)RFID專用的軟件和硬件，這

34、些公司包括英特爾、微軟、甲骨文、SAP和SUN，而最近全球最大的零售商沃爾瑪?shù)囊豁?quot;要求其前100家供應(yīng)商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤和包裝箱時使用RFID技術(shù)，2006年1月前在單件商品中使用這項技術(shù)"的決議，把RFID再次推到了聚光燈下。因此可以說無線射頻識別技術(shù)(RFID)正在成為全球熱門新科技。</p><p>　　2.1.1 RIFD的工作原理及組成</p>

35、<p>　　2.1.1.1 工作原理</p><p>　　RFID的工作原理是：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(即Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(即Active Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。</p><

36、;p>　　RFID技術(shù)由Auto-ID中心開發(fā)，其應(yīng)用形式為標(biāo)記(tag)卡和標(biāo)簽(label)設(shè)備。 標(biāo)記設(shè)備由RFID芯片和天線組成，標(biāo)記類型分為三種：自動式，半被動式和被動式?，F(xiàn)在市場上開發(fā)的基本上是被動式RFID標(biāo)記，因為這類設(shè)備造價較低，且易于配置。 被動標(biāo)記設(shè)備運用無線電波進(jìn)行操作和通信，信號必須在識別器允許的范圍內(nèi)，通常是10英尺(約3米)。這類標(biāo)記適合于短距離信息識別，如一次性剃須刀或可移動刀片包裝盒這類小商品。

37、RFID芯片可以是只讀的，也可是讀/寫方式，依據(jù)應(yīng)用需求決定。被動式標(biāo)記設(shè)備采用E2PROM(電擦寫可編程只讀存儲器)，便于運用特定電子處理設(shè)備往上面寫數(shù)據(jù)。一般標(biāo)記設(shè)備在出廠時都設(shè)定為只讀方式。Auto-ID規(guī)范中還包含有死鎖命令，以在適當(dāng)情形下阻止跟蹤進(jìn)程。</p><p>　　Auto-ID中心開發(fā)的電子產(chǎn)品代碼(EPC)規(guī)范能識別目標(biāo)，以及所有與目標(biāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)。EPC系統(tǒng)運用正確的數(shù)據(jù)庫鏈接到EPC碼，廠

38、商和零售商能依據(jù)權(quán)限進(jìn)行查詢、管理和變更操作。 一旦標(biāo)記貼到產(chǎn)品或設(shè)備上，RFID識別器便能讀取存儲于標(biāo)記中的數(shù)據(jù)。Auto-ID計劃將EPC系統(tǒng)發(fā)展成為全球標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要包括：識別目標(biāo)的特定代碼(EPC)；定義數(shù)據(jù)的所有者(EPC管理器)；定義代碼及標(biāo)記的其余信息；定義貨物參數(shù)，如庫存單元號；將EPC代碼轉(zhuǎn)換為Internet地址(目標(biāo)命名服務(wù)ONS)；對目標(biāo)進(jìn)行描述(物理置標(biāo)語言PML)；聚集和處理RFID數(shù)據(jù)(專家軟件)；分配給

39、每類目標(biāo)的特定號碼(串行號)；用于互操作性的規(guī)范最小集(標(biāo)記及識別規(guī)范)，采用RFID技術(shù)最大的好處是可以對企業(yè)的供應(yīng)鏈進(jìn)行透明管理，有效地降低成本。</p><p>　　2.1.1.2 RIFD系統(tǒng)的組成</p><p>　　圖1.RFID系統(tǒng)的組成</p><p>　　射頻識別系統(tǒng)至少應(yīng)包括以下兩個部分，一是讀寫器，二是電子標(biāo)簽(或稱射頻卡、應(yīng)答器等，本文統(tǒng)稱

40、為電子標(biāo)簽)。另外還應(yīng)包括天線，主機等。RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過程中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來看，系統(tǒng)一般都由信號發(fā)射機、信號接收機、發(fā)射接收天線幾部分組成。下面分別加以說明： </p><p><b>　?、?信號發(fā)射機 </b></p><p>　　在RFID 系統(tǒng)中，信號發(fā)射機為了不同的應(yīng)用目的，會以不同

41、的形式存在，典型的形式是標(biāo)簽(TAG)。標(biāo)簽相當(dāng)于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?，另外，與條碼不同的是，標(biāo)簽必須能夠自動或在外力的作用下，把存儲的信息主動發(fā)射出去。 </p><p><b>　　圖2.標(biāo)簽結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　?、?信號接收機 </b></p><p>　　在RFID系

42、統(tǒng)中，信號接收機一般叫做閱讀器。根據(jù)支持的標(biāo)簽類型不同與完成的功能不同，閱讀器的復(fù)雜程度是顯著不同的。閱讀器基本的功能就是提供與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。另外，閱讀器還提供相當(dāng)復(fù)雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正功能等。標(biāo)簽中除了存儲需要傳輸?shù)男畔⑼?，還必須含有一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。識別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起，并按照特定的順序向外發(fā)送。閱讀器通過接收到的附加信息來控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。一旦到達(dá)閱讀器的信息被正

