CN108648550A - 一种会计教学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于教学领域，公开了一种会计教学系统，包括：基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统、基于RFID读写器和智能手机的实训系统、会计教学终端并通过无线互逆连接；基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统包括：无线传感网节点、专用网关机、ARM开发板、PC平台和智能手机；基于RFID读写器和智能手机的实训系统包括：RFID前端处理模块、网站后台服务模块、智能手机管理模块。本发明可以全方位地为学生提供一个完善的毕业实习环境，较好的解决了现有的教学平台缺少物联网技术，一定程度上降低了教学水平的问题，为现代化的教学提供了一种性能较高的会计教学系统。

Description

一种会计教学系统
技术领域
本发明属于教学领域，尤其涉及一种会计教学系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
当今世界，迅速兴起的物联网产业正在通过无线网络和感应器件(射频识别器件、传感器件等)使日常生活发生巨大的变化。物联网技术把所有物资和产品通过射频识别、传感器或其他嵌入式器件等与互联网连接,实现智能化管理、监督和控制，是继计算机、互联网与移动通信之后的又一次信息产业浪潮。随着通信技术、计算机技术和物联网技术的快速发展，具有网络通信、计算机和物联网知识的通用型人才已成为市场需求热点。
现有的会计教学结合物联网技术实用性差。
目前很多院校会计教学管理信息化程度很低，教学安排仅限于每学期的课表，教学管理部门若想了解实时的教学动态必须翻阅每个班的课表，一一对照查看，信息凌乱，获取方式繁琐。这就导致教学信息如：哪些教室正在上课，某教室教学的课程是什么，由哪位教师上课，是否有领导听查课，教室的利用率是多少等教学运行的实时动态不能及时显示，从而无法及时地展示院校教学运行的整体状况。
另一方面，教学运行过程中的数据采集还基于手工记录，导致数据无法加以充分分析利用。而教学过程中产生大量的数据，如何智能化地采集这些数据，以便于后期实施大数据分析，支撑教学决策，也没有一个科学合理的信息化工具来完成。而从教学监督方面来讲，对课堂教学质量的监督仅限于在少数情况下领导亲临教室的一次两次的听课，很难做到随时调取各教室的音频视频资料，随时查看教室的上课状态。
DLAR路由(Dynamic Load-Aware Routing动态负载感知路由)协议在考虑网络的负载均衡问题时，将网卡接口缓存队列的分组数量当做该路径当前动态负载的衡量值，并以此为根据筛选出当前负载最轻的传输路径来转发分组。具体实现过程是在反应式路由协议的路由发现阶段由目标节点根据数据传输的请求收集各个链路中间节点的动态负载信息，将传输路径上所有中间节点的负载值进行累加，在所有候选路径之中根据负载值结果选择出一条综合负载值最小的传输路径。同时在传输数据过程中，为了及时、快速检测出本路径的负载变化情况，DLAR协议请求在数据传输过程中捎带传输沿途节点的负载信息，若是发生拥塞，就需要进行路由重新计算后再筛选，选择一条新的轻负载路由。
L2MPM路由协议(Layer 2Mesh Protocol for Mobile二层无线网格协议) 工作在数据链路层，是一种先验式路由协议。L2MPM路由协议的基本思想是在源节点的所有单跳可达邻居节点中为目的节点找到对应路径上的最佳邻居节点，并使用最佳邻居点作为数据转发过程中的下一跳节点，而不需要计算、确定出整个网络的拓扑及路由信息。确定最佳邻居节点的依据是链路质量，链路质量的好坏决定了网络建立和更新的速度以及网络的性能。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有的教学平台缺少物联网技术，一定程度上降低了教学水平。
现有会计教学系统操作繁琐、不能够极大提高授课效率。
现有路由的方法不能有效地减少了网络中平均关键链路数，特别是POSR-0 在不增加拥塞率的同时不能减少关键链路。
