CN104952014A - 一种物联网实验大楼管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网实验大楼管理系统，包括WEB数据库服务器、数据信息采集网关、协调器节点、各楼层路由节点、实验室信息采集模块、实验室管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端;所述WEB数据库服务器与实验室管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端相联通；所述数据信息采集网关与WEB数据库服务器相连；所述数据信息采集网关与协调器节点相连；所述协调器节点与各楼层路由节点相连；所述各楼层路由节点分别与对应的实验室信息采集模块相连，本发明的物联网实验大楼管理系统，其结构设计灵活，实时性高，检测精确，自动化程度高，能够提高高校实验室管理效率，增加实验室管理的安全性。

Description

一种物联网实验大楼管理系统

技术领域

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种物联网实验大楼管理系统。

背景技术

目前，国内高校实验大楼都采用纯人工管理，各楼层实验室由实验室管理员负责管理，在工作时间内定期巡查，由大楼保安负责在周末和夜间进行外围的巡查，这样的管理模式存在着很多不足，首先其很难在第一时间发现某个实验室的异常状况，其次检测精度低，导致高校实验室管理效率低，实验室管理的安全性差，无法满足高校的管理需求。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种实时性高、检测精确、自动化程度高、且管理效率高，管理安全性强的物联网实验大楼管理系统。

本发明的技术解决方案是这样实现的：物联网实验大楼管理系统，包括WEB数据库服务器、数据信息采集网关、协调器节点、各楼层路由节点、实验室信息采集模块、实验室管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端，其中，WEB数据库服务器，用于保存数据信息采集网关发送的采集信息和管理数据库中的数据，并以图形界面形式显示各楼层实验室状态，同时接收来自管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端的数据请求，实时反馈各楼层实验室状态数据；数据信息采集网关，用于接收来自协调器节点的数据，进行存储和数据处理，并实时将数据传输到WEB数据库服务器中，同时接收WEB数据库服务器的控制指令，实现对楼层实验室的实时监测；协调器节点，是数据信息采集网关的一个部分，用于接收来自各楼层路由节点的无线数据信息，向各楼层路由节点发送网关设备的查询和控制信息，实现整个网络的建立和维护；各楼层路由节点，用于接收各楼层实验室信息采集模块发送的各楼层实验室数据信息，将各楼层实验室数据信息转发给协调器节点，同时接收来自协调器节点的查询和控制命令，对各楼层实验室进行实时控制；实验室信息采集模块，用于接收各楼层路由节点发送来的网关设备的查询和控制信息，并对个各楼层实验室进行相应的信息数据采集；所述WEB数据库服务器与实验室管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端相联通；所述数据信息采集网关与WEB数据库服务器相连；所述数据信息采集网关与协调器节点相连；所述协调器节点与各楼层路由节点相连；所述各楼层路由节点分别与对应的实验室信息采集模块相连。

优选的，所述实验室信息采集模块由一个中继节点和若干个终端节点组成；所述中继节点和终端节点呈星型拓扑结构；所述中继节点将接收到的终端节点发送的数据信息转发给各楼层路由节点，并将各楼层路由节点发送来的配置和控制信息转发到各个终端节点；所述终端节点用于负责监测实验室内的温度、湿度、烟雾、人体红外等数据信息。

优选的，所述终端节点的数量小于10。

优选的，所述实验室信息采集模块与各楼层路由节点之间还联通有各楼层中继节点；所述各楼层中继节点用于对无线信号的中继传输，保证数据信息的可靠传输。

优选的，所述WEB数据库服务器使用SQLServer数据库保存数据信息采集网关发送的采集信息。

优选的，所述协调器节点与数据信息采集网关通过串行通信；所述WEB数据库服务器与实验室管理员PC终端、数据信息采集网关通过局域网通信；所述WEB数据库服务器与保安移动终端、实验室管理员移动终端通过WLAN进行无线通信。

优选的，所述数据信息采集网关的处理器采用ARM Cortex-A8内核的微控制器S5PV210，操作系统采用Android操作系统。

优选的，所述协调器节点包括电源、处理器模块、无线通信模块、LED模块、LCD显示模块、按键模块、UART模块和蜂鸣器模块；所述处理器模块与无线通信模块相连；所述蜂鸣器模块、LED模块、UART模块、按键模块、LCD显示模块与无线通信模块相连；所述电源为锂电池。