43、確的接收和譯解后，閱讀器通過特定的算法決定是否需要發(fā)射機對發(fā)送的信號重發(fā)一次，或者知道發(fā)射器停止發(fā)信號，這就是”命令響應(yīng)協(xié)議”。使用這種協(xié)議，即便在很短的時間、很小的空間閱讀多個標(biāo)簽，也可以有效地防止”欺騙問題”的產(chǎn)生。 </p><p>　　圖3.閱讀器系統(tǒng)方塊圖</p><p><b>　?、?編程器 </b></p><p>　　只有可讀

44、可寫標(biāo)簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。編程器寫入數(shù)據(jù)一般來說是離線(OFF-LINE)完成的，也就是預(yù)先在標(biāo)簽中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應(yīng)用時直接把標(biāo)簽黏附在被標(biāo)識項目上。也有一些RFID應(yīng)用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是在線(ON-LINE)完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來處理時。 </p><p><b>　?、?天線 </b></p><p>　　

45、天線是標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。在實際應(yīng)用中，除了系統(tǒng)功率，天線的形狀和相對位置也會影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，需要專業(yè)人員對系統(tǒng)的天線進(jìn)行設(shè)計、安裝。 </p><p>　　RFID 主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型3 種基本形式的天線.，其中，小于1 m 的近距離應(yīng)用系統(tǒng)的RFID 天線一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線,它們主要工作在中低頻段.。而1 m 以上遠(yuǎn)距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型

46、或偶極子型的RFID 天線,它們工作在高頻及微波頻段.。這幾種類型天線的工作原理是不相同的。</p><p>　　2.1.2 RIFD系統(tǒng)的分類</p><p>　　根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以粗略地把RFID系統(tǒng)分成四種類型：EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。</p><p><b>　　1、EAS技術(shù) </b>&

47、lt;/p><p>　　ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE(EAS)是一種設(shè)置在需要控制物品出入的門口的RFID技術(shù)。這種技術(shù)的典型應(yīng)用場合是商店、圖書館、數(shù)據(jù)中心等地方，當(dāng)未被授權(quán)的人從這些地方非法取走物品時，EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。在應(yīng)用EAS技術(shù)時，首先在物品上粘付EAS標(biāo)簽，當(dāng)物品被正常購買或者合法移出時，在結(jié)算處通過一定的裝置使EAS標(biāo)簽失活，物品就可以取走。物品經(jīng)過裝有EAS系統(tǒng)

48、的門口時，EAS裝置能自動檢測標(biāo)簽的活動性，發(fā)現(xiàn)活動性標(biāo)簽EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。EAS技術(shù)的應(yīng)用可以有效防止物品的被盜，不管是大件的商品，還是很小的物品。應(yīng)用EAS技術(shù)，物品不用再鎖在玻璃櫥柜里，可以讓顧客自由地觀看、檢查商品，這在自選日益流行的今天有著非常重要的現(xiàn)實意義。典型的EAS系統(tǒng)一般由三部分組成，1)附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器；2)電子標(biāo)簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入；3)監(jiān)視器，在出口造成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。

49、 </p><p>　　EAS系統(tǒng)的工作原理是：在監(jiān)視區(qū)，發(fā)射器以一定的頻率向接收器發(fā)射信號。發(fā)射器與接受器一般安裝在零售店、圖書館的出入口，形成一定的監(jiān)視空間。當(dāng)具有特殊特征的標(biāo)簽進(jìn)入該區(qū)域時，會對發(fā)射器發(fā)出的信號產(chǎn)生干擾，這種干擾信號也會被接收器接收，再經(jīng)過微處理器的分析判斷，就會控制警報器的鳴響。根據(jù)發(fā)射器所發(fā)出的信號不同以及標(biāo)簽對信號干擾原理不同，EAS可以分成許多種類型。關(guān)于EAS技術(shù)最新的研究方向

50、是標(biāo)簽的制作，人們正在討論EAS標(biāo)簽?zāi)懿荒芟髼l碼一樣，在產(chǎn)品的制作或包裝過程中加進(jìn)產(chǎn)品，成為產(chǎn)品的一部分。</p><p>　　2、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) </p><p>　　便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是使用帶有RFID閱讀器的手持式數(shù)據(jù)采集器采集RFID標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)具有比較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。手持式閱讀器(數(shù)據(jù)輸入終端)可以在讀取數(shù)據(jù)的同時，通過無線電

51、波數(shù)據(jù)傳輸方式(RFDC)實時地向主計算機系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，也可以暫時將數(shù)據(jù)存儲在閱讀器中，在一批一批地向主計算機系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。 </p><p><b>　　3、物流控制系統(tǒng) </b></p><p>　　在物流控制系統(tǒng)中，固定布置的RFID閱讀器分散布置在給定的區(qū)域，并且閱讀器直接與數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)相連，信號發(fā)射機是移動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當(dāng)物體、人流經(jīng)

52、閱讀器時，閱讀器會自動掃描標(biāo)簽上的信息并把數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)存儲、分析、處理，達(dá)到控制物流的目的。 </p><p><b>　　4、定位系統(tǒng) </b></p><p>　　定位系統(tǒng)用于自動化加工系統(tǒng)中的定位以及對車輛、輪船等進(jìn)行運行定位支持。閱讀器放置在移動的車輛、輪船上或者自動化流水線中移動的物料、半成品、成品上，信號發(fā)射機嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號