现有技术的路由协议的路由判据条件和参数比较单一，不加考虑节点信号强度、传输路径跳数等方面因素，在路由发现和路由恢复阶段采用全网洪泛数据的思想，网络开销较大、会占用较大的网络资源。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种会计教学系统，旨在解决现有的教学平台缺少物联网技术，一定程度上降低了教学水平的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种会计教学系统，所述会计教学系统包括：基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统、基于RFID读写器和智能手机的实训系统、会计教学终端并通过无线互逆连接；
基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统包括：无线传感网节点、专用网关机、ARM开发板、PC平台和智能手机；无线传感网节点连接专用网关机，专用网关机连接ARM开发板、PC平台和智能手机；
基于RFID读写器和智能手机的实训系统包括：RFID前端处理模块、网站后台服务模块、智能手机管理模块；RFID前端处理模块连接网站后台服务模块，网站后台服务模块连接智能手机管理模块；
会计教学终端设置有中央处理器、音视频采集器、图像采集器、身份卡读卡器安装于教室并通过有线或无线网络与中央处理器联络，路由设备与网络通讯口连接，网络通讯口与中央处理器连接，触摸显示屏与中央处理器连接，存储器与触摸显示屏连接；
路由设备的通信方法包括：每个网络节点处引入本地矩阵，该矩阵包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息，并通过RSVP-TE和OSPF-TE协议存储和动态更新矩阵，利用该矩阵得出功率平坦度最小的路径，使单个波分复用链路在突发故障时功率平坦度对整个网络的影响达到最小；
基于流量工程资源预留协议是用来在基于GMPLS的动态WSONs上建立光路；该路由协议用于网络节点间分发更新的网络状况信息，信息接着被储存在每一个网络节点的流量工程数据库中；一旦有路由请求，源节点在本地TED信息的基础上计算路由；计算完路由后，源节点沿该路径触发一个RSVP-TE信令；最后目的节点利用所收集的信令消息分配波长；
本地矩阵为A包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素ai，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素ai，i是代表了沿链路i建立的光路数量；
当有源节点s到目的节点d的新的光路请求到达时，源节点使用存储矩阵A 来评估每个候选光路(r∈Rs，d)的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的Rs，d是由每个网络节点预先计算的，并且它包括了比最短路径的链路数多n跳的所有路径；特别的对于每个r∈Rs，d源节点计算Ar矩阵；其中Ar是A 矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵(例如ar ij＝aij+1，i∈r且j∈r；否则 ar ij＝aij)；应用以下公式来选择路径r，使所有可能的矩阵Ar中计算的所有可能的功率平坦度F(Ar)最小；
功率平坦度F(Ar)的计算对于每一个可能故障，对链路i的光路数量与活动光路数量之比求和；没有路由光路沿链路i(aii＝0)或者所有沿链路i的光路因链路j的故障而直接中断(ai，i＝ai，j)就不能使用；
中央处理器的控制方法包括：
S1，在节点接收hello广播包时，提取其中关于链路质量的信息hello_qos, 并根据本节点维持的所有邻居节点的滑动窗口信息计算出本节点到对应邻居节点的本地链路质量；
S2，在维持的滑动窗口周期内根据可靠性、跳数、链路非对称惩罚和链路评价因子计算出节点到该邻居节点的总链路质量；
S3，对步骤S2中计算出的总链路质量的大小进行排序，选择其中最大值作为最佳下一跳节点，选择其中次大值作为备选的下一跳节点。
进一步，所述步骤S1中计算本地链路质量的过程为：
节点从邻居节点收到Hello广播包后提取数据包中源节点项信息和链路质量信息hello_qos；若源节点项是节点自身的MAC地址，说明该Hello广播包是该源节点自己发出去的，则将维持的该邻居节点的滑动窗口对应位置填1；否则说明该Hello包来自其它节点，将滑动窗口对应位置填0；最后统计滑动窗口中1和0的数目，从而计算出本节点到滑动窗口对应的邻居节点的本地链路质量；
所述步骤S2中的链路评价因子包括网络分配矢量参数、接收缓存队列参数、平均时延和丢包率参数、信号强度参数；
所述步骤S1中的本地链路质量计算公式为：