优选的，所述保安移动终端和实验室管理员移动终端为采用andriod4.0操作系统以上的智能手机。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案的物联网实验大楼管理系统，其结构设计灵活，实时性高，检测精确，自动化程度高，能够有效地提高高校实验室的管理效率，增强了实验室管理的安全性，满足了高校对实验室的高效安全的管理需求，具有较好的实用性，有利于进行大规模的推广和应用。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明物联网实验大楼管理系统的结构示意图；

其中：11、WEB数据库服务器；12、数据信息采集网关；13、协调器节点；14、各楼层路由节点；15、各楼层中继节点；16、实验室信息采集模块；17、实验室管理员PC终端; 18、保安移动终端；19、实验室管理员移动终端；161、中继节点；162、终端节点。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图1所示的本发明所述的一种物联网实验大楼管理系统，包括WEB数据库服务器11、数据信息采集网关12、协调器节点13、各楼层路由节点14、实验室信息采集模块16、实验室管理员PC终端17、保安移动终端18和实验室管理员移动终端19，其中，WEB数据库服务器11，用于保存数据信息采集网关12发送的采集信息和管理数据库中的数据，并以图形界面形式显示各楼层实验室状态，同时接收来自管理员PC终端17、保安移动终端18和实验室管理员移动终端19的数据请求，实时反馈各楼层实验室状态数据；数据信息采集网关12，用于接收来自协调器节点13的数据，进行存储和数据处理，并实时将数据传输到WEB数据库服务器11中，同时接收WEB数据库服务器11的控制指令，实现对楼层实验室的实时监测；协调器节点13，是数据信息采集网关12的一个部分，用于接收来自各楼层路由节点14的无线数据信息，向各楼层路由节点14发送网关设备的查询和控制信息，实现整个网络的建立和维护；各楼层路由节点14，用于接收各楼层实验室信息采集模块16发送的各楼层实验室数据信息，将各楼层实验室数据信息转发给协调器节点13，同时接收来自协调器节点13的查询和控制命令，对各楼层实验室进行实时控制；实验室信息采集模块16，用于接收各楼层路由节点14发送来的网关设备的查询和控制信息，并对个各楼层实验室进行相应的信息数据采集；所述WEB数据库服务器11与实验室管理员PC终端17、保安移动终端18和实验室管理员移动终端19相联通；所述数据信息采集网关12与WEB数据库服务器11相连；所述数据信息采集网关12与协调器节点13相连；所述协调器节点13与各楼层路由节点14相连；所述各楼层路由节点14分别与对应的实验室信息采集模块16相连；所述实验室信息采集模块16由一个中继节点161和若干个终端节162点组成；所述中继节点161和终端节点162呈星型拓扑结构；所述中继节点161将接收到的终端节点162发送的数据信息转发给各楼层路由节点14，并将各楼层路由节点14发送来的配置和控制信息转发到各个终端节点162；所述终端节点162用于负责监测实验室内的温度、湿度、烟雾、人体红外等数据信息；所述终端节点162的数量小于10；所述实验室信息采集模块16与各楼层路由节点14之间还联通有各楼层中继节点15；所述各楼层中继节点15用于对无线信号的中继传输，保证数据信息的可靠传输；所述WEB数据库服务器11使用SQLServer数据库保存数据信息采集网关12发送的采集信息；所述协调器节点13与数据信息采集网关12通过串行通信；所述WEB数据库服务器11与实验室管理员PC终端17、数据信息采集网关12通过局域网通信；所述WEB数据库服务器11与保安移动终端18、实验室管理员移动终端19通过WLAN进行无线通信；所述数据信息采集网关12的处理器采用ARM Cortex-A8内核的微控制器S5PV210，操作系统采用Android操作系统；所述协调器节点13包括电源、处理器模块、无线通信模块、LED模块、LCD显示模块、按键模块、UART模块和蜂鸣器模块；所述处理器模块与无线通信模块相连；所述蜂鸣器模块、LED模块、UART模块、按键模块、LCD显示模块与无线通信模块相连；所述电源为锂电池；所述保安移动终端18和实验室管理员移动终端19为采用andriod4.0操作系统以上的智能手机。