53、發(fā)射機上存儲有位置識別信息，閱讀器一般通過無線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統(tǒng)。 </p><p>　　總之，一套完整的RFID系統(tǒng)解決方案包括標(biāo)簽設(shè)計及制作工藝、天線設(shè)計、系統(tǒng)中間件研發(fā)、系統(tǒng)可靠性研究、讀卡器設(shè)計和示范應(yīng)用演示六部分?？梢詮V泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理和身份認(rèn)證等多個領(lǐng)域，而在倉儲物流管理、生產(chǎn)過程制造管理、智能交通、網(wǎng)絡(luò)家電控制等方面更是引起了眾多廠商的關(guān)注。&l

54、t;/p><p>　　2.1.3 射頻識別（RIFD）頻段指導(dǎo)</p><p>　　目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品,而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式，下面詳細(xì)介紹無源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。</p><p>　　一、低頻(從125KHz到134KH

55、z)</p><p>　　其實RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作, 也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器線圈間存在著變壓器耦合作用.通過讀寫器交變場的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流,可作供電電壓使用. 磁場區(qū)域能夠很好的被定義，但是場強下降的太快。</p><p><b>　　特性：</b></p><p&

56、gt;　　1. 工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率從120KHz到134KHz, TI 的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長大約為2500m。</p><p>　　2. 除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。</p><p>　　3. 工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。</p><p>　　4．低頻產(chǎn)品有不同的封裝

57、形式。好的封裝形式就是價格太貴，但是有10年以上的使用壽命。</p><p>　　5．雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。</p><p>　　6．相對于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。</p><p>　　7．感應(yīng)器的價格相對與其他頻段來說要貴。</p><p><b>　　主要應(yīng)用：&

58、lt;/b></p><p>　　1． 畜牧業(yè)的管理系統(tǒng)</p><p>　　2． 汽車防盜和無鑰匙開門系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　3． 馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　4． 自動停車場收費和車輛管理系統(tǒng)</p><p>　　5． 自動加油系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　6．

59、 酒店門鎖系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　7． 門禁和安全管理系統(tǒng)</p><p>　　二、高頻(工作頻率為13.56MHz)</p><p>　　在該頻率的感應(yīng)器不再需要線圈進(jìn)行繞制，可以通過腐蝕或者印刷的方式制作天線。感應(yīng)器一般通過負(fù)載調(diào)制的方式 的方式進(jìn)行工作。也就是通過感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對天線電壓

60、進(jìn)行振幅調(diào)制。如果人們通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。</p><p><b>　　特性：</b></p><p>　　1. 工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長大概為22m。</p><p>　　2. 除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會降低讀取距離。感應(yīng)器需要離開金屬一段

61、距離。</p><p>　　3. 該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒有特殊的限制。</p><p>　　4. 感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式。</p><p>　　5. 雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。</p><p>　　6. 該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標(biāo)簽。</p><p>　　7

62、. 可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中。</p><p>　　8. 數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴。</p><p><b>　　主要應(yīng)用：</b></p><p>　　1． 圖書管理系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　2． 瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用</p><p>　　3． 服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)

63、用</p><p>　　4． 三表預(yù)收費系統(tǒng)</p><p>　　5． 酒店門鎖的管理和應(yīng)用</p><p>　　6． 大型會議人員通道系統(tǒng)</p><p>　　7． 固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng)</p><p>　　8． 醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用</p><p>　　9． 智能貨架的管理</p&g

64、t;<p>　　三、甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)</p><p>　　甚高頻系統(tǒng)通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)10m左右。主要是通過電容耦合的方式進(jìn)行實現(xiàn)。</p><p><b>　　特性：</b></p><p>　　1． 在該

65、頻段，全球的定義不是很相同－歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本建議的頻段為950到956之間。該頻段的波長大概為30cm左右。</p><p>　　2． 目前，該頻段功率輸出目前統(tǒng)一的定義(美國定義為4W，歐洲定義為500mW)。 可能歐洲限制會上升到2W EIRP。</p><p>　　3． 甚高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水

66、，灰塵，霧等懸浮顆粒物資。相對于高頻的電子標(biāo)簽來說，該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。</p><p>　　4． 電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計，滿足不同應(yīng)用的需求。</p><p>　　5． 該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進(jìn)行定義。</p><p>　　6． 有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標(biāo)簽。<

67、;/p><p><b>　　主要應(yīng)用：</b></p><p>　　1． 供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用</p><p>　　2． 生產(chǎn)線自動化的管理和應(yīng)用</p><p>　　3． 航空包裹的管理和應(yīng)用</p><p>　　4． 集裝箱的管理和應(yīng)用</p><p>　　5． 鐵路包裹的

68、管理和應(yīng)用</p><p>　　6． 后勤管理系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　我們毫無懷疑，在將來，甚高頻的產(chǎn)品會得到大量的應(yīng)用。例如WalMart, Tesco, 美國國防部和麥德龍超市都會在它們的供應(yīng)鏈上應(yīng)用RFID技術(shù)。</p><p>　　2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由大量部署在監(jiān)控區(qū)域的智能