其中，qoe为节点收到的自己的广播包数量；qor为来自其它节点的广播包数量；
所述步骤S2中总链路质量的计算公式为：
Qos＝new_qos-data_len-skb_size-rtt-pacloss-signal
其中，Qos为总链路质量，data_len为发送数据长度，skb_size为接收缓冲队列长度，rtt为平均时延，pacloss为丢包率，signal为信号强度的绝对值；
其中，node_number_punishment为中间路径上设置的跳数惩罚，
combined_qos＝hello_qos×qos_own×qos_different_lq_punishment
其中，hello_qos为hello广播包中关于链路质量的信息， qos_different_lq_punishment为链路非对称惩罚，其算法为：
进一步，路由设备的通信方法具体包括：
步骤一，节点处矩阵A的生成，矩阵A包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素ai，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素ai，i是代表了沿链路i建立的光路数量；
步骤二，每个候选光路r∈Rs，d的功率平坦度状况的评估，使用存储矩阵A 来评估每个候选光路r∈Rs，d的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的Rs，d是由每个网络节点预先计算的，包括比最短路径的链路数多n跳的所有路径；对于每个r∈Rs，d源节点计算Ar矩阵；其中Ar是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵；选择路径r，使所有的矩阵Ar中计算的所有的功率平坦度 F(Ar)最小；
步骤三，节点处矩阵A的更新，路由选定后RSVP-TE信令被触发并通过传输信令消息来动态更新在所有的中间节点的矩阵A；显式路由对象是包括在 RSVP-TE信令消息中的，以便中间节点都知道全部的路线并修改A矩阵；当链路 i和j均属于路径R时元素ai，j的值要增加1；此外，每个节点定期通过基于流量工程开放最短路径优先协议的链路状态广播向相连的节点广播有关本地列的信息，这样每个节点的A矩阵都有当前网络状态的最新信息；
所述基于通用多协议标签交换的波长交换光网络路由的方法有效地减少了网络中平均关键链路数，特别是POSR-0在不增加拥塞率的同时减少关键链路。
进一步，所述中央处理器、触摸显示屏、身份卡读卡器、图像采集器、存储器通讯均与外部供电电源连接；
所述路由设备设置有CPU主控板，CPU主控板与网络通讯接口连接；
所述身份卡读卡器包括学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端；所述学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端均与中央处理器无线连接。
进一步，基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统包括：无线传感网节点、专用网关机、ARM开发板、PC平台和智能手机；
无线传感网节点，由51单片机系统和2.4G射频模块构成，用于采集处理多路传感器信息；
专用网关机，与无线传感网节点连接，用于实现与IP网的互联，以及对各传感网节点的配置管理；
ARM开发板，与专用网关机连接，用于实现通过ARM开发板对各无线传感网节点的智能化浏览和监管；
PC平台，与专用网关机连接，用于实现通过PC平台对各无线传感网节点的智能化浏览和监管；
智能手机，与专用网关机连接，用于实现通过智能手机对各无线传感网节点的智能化浏览和监管。
进一步，专用网关机是嵌入式系统，实现Zigbee—IP的协议转换和传感网管理；
无线传感网节点由51单片机系统和2.4G射频模块组成。
综上所述，本发明的优点及积极效果：
本发明提供的会计教学系统，通过设置RFID读写器和ZIGBEE模块，实现了物联网与教学的融合，提高了教学的水平和质量，为日常教学、课程设计和毕业设计，可以全方位地为学生提供一个完善的毕业实习环境。本发明的结构简单，操作方便，较好的解决了现有的教学平台缺少物联网技术，一定程度上降低了教学水平的问题，为现代化的教学提供了一种性能较高的会计教学系统。