如附图1所示的本发明所述的一种物联网实验大楼管理系统，在各楼层实验室内安装配置不同传感器的终端节点，从而形成多个不同的终端节点；在没有保安及实验室管理员进行操作而发出操作命令时，各楼层实验室内的终端节点每隔一个固定的时间间隔将采集到的温度、湿度、烟雾、人体红外等数据通过ZigBee网络发送给实验室内的中继节点，实验室内中继节点负责以实验室为单位的星型网络的建立和维护，实验室内中继节点通过ZigBee网络将数据发送给各楼层中继节点及各楼层路由节点，各楼层路由节点通过ZigBee网络进一步将数据发送给协调器节点，协调器节点通过串行通信将数据发送给数据信息采集网关，数据信息采集网关将数据存储在SQLite数据库中，并对数据信息转换后通过WLAN发送给WEB数据库服务器，WEB数据库服务器使用SQLServer数据库保存数据信息采集网关发送的采集信息，WEB数据库服务器上运行实验室信息采集管理系统软件，该软件管理SQLServer数据库，以图形界面形式显示各楼层实验室状态，提供操作界面让管理员进行查询及控制实验室内终端节点。

保安移动终端、实验室管理员移动终端采用支持andriod4.0操作系统以上的智能手机，可以在任意时间及校内任意场合下向WEB数据库服务器发送操作命令。当实验室管理员PC终端、保安移动终端、实验室管理员移动终端接受保安及实验室管理员的操作，将查询及操作命令通过WLAN发送给WEB数据库服务器，WEB数据库服务器收到命令后，转发给数据信息采集网关，数据信息采集网关发送给协调器节点，协调器节点发送给各楼层路由节点，各楼层路由节点发送给各楼层中继节点，各楼层中继节点发送给实验室内中继节点，实验室内中继节点将命令发送给插接有不同传感器的终端节点，最终由终端节点完成具体操作。

如果是来自WEB数据库服务器的查询命令，终端节点采集传感器模块的数据，并将采集到的数据发送给实验室内中继节点，实验室内中继节点发送给各楼层中继节点，各楼层中继节点发送给各楼层路由节点，各楼层路由节点发送给协调器节点，协调器节点发送给数据信息采集网关，数据信息采集网关发送给WEB数据库服务器，WEB数据库服务器最终发送给实验室管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端。

在各楼层路由节点和对应的实验室信息采集模块之间设置各楼层中继节点是对无线信号的中继传输，保证数据信息的可靠传输。

其中，实验室管理员PC终端运行浏览器软件通过局域网访问WEB数据库服务器，以网页图形界面形式显示所管理实验室状态；保安移动终端通过WLAN无线网络访问WEB数据库服务器，以网页形式显示各楼层实验室状态；所述实验室管理员移动终端通过WLAN无线网络访问WEB数据库服务器，以网页形式显示所管理实验室状态。

其中，数据信息采集网关是整个系统的核心，是实验室无线传感网络接入外界，实现远程信息监测的中转设备，实现了不同网络的平滑过渡。数据信息采集网关处理器采用三星公司的ARM Cortex-A8内核的微控制器S5PV210，操作系统采用Android操作系统，网关系统是连接实验室信息采集管理系统软件与ZigBee无线网络的桥梁。网关程序通过WLAN将WEB数据库服务器发过来的指令通过串口发给协调器节点，协调器解析相应的指令后发送给各实验室中继节点，以此来实现控制各个终端节点设备的功能。

进一步的，协调器节点包括：电源、处理器、无线通信模块、LED模块、LCD显示模块、按键模块、UART模块、蜂鸣器模块；处理器模块和无线通信模块采用Ti公司的CC25230F256芯片实现，电源在工作状态选择锂电池，蜂鸣器模块、LED模块、UART模块、按键模块、LCD显示模块与CC25230F256芯片相连接，CC25230F256芯片外接天线；蜂鸣器采用型号为TMB12A03的有源电磁式蜂鸣器，所述UART模块为CC25230F256芯片内部集成USART控制器，所述LCD显示模块为Nokia5510LCD（48*84点阵）。