69、傳感器節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，節(jié)點一般采用隨機投放的方式大量部署在被感知對象的內(nèi)部或者周圍，并通過自組織方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)；在任意時刻，節(jié)點間通過無線信道連接,以協(xié)作的方式通過局部的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及節(jié)點間的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務(wù)。</p><p>　　圖1是一個典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這個網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點、接收發(fā)送器(sink)、Internet或通信衛(wèi)星、任務(wù)管理節(jié)點等部分構(gòu)成。傳感器節(jié)點散布在指定的感知區(qū)域內(nèi)

70、, 實時感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息,并通過“多跳”（ multi-hop）網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到Sink，Sink也可以用同樣的方式將信息發(fā)送給各節(jié)點。Sink直接與Internet或通信衛(wèi)星相連,通過Internet或通信衛(wèi)星實現(xiàn)任務(wù)管理節(jié)點與傳感器之間的通信. 在節(jié)點損壞失效等問題出現(xiàn)的情況下，系統(tǒng)能夠自動調(diào)整，從而確保整個系統(tǒng)的通信正常。</p><p>　　圖1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)</p&g

71、t;<p>　　2.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點</p><p>　　目前常見的無線網(wǎng)絡(luò)包括移動通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)等，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比具有以下特點：(1)節(jié)點眾多，分布密集：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目大，密度高，可以利用節(jié)點之間高度連接性來保證系統(tǒng)的容錯性和抗毀性。(2)資源受限：節(jié)點是微型嵌入式設(shè)備，只具有有限的硬件資源。由于受價格、體積和功耗的限制

72、，其計算能力、對數(shù)據(jù)的處理能力和內(nèi)存空間相當(dāng)受限。此外，節(jié)點只能攜帶有限的電池能量，且在應(yīng)用過程中不可能更換電池， 因此能量也相當(dāng)受限。(3)強網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)拓?fù)浣M織功能，節(jié)點一般不進(jìn)行快速移動，但節(jié)點可能會隨時加入或離開，因而網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁。(4)以數(shù)據(jù)為中心：無線傳感器節(jié)點數(shù)目大，而且由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)特性和節(jié)點放置的隨機性，節(jié)點并不需要也不可能以全局唯一的IP地址來標(biāo)識，只需使用局部可以區(qū)分的標(biāo)號標(biāo)識

73、。用戶對所需數(shù)據(jù)的收集，是以數(shù)據(jù)為中心進(jìn)行，并不依靠節(jié)點的標(biāo)號。(5)多跳路由:網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的電池能源非常有限,每個節(jié)點都只能與其鄰居節(jié)點進(jìn)行通信。若需要與通信覆蓋范圍外的節(jié)點通信,則需要通過中間節(jié)點進(jìn)行多跳路由。(6) </p><p>　　2.2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議分層以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集合，是對網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成功能的

74、定義和描述。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示[5]，該結(jié)構(gòu)清晰地闡述了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的主要內(nèi)容和組成的邏輯關(guān)系。下面就將簡要介紹該體系結(jié)構(gòu)中各部分的功能。</p><p>　　圖2　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.2.1無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議</p><p>　　圖3就是圖1中的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與接受端的互連所用的協(xié)議棧，它包括兩個平面：通信平面和管

75、理平面。通信平面由物理鏈路層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層構(gòu)成，而管理層由電源管理、移動管理和協(xié)同管理構(gòu)成。通信平面實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的信息傳遞；管理平面負(fù)責(zé)檢測和控制節(jié)點；節(jié)點把接受到的數(shù)據(jù)傳遞給管理平面，管理平面對節(jié)點進(jìn)行檢測和控制，使其能正常工作。此協(xié)議棧綜合說明了能源和路由意識，數(shù)據(jù)與路由協(xié)議相結(jié)合，通過無線媒介與能源有效通信互連，增強了傳感器節(jié)點之間的協(xié)同能力。</p><p>　　圖3 傳感器網(wǎng)絡(luò)

76、的協(xié)議棧</p><p>　?。ㄒ唬┩ㄐ牌矫鎱f(xié)議物理層協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)層的主要功能包括建立、維護和釋放物理連接，選擇信道，監(jiān)測無線信號，調(diào)制、發(fā)送與接收數(shù)據(jù)等，其傳輸媒質(zhì)主要有無線電、紅外線、光波。物理層的設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織和節(jié)能，減少節(jié)點功耗。因為周圍環(huán)境總是有噪聲干擾，而且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有移動性，MAC層協(xié)議必須使節(jié)點公平、有效地共享無線信道，避免多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)

77、數(shù)據(jù)成幀、幀檢測、差錯控制以及無線信道的使用控制，減少鄰居節(jié)點廣播引起的沖突。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是分組路由、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、擁塞控制等，完成數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā), 實現(xiàn)傳感器與傳感器、傳感器與觀察者之間的通信, 支持多傳感器協(xié)作完成大型感知任務(wù)。傳輸層協(xié)議：負(fù)責(zé)按照傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求控制數(shù)據(jù)流，協(xié)作維護數(shù)據(jù)流。應(yīng)用層協(xié)議：基于檢測任務(wù)，可以針對不同的傳感器任務(wù)采用各種相應(yīng)的軟件來完成。（二）管理平面協(xié)議在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，各個