本发明的身份卡读卡器包括加载或存储有学生信息应用程序的学生移动终端、加载或存储有老师信息应用程序的老师移动终端、加载或存储有家长信息应用程序的家长移动终端；所述学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端均与中央处理器无线连接，各学生、家长、老师分别通过移动终端上的相应的用户程序输入相应场景中的关于学生多维评估数据，通过后台程序对所述测评数据进行处理，得到学生知识水平总结和学习路径指导，并通过移动终端反馈给各学生、家长和老师。所述的学生多维评估数据包括在校内学习中，学生的考试成绩、课堂表现、学习上的优劣势、与其他学生的合作等评估数据；学生校外辅导的表现情况、学生性格特点、作业完成情况、兴趣特长；在校内外的个人表现、错题集、兴趣爱好、学习目标、理想，本新型通过授权或身份验证增加学生、家长、老师多个查询终端，以实现多人多终端同时查询、调用资源或远程访问、控制功能。
本发明采用这种结构，中央处理器依据存储器内本学期的课表自动生成每一时刻的实时课表，用户可通过触摸显示屏调用、显示，充分采集学生日常的多个维度学习信息，从而让智能教学终端能够更加精确的针对学生安排自适用的学习。
本发明每个网络节点处引入本地矩阵，该矩阵包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息，并通过RSVP-TE和OSPF-TE协议存储和动态更新矩阵；利用该矩阵得出功率平坦度最小的路径，使单个波分复用链路在突发故障时功率平坦度对整个网络的影响达到最小。本发明减轻了功率平坦度引起的问题，在基于GMPLS的波长交换光网络(WSONs)里当波分复用链接失败时功率平坦度可能会影响到生存光路，在每个网络节点里有一个M×M的储存矩阵，该矩阵通过 RSVP-TE和OSPF-TE进行动态更新，仿真结果表明，POSR方案有效地减少了网络中平均关键链路数，特别是POSR-0在不增加拥塞率的同时减少了关键链路。
本发明每个源节点只需保存到目的节点的最优下一跳和潜在下一跳节点，而不需要计算、确定出整个网络的拓扑及路由信息，因此网络开销小，占用网络资源低；
链路质量算法考虑跳数和链路非对称等因素，更加全面准确的计算出到目的节点的最优下一跳；
增加了一些额外的链路评价因子(网络分配矢量参数、接收缓存队列参数、平均时延和丢包率参数、信号强度参数)，避开重负载节点，实现负载均衡。
采用以上技术方案，其不但可以用于无线网格网中，还可以用于普通无线局域网中，以提高数据传输速率、降低时延和提高网络性能；其可以寻找到最佳邻居节点，有效降低时延，提高网络建立和更新的速度以及网络性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统结构示意图；
图中：1、无线传感网节点；2、专用网关机；3、ARM开发板；4、PC平台； 5、智能手机。
图2是本发明实施例提供的基于RFID读写器和智能手机的实训系统结构示意图；
图中：6、RFID前端处理模块；7、网站后台服务模块；8、智能手机管理模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
本发明实施例的会计教学系统包括：基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统和基于RFID读写器和智能手机的实训系统、会计教学终端并通过无线互逆连接；
会计教学终端设置有中央处理器，音视频采集器、图像采集器、身份卡读卡器安装于教室并通过有线或无线网络与中央处理器联络，路由设备育网络通讯口连接，网络通讯口与中央处理器连接，触摸显示屏与中央处理器连接，存储器与触摸显示屏连接；
所述中央处理器、触摸显示屏、身份卡读卡器、图像采集器、存储器通讯均与外部供电电源连接；
所述路由设备设置有CPU主控板，CPU主控板与网络通讯接口连接；
所述身份卡读卡器包括学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端；所述学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端均与中央处理器无线连接。
会计教学终端音视频采集器、图像采集器、身份卡读卡器安装于教室并通过有线或无线网络与中央处理器联络，路由设备通过网络通讯口与中央处理器连接建立一个有线和无线通讯网络，触摸显示屏通过中央处理器使互动教学显示，大容量存储器，用于存储音频数据、视频数据、教师的教学过程及学生的课堂互动内容。
所述音视频采集器、图像采集器、身份卡读卡器安装于教室并通过有线或无线网络与中央处理器联络。