进一步的，各楼层路由节点、各楼层中继节点其硬件结构只是在协调器节点硬件结构上去除了LCD显示模块，其他部分完全一致，但是路由节点、中继节点、协调器节点运行的控制软件不同。

各实验室内部安装了测量温度、湿度、烟雾、人体红外等数据信息的终端节点，每个终端节点的硬件结构与中继节点一致，但是根据所测量数据信号的不同配置不同的传感器模块，从而形成不同的终端节点，可以形成温湿度终端节点、人体红外终端节点和烟雾终端节点等多个不同的终端节点。

本发明的物联网实验大楼管理系统，其结构设计灵活，实时性高，检测精确，自动化程度高，能够提高高校实验室管理效率，增加实验室管理的安全性，满足了高校的管理需求，具有较好的实用性，有利于进行大规模的推广和应用。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种物联网实验大楼管理系统，其特征在于：包括WEB数据库服务器、数据信息采集网关、协调器节点、各楼层路由节点、实验室信息采集模块、实验室管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端，其中，

WEB数据库服务器，用于保存数据信息采集网关发送的采集信息和管理数据库中的数据，并以图形界面形式显示各楼层实验室状态，同时接收来自管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端的数据请求，实时反馈各楼层实验室状态数据；

数据信息采集网关，用于接收来自协调器节点的数据，进行存储和数据处理，并实时将数据传输到WEB数据库服务器中，同时接收WEB数据库服务器的控制指令，实现对楼层实验室的实时监测；

    协调器节点，是数据信息采集网关的一个部分，用于接收来自各楼层路由节点的无线数据信息，向各楼层路由节点发送网关设备的查询和控制信息，实现整个网络的建立和维护；

    各楼层路由节点，用于接收各楼层实验室信息采集模块发送的各楼层实验室数据信息，将各楼层实验室数据信息转发给协调器节点，同时接收来自协调器节点的查询和控制命令，对各楼层实验室进行实时控制；

    实验室信息采集模块，用于接收各楼层路由节点发送来的网关设备的查询和控制信息，并对个各楼层实验室进行相应的信息数据采集；

所述WEB数据库服务器与实验室管理员PC终端、保安移动终端和实验室管理员移动终端相联通；所述数据信息采集网关与WEB数据库服务器相连；所述数据信息采集网关与协调器节点相连；所述协调器节点与各楼层路由节点相连；所述各楼层路由节点分别与对应的实验室信息采集模块相连。

2.根据权利要求1所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述实验室信息采集模块由一个中继节点和若干个终端节点组成；所述中继节点和终端节点呈星型拓扑结构；所述中继节点将接收到的终端节点发送的数据信息转发给各楼层路由节点，并将各楼层路由节点发送来的配置和控制信息转发到各个终端节点；所述终端节点用于负责监测实验室内的温度、湿度、烟雾、人体红外等数据信息。

3.根据权利要求2所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述终端节点的数量小于10。

4.根据权利要求2所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述实验室信息采集模块与各楼层路由节点之间还联通有各楼层中继节点；所述各楼层中继节点用于对无线信号的中继传输，保证数据信息的可靠传输。

5.根据权利要求1所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述WEB数据库服务器使用SQLServer数据库保存数据信息采集网关发送的采集信息。

6.根据权利要求4所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述协调器节点与数据信息采集网关通过串行通信；所述WEB数据库服务器与实验室管理员PC终端、数据信息采集网关通过局域网通信；所述WEB数据库服务器与保安移动终端、实验室管理员移动终端通过WLAN进行无线通信。

7.根据权利要求1或4所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述数据信息采集网关的处理器采用ARM Cortex-A8内核的微控制器S5PV210，操作系统采用Android操作系统。

8.根据权利要求1或4所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述协调器节点包括电源、处理器模块、无线通信模块、LED模块、LCD显示模块、按键模块、UART模块和蜂鸣器模块；所述处理器模块与无线通信模块相连；所述蜂鸣器模块、LED模块、UART模块、按键模块、LCD显示模块与无线通信模块相连；所述电源为锂电池。

9.根据权利要求8所述的物联网实验大楼管理系统，其特征在于：所述保安移动终端和实验室管理员移动终端为采用andriod4.0操作系统以上的智能手机。