78、節(jié)點的能量是非常有限的，因此合理有效地利用資源是延長傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時間的關(guān)鍵問題。電源管理、移動管理和協(xié)同管理負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個節(jié)點之間的任務(wù)并且最大限度地降低整個網(wǎng)絡(luò)的能源消耗。</p><p>　　無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和應(yīng)用支撐技術(shù)</p><p>　　無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)管理部分也不是獨立的模塊，它們的功能滲透到各層中。能量管理控制節(jié)點對能量的使用，實現(xiàn)能量合理有效的利用；網(wǎng)絡(luò)管理主要是實

79、現(xiàn)在傳感器環(huán)境下對各種資源的管理，為上層應(yīng)用服務(wù)的執(zhí)行提供一個集成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；拓?fù)涔芾碇饕菫榱斯?jié)約能量，控制節(jié)點休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換，保持網(wǎng)絡(luò)暢通和數(shù)據(jù)的有效傳輸；Qos支持是指為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，是網(wǎng)絡(luò)與用戶之間及網(wǎng)絡(luò)上互相通信的用戶之間關(guān)于信息傳輸與共享的質(zhì)量的約定；網(wǎng)絡(luò)安全提供了新型的安全機制，解決了由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點隨機部署、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)性以及信道的不穩(wěn)定性，使傳統(tǒng)的安全機制無法使用的問題；移動控制負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制節(jié)點的移動；遠(yuǎn)

80、程管理可以有效地管理某些應(yīng)用環(huán)境中的傳感器網(wǎng)絡(luò)，使其正常工作。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用支撐服務(wù)包括：時間同步、節(jié)點定位，以及協(xié)同應(yīng)用服務(wù)接口；時間同步為協(xié)同工作的節(jié)點同步本地時鐘；節(jié)點定位依靠有限的位置，確定傳感器中每個節(jié)點的相對位置和決對位置；分布式協(xié)同應(yīng)用接口是為各種應(yīng)用層協(xié)議服務(wù)；分布式網(wǎng)絡(luò)管理接口主要是傳感器管理協(xié)議（SMP），把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層。 綜上所述，涉及無線傳感器的各個方面的研究工作有</p&g

81、t;<p><b>　　3 整體架構(gòu)分析</b></p><p>　　3.1 整體架構(gòu)的功能分析</p><p>　　對于此次設(shè)計所要達(dá)到的目標(biāo)是這樣的，針對目前高校運營管理上所出現(xiàn)的各類問題提出了解決的方案。從而實現(xiàn)學(xué)生校園生活和學(xué)校管理者管理工作的一個智能化，方便在校人員的學(xué)習(xí)、生活和工作，真正體現(xiàn)出“智慧校園”的研究主題。對于整個系統(tǒng)所要完成的

82、目標(biāo)有多個部分組成，主要包括：校園安保（由消防安全控制和智能校園監(jiān)控組成）、智能門禁系統(tǒng)、食堂的智能化、圖書館的智能化和校園用電節(jié)能控制。</p><p>　　3.2 各模塊的功能實現(xiàn)的分析</p><p>　　3.2.1校園安保之消防安全控制</p><p>　　在高校消防安全中消防控制室系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，但是由于管理上存在不少矛盾需要著力解決，才能更好得發(fā)

83、揮作用。我們針對高校消防控制室管理存在的問題及原因分析，提出通過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將各個消防控制室聯(lián)網(wǎng)，建立總消防控制中心，構(gòu)建高校消防控制室報警、控制信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提高高校消防快速反應(yīng)處置能力。</p><p>　　校園安保之智能校園監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　在現(xiàn)階段的高校校園環(huán)境中，人員和環(huán)境構(gòu)成比以往更加復(fù)雜。為了營造一個安全的校園環(huán)境，促使我們不得不建立一個全面

84、快速的校園安全監(jiān)控系統(tǒng)。校園安全監(jiān)控網(wǎng)即校園中不論有多少學(xué)生，學(xué)生在什么地方，有沒有學(xué)生，都時時刻刻警惕著，能夠發(fā)現(xiàn)各類安全問題及時發(fā)出預(yù)警消除。本校園安全監(jiān)控網(wǎng)同時也可以和遠(yuǎn)程教學(xué)網(wǎng)融為一體，提高系統(tǒng)智能化，節(jié)約系統(tǒng)的資源。我們這里主要研究了通信網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實現(xiàn)，及其網(wǎng)絡(luò)終端控制器的設(shè)計。</p><p>　　3.2.2智能門禁系統(tǒng)</p><p>　　在如今的高校中，實驗

85、室是個非常普通的場所，如今的實驗室是個開放的場所，但它最基本最重要的體現(xiàn)是學(xué)生能自主進(jìn)入實驗室、機房等場所，進(jìn)行獨立的、合作的學(xué)習(xí)和研究活動，而不受限于管理人員( 鑰匙持有者) 的陪伴和僵化的作息時間表。但由于傳統(tǒng)的機械式門鎖存在諸多不便和安全隱患，如鑰匙的管理及配備，私自復(fù)制他人鑰匙、鑰匙丟失情況下要消除安全隱患必須更換鎖具、不能自動記錄開閉、人員離開門鎖未關(guān)閉難以追究安全責(zé)任等。因此實驗室門鎖授權(quán)范圍被縮小，一般僅限于管理人員和教師