所述中央处理器与触摸显示屏、身份卡读卡器、图像采集器、存储器通讯连接，并均与供电电源构成连接回路。
所述路由设备，通过所述网络通讯接口与所述CPU主控板连接建立一个有线和无线通讯网络。
所述身份卡读卡器包括加载或存储有学生信息应用程序的学生移动终端、加载或存储有老师信息应用程序的老师移动终端、加载或存储有家长信息应用程序的家长移动终端；所述学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端均与中央处理器无线连接，各学生、家长、老师分别通过移动终端上的相应的用户程序输入相应场景中的关于学生多维评估数据，通过后台程序对所述测评数据进行处理，得到学生知识水平总结和学习路径指导，并通过移动终端反馈给各学生、家长和老师。所述的学生多维评估数据包括在校内学习中，学生的考试成绩、课堂表现、学习上的优劣势、与其他学生的合作等评估数据；学生校外辅导的表现情况、学生性格特点、作业完成情况、兴趣特长；在校内外的个人表现、错题集、兴趣爱好、学习目标、理想，本新型通过授权或身份验证增加学生、家长、老师多个查询终端，以实现多人多终端同时查询、调用资源或远程访问、控制功能。
本发明还可用于教学过程的数据采集。在数据采集环节，有权限的人员通过身份卡读卡器的刷卡动作以及图像采集器的人脸识别两种方式进入系统内，与此同时，系统会将登录人员、登录时间的信息进行采集并自动汇总，为教学过程的数据分析及数据挖掘积累原始数据。
如图1所示，本发明实施例的基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统主要由：无线传感网节点1、专用网关机2、ARM开发板3、PC平台4和智能手机 5组成；
无线传感网节点1，由51单片机系统和2.4G射频模块构成，用于采集处理多路传感器信息；
专用网关机2，与无线传感网节点1连接，用于实现与IP网的互联，以及对各传感网节点的配置管理；
ARM开发板3，与专用网关机2连接，用于实现通过ARM开发板3对各无线传感网节点1的智能化浏览和监管；
PC平台4，与专用网关机2连接，用于实现通过PC平台4对各无线传感网节点1的智能化浏览和监管；
智能手机5，与专用网关机2连接，用于实现通过智能手机5对各无线传感网节点1的智能化浏览和监管。
本发明设置多个无线传感网节点，专用网关机是嵌入式系统，实现Zigbee —IP的协议转换和传感网管理功能；
每个无线传感网节点由51单片机系统(集成多种传感、控制电路)和2.4G 射频模块构成，可采集处理多路传感器信息，利用Zigbee技术(IEEE802.15.4 标准)实现无线传感网节点的无线自组网通信；并通过传感网的专用网关机(支持多线程并行工作)实现与IP网的互联，以及对各无线传感网节点的配置管理；利用该嵌入式的专用网关机(连接多个无线传感网节点、对上层软件提供通用接口)，可实现多个不同平台“ARM/Linux、PC/Windows、智能手机/Android等”对各传感网节点的的智能化浏览和监管。这样就可实现“传感器信息的采集处理”、“传感器节点的组网通信”“嵌入式网关配置实验”、“ARM/Linux、 PC/Windows、手机/Android多平台的智能监管”等涉及无线传感器网络、物联信息智能监管的完整实验训练。
路由设备的通信方法包括：每个网络节点处引入本地矩阵，该矩阵包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息，并通过RSVP-TE和OSPF-TE协议存储和动态更新矩阵，利用该矩阵得出功率平坦度最小的路径，使单个波分复用链路在突发故障时功率平坦度对整个网络的影响达到最小；
基于流量工程资源预留协议是用来在基于GMPLS的动态WSONs上建立光路；该路由协议用于网络节点间分发更新的网络状况信息，信息接着被储存在每一个网络节点的流量工程数据库中；一旦有路由请求，源节点在本地TED信息的基础上计算路由；计算完路由后，源节点沿该路径触发一个RSVP-TE信令；最后目的节点利用所收集的信令消息分配波长；
本地矩阵为A包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素ai，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素ai，i是代表了沿链路i建立的光路数量；