86、，而作為開放式實驗教學(xué)活動主體的學(xué)生被排除在外。顯然，實驗室開放需要有相應(yīng)的可操作的門禁授權(quán)管理為技術(shù)保障。因此，門禁系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用就能使實驗室開放做到了安全有序，大大減輕了因?qū)嶒炇议_放帶來的維護管理工作量和難度。</p><p>　　3.2.3食堂的智能化</p><p>　　高校食堂管理是高校管理工作的重要組成部分,也是實現(xiàn)高校一體化管理的重要組成部分,為了在現(xiàn)有食堂管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上,

87、進(jìn)一步提高高校食堂的安全綜合管理水平,所以我們提出了把射頻識別技術(shù)RFID應(yīng)用于高校食堂管理中的構(gòu)想,并簡要設(shè)計出基于RFID技術(shù)的食堂管理系統(tǒng),將給高校食堂管理帶來極大便利。</p><p>　　3.2.4圖書館的智能化</p><p>　　圖書管理是RIFD技術(shù)應(yīng)用的一個重要方面，圖書館是圖書管理需求最為集中的應(yīng)用場所。雖然大多數(shù)圖書館已經(jīng)采用了條形碼識別、計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機軟件等現(xiàn)代

88、化管理模式和技術(shù)，但是還是有許多問題困擾著圖書館的管理及工作人員。例如，圖書的自助借還，圖書的快速盤點、查找，亂架圖書的整理等問題還是沒有很好地得到解決，阻礙了圖書館進(jìn)一步提高管理和服務(wù)水平。而將RIFD技術(shù)應(yīng)用到圖書館管理當(dāng)中，就可以解決困擾圖書管理的上述問題。</p><p>　　3.2.5校園用電節(jié)能控制</p><p>　　在現(xiàn)今的高校中用電一直是一個和每個人息息相關(guān)的事件，寢室、

89、教室、實驗室、圖書館等等的，幾乎所有的場所都需要用電。而不論是教室、職工還是學(xué)生，在用電節(jié)約意識還是存在很大的問題，那如何設(shè)計一個用電的管理系統(tǒng)實現(xiàn)電力的有效利用，做到不浪費就顯得十分得必要。這里我們介紹一種基于WSN 的校園智能節(jié)能系統(tǒng)， 該系統(tǒng)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)，以及GPRS 和Internet 技術(shù)來實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程監(jiān)控校園用電設(shè)備的用電狀態(tài)， 通過對校園中的各種用電設(shè)備的用電狀態(tài)進(jìn)行集中管理和用電模式優(yōu)化， 進(jìn)而來實現(xiàn)校園用

90、電節(jié)能的目的。</p><p><b>　　4 詳細(xì)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 消防控制室信息管理系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　4.1.1 消防控制室的功能</p><p>　　消防控制室是設(shè)有火災(zāi)報警設(shè)備和消防控制設(shè)備，用于接收、顯示、處理火災(zāi)報警信號，控制相關(guān)消防設(shè)施的專門場所，是建筑物內(nèi)消防設(shè)

91、施的中心樞紐?，F(xiàn)代建筑的消防控制室是按照國家消防技術(shù)規(guī)范的規(guī)定設(shè)置的，它設(shè)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和消防聯(lián)動系統(tǒng)二個部分?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)是探測火災(zāi)隱患，肩負(fù)安全防范重任，由火災(zāi)自動報警控制器、火災(zāi)探測器、手動報警按鈕、緊急報警設(shè)備等部分組成。消防聯(lián)動系統(tǒng)是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的執(zhí)行部件，消防控制室接到火警信息后應(yīng)能夠自動或手動啟動相應(yīng)的消防聯(lián)動設(shè)備，并對各設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，由噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)、二氧化碳等管網(wǎng)滅火系統(tǒng)，以及電話

92、廣播通信設(shè)備、防火門（防火卷簾）、防排煙風(fēng)機、排煙閥、應(yīng)急照明等設(shè)施組成。在平時，消防控制室全天候地監(jiān)測各種消防設(shè)備的工作狀態(tài)，保持系統(tǒng)的正常運行。一旦出現(xiàn)火情，消防控制室將成為緊急信息匯集、顯示、處理的中心，及時、準(zhǔn)確地反饋火情的發(fā)展過程，正確、迅速地控制各種相關(guān)設(shè)備，達(dá)到疏導(dǎo)和保護人員、控制和撲滅火災(zāi)的目的。因此，消防控制室是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的控制中心和信息中心，也是發(fā)生火災(zāi)時滅火作戰(zhàn)的指揮中心，可以說是建筑火災(zāi)防范與控制的心臟，&

93、lt;/p><p>　　4.1.2 高校消防控制室管理存在的問題</p><p>　　隨著高校后勤管理社會化進(jìn)程的推進(jìn)，目前高校校園建筑的管理基本上是由后勤物業(yè)管理部門承擔(dān)，因此高校建筑消防控制室的日常管理多數(shù)也是由后勤物業(yè)管理部門具體負(fù)責(zé)。物業(yè)管理部門在消防控制室日常管理中常常存在以下幾方面的問題：</p><p>　?。?）工作人員無證上崗</p>

94、<p>　　根據(jù)《中華人民共和國消防法》第二十一條規(guī)定，自動消防系統(tǒng)的操作人員，必須持證上崗，并遵守消防安全操作規(guī)程。因此，從事消防控制室的工作人員必須參加公安機關(guān)消防機構(gòu)組織的消防安全培訓(xùn)，經(jīng)考試（考核）合格后，才能獲得上崗證。培訓(xùn)內(nèi)容主要涉及消防控制室操作與管理、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、消火栓控制系統(tǒng)、安全疏散防火分隔系統(tǒng)的知識和技能。消防控制室工作人員只有經(jīng)過消防部門系統(tǒng)的專業(yè)培訓(xùn)，才能熟悉本系統(tǒng)所用消防設(shè)備

95、系統(tǒng)基本原理、功能，熟練掌握消防控制室的基本操作規(guī)程，對各種消防控制設(shè)備運行進(jìn)行監(jiān)控；發(fā)生火災(zāi)時，能盡快確認(rèn)，及時、準(zhǔn)確啟動有關(guān)消防設(shè)備，正確有效地組織撲救及人員疏散。</p><p>　?。?）工作人員脫崗或只有一人上崗</p><p>　　公安部消防局制定的《消防控制室管理及應(yīng)急程序》明確指出，消防控制室必須實行每日24小時專人值班制度,每班不應(yīng)少于2人。由于發(fā)生火災(zāi)時間、地點的不固定

96、性，消防控制室必須有專人24小時監(jiān)控，出現(xiàn)報警信號后，一人負(fù)責(zé)現(xiàn)場確認(rèn)，一人仍在消防控制室執(zhí)機，嚴(yán)密監(jiān)視，處理其他報警信號及在需要時啟動有關(guān)消防設(shè)備，以便早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，早期撲救，實現(xiàn)人機有機結(jié)合，立足自防自救。如無人值班，工作人員脫崗，一旦此間出現(xiàn)報警信號，勢必貽誤戰(zhàn)機，釀成大害。</p><p>　?。?）工作人員值班記錄不詳實或設(shè)備維護保養(yǎng)不到位</p><p>　　公安部消防局制定的

97、《消防控制室管理及應(yīng)急程序》明確指出，消防控制室應(yīng)確?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。工作人員值班記錄不詳細(xì)或不真實，平時不注意設(shè)備的維護與保養(yǎng)，就無法保證火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，甚至發(fā)生區(qū)域火災(zāi)，部分設(shè)備處于癱瘓狀態(tài)，消防控制室沒有出現(xiàn)報警信號，或是出現(xiàn)報警信號，無法啟動相關(guān)設(shè)備，延誤了處置初起火災(zāi)的時機，極易造成重大火災(zāi)損失。</p><p>　　4.1.3 高校消防控制室管

98、理存在問題的原因分析</p><p>　　高校消防控制室管理存在問題，就其原因是多方面的，但主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　?。?）高校安全管理部門對消防控制室管理監(jiān)督不到位</p><p>　　高校安全管理部門是高校安全管理的組織者、領(lǐng)導(dǎo)者、指導(dǎo)者、監(jiān)督者，但這種組織、領(lǐng)導(dǎo)、指導(dǎo)、監(jiān)督顯得蒼白無力。雖然他們反復(fù)強調(diào)要按照“誰主管，誰負(fù)責(zé)”、“誰使用，誰

99、負(fù)責(zé)”原則，做好消防控制室的管理工作，強調(diào)管理消防控制室的物業(yè)管理部門按照消防工作要求開展工作并承擔(dān)其責(zé)任。但學(xué)校安全管理部門對他們在消防控制室管理存在的問題，更多的只能口頭告知與提醒，最多是出具整改通知書。物業(yè)管理部門是否整改，高校安全管理部門無法處置。而部門之間，在工作中有著千絲萬縷的聯(lián)系，對于業(yè)務(wù)活動中發(fā)生的一些問題，只要不出大事，彼此你好我好，心存僥幸。在此情況下，“誰主管，誰負(fù)責(zé)”、“誰使用，誰負(fù)責(zé)”的規(guī)定就難以落到實處。不難

100、看出，高校消防監(jiān)督不到位，管理體制不順，是迫切需要解決的問題。</p><p>　　（2）物業(yè)管理部門對消防控制室的作用認(rèn)識不到位</p><p>　　消防控制室是現(xiàn)代建筑火災(zāi)防范與控制的心臟，是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的控制中心和信息中心，也是發(fā)生火災(zāi)時滅火作戰(zhàn)的指揮中心。高校物業(yè)管理部門的領(lǐng)導(dǎo)常常沒有參加過消防部門的專業(yè)培訓(xùn)，或即使要求其參加消防部門舉辦的專業(yè)培訓(xùn)，常常借口工作忙，請他人代為培

101、訓(xùn)，因此，物業(yè)管理部門部分領(lǐng)導(dǎo)思想上沒有高度重視消防工作，更不了解消防控制室的作用，抱有僥幸心理，甚至認(rèn)為現(xiàn)代建筑都是鋼筋混凝土構(gòu)架，不會發(fā)生火災(zāi)。有些物業(yè)管理部門領(lǐng)導(dǎo)還認(rèn)為，消防工作是高校安全管理部門的事，物業(yè)管理部門只是代替安全管理部門做些具體工作，是份外之事。一旦發(fā)生火災(zāi)，理應(yīng)由高校安全管理部門承擔(dān)責(zé)任。</p><p>　?。?）物業(yè)管理部門片面追求經(jīng)濟效益，思想認(rèn)識不到位</p><

102、p>　　高校后勤社會化，物業(yè)管理部門獨立核算，按市場化運作。為了追求利潤的最大化，“減員增效”或許是其必然選擇。高校校園建筑物林立，消防控制室很多，一般都有20-40個，用工不菲。假如某高校有30個消防控制室，每個消防控制室24小時、6小時制雙人值班，每天至少需要8人，若每人工資1500元/月，則30個消防控制室每月需支付工資36萬元，僅此一項，每年需支人工工資四百余萬元之巨。但是，若不按照24小時、6小時制雙人值班，改為脫班或是

103、僅單個值班等，每天只用6人，如果仍按照上述工資標(biāo)準(zhǔn)支付，節(jié)約資金全年可上百萬元。在這種利益的驅(qū)動下，物業(yè)管理部門不僅不能按照國家消防法規(guī)規(guī)定保證消防控制室上班人數(shù)與班次，而且也無法保證工作人員的基本素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力，使消防控制室的值班形同虛設(shè)。</p><p>　　4.1.4 高校消防控制室信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建</p><p>　　高校消防控制室信息管理系統(tǒng)是通過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將各個消防控制

104、室聯(lián)網(wǎng)，建立消防總控制中心，對各個消防控制室進(jìn)行集中控制與管理，實現(xiàn)運行、火警、故障、聯(lián)動等網(wǎng)際信息完全共享。</p><p>　?。?）建立消防總控制中心，變分散管理為集中管理</p><p>　　目前高校教學(xué)樓、實驗樓、辦公樓等建筑物獨棟分散的居多，每棟樓大部分設(shè)置了消防控制室。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，消防管理中計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，將不同建筑物的消防控制室聯(lián)網(wǎng)，建立總消防控制中心，構(gòu)建

105、高校消防控制室報警、控制信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)集中控制、集中管理。消防總控制中心可以對所有自動消防系統(tǒng)運行情況進(jìn)行全面同步監(jiān)控，顯示整個消防系統(tǒng)的狀態(tài)信息；消防總控制中心可以對所有消防報警信息實現(xiàn)同步報警，顯示事件發(fā)生的具體位置；消防總控制中心可以對所有消防控制室的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行全面同步控制，對網(wǎng)絡(luò)中的分機進(jìn)行復(fù)位、消音、手動與自動的切換、啟動模塊等功能的操作，實現(xiàn)運行、火警、故障、聯(lián)動等網(wǎng)際信息完全共享。</p><p&

106、gt;　　建立消防總控制中心，構(gòu)建高校消防控制室信息管理系統(tǒng)，就可以使消防的分散管理為集中管理。</p><p>　?。?）建立消防總控制中心，變被動管理為主動管理</p><p>　　通常，消防報警系統(tǒng)的日常維護工作，都是靠人工巡視及定期檢測，但這種管理方式，仍難使設(shè)備處于全面完好的運行狀態(tài)，降低了學(xué)校防災(zāi)、減災(zāi)、抗災(zāi)的能力。建立消防總控制中心，通過權(quán)限設(shè)置，各級管理人員無論何時何地都可

107、以通過網(wǎng)絡(luò)查看校園火災(zāi)整體報警的情況，清楚地了解各個建筑內(nèi)防火報警系統(tǒng)運行狀況。消防總控制中心的巡檢維護中心，可以定期或隨時自動監(jiān)測火災(zāi)報警控制器的系統(tǒng)狀態(tài)功能，不間斷地對區(qū)域內(nèi)所有聯(lián)網(wǎng)的消防報警系統(tǒng)的每一個點進(jìn)行查詢和監(jiān)控，并利用短信、郵件等多種方式將故障或險情立即通知管理人員，使得故障點可以得到及時的維護，從而實現(xiàn)了對消防報警系統(tǒng)的主動管理。</p><p>　?。?）建立消防總控制中心，大大提高了勞動生產(chǎn)率

108、</p><p>　　建立消防總控制中心，將分散的消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，不需要對原來已通過消防主管部門檢測、驗收的各區(qū)域消防系統(tǒng)的功能進(jìn)行修整和改動，完整地保存原有消防系統(tǒng)的報警、消防聯(lián)動等各項功能，在不需要對原系統(tǒng)功能的再行檢測和驗收情況下，實現(xiàn)消防控制聯(lián)動控制功能在總控制中心直接控制。由于消防總控制中心值班人員完全取代各分消防控制室值班工作任務(wù)，各分消防控制室不再需要安排人員值班，這就大大降低了值班人員的培訓(xùn)成本