当有源节点s到目的节点d的新的光路请求到达时，源节点使用存储矩阵A 来评估每个候选光路(r∈Rs，d)的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的Rs，d是由每个网络节点预先计算的，并且它包括了比最短路径的链路数多n跳的所有路径；特别的对于每个r∈Rs，d源节点计算Ar矩阵；其中Ar是A 矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵(例如ar ij＝aij+1，i∈r且j∈r；否则 ar ij＝aij)；应用以下公式来选择路径r，使所有可能的矩阵Ar中计算的所有可能的功率平坦度F(Ar)最小；
功率平坦度F(Ar)的计算对于每一个可能故障，对链路i的光路数量与活动光路数量之比求和；没有路由光路沿链路i(aii＝0)或者所有沿链路i的光路因链路j的故障而直接中断(ai，i＝ai，j)就不能使用；
中央处理器的控制方法包括：
S1，在节点接收hello广播包时，提取其中关于链路质量的信息hello_qos, 并根据本节点维持的所有邻居节点的滑动窗口信息计算出本节点到对应邻居节点的本地链路质量；
S2，在维持的滑动窗口周期内根据可靠性、跳数、链路非对称惩罚和链路评价因子计算出节点到该邻居节点的总链路质量；
S3，对步骤S2中计算出的总链路质量的大小进行排序，选择其中最大值作为最佳下一跳节点，选择其中次大值作为备选的下一跳节点。
进一步，所述步骤S1中计算本地链路质量的过程为：
节点从邻居节点收到Hello广播包后提取数据包中源节点项信息和链路质量信息hello_qos；若源节点项是节点自身的MAC地址，说明该Hello广播包是该源节点自己发出去的，则将维持的该邻居节点的滑动窗口对应位置填1；否则说明该Hello包来自其它节点，将滑动窗口对应位置填0；最后统计滑动窗口中 1和0的数目，从而计算出本节点到滑动窗口对应的邻居节点的本地链路质量；
所述步骤S2中的链路评价因子包括网络分配矢量参数、接收缓存队列参数、平均时延和丢包率参数、信号强度参数；
所述步骤S1中的本地链路质量计算公式为：
其中，qoe为节点收到的自己的广播包数量；qor为来自其它节点的广播包数量；
所述步骤S2中总链路质量的计算公式为：
Qos＝new_qos-data_len-skb_size-rtt-pacloss-signal
其中，Qos为总链路质量，data_len为发送数据长度，skb_size为接收缓冲队列长度，rtt为平均时延，pacloss为丢包率，signal为信号强度的绝对值；
其中，node_number_punishment为中间路径上设置的跳数惩罚，
combined_qos＝hello_qos×qos_own×qos_different_lq_punishment
其中，hello_qos为hello广播包中关于链路质量的信息， qos_different_lq_punishment为链路非对称惩罚，其算法为：
进一步，路由设备的通信方法具体包括：
步骤一，节点处矩阵A的生成，矩阵A包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素ai，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素ai，i是代表了沿链路i建立的光路数量；
步骤二，每个候选光路r∈Rs，d的功率平坦度状况的评估，使用存储矩阵A 来评估每个候选光路r∈Rs，d的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的Rs，d是由每个网络节点预先计算的，包括比最短路径的链路数多n跳的所有路径；对于每个r∈Rs，d源节点计算Ar矩阵；其中Ar是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵；选择路径r，使所有的矩阵Ar中计算的所有的功率平坦度 F(Ar)最小；
步骤三，节点处矩阵A的更新，路由选定后RSVP-TE信令被触发并通过传输信令消息来动态更新在所有的中间节点的矩阵A；显式路由对象是包括在RSVP-TE信令消息中的，以便中间节点都知道全部的路线并修改A矩阵；当链路 i和j均属于路径R时元素ai，j的值要增加1；此外，每个节点定期通过基于流量工程开放最短路径优先协议的链路状态广播向相连的节点广播有关本地列的信息，这样每个节点的A矩阵都有当前网络状态的最新信息；
所述基于通用多协议标签交换的波长交换光网络路由的方法有效地减少了网络中平均关键链路数，特别是POSR-0在不增加拥塞率的同时减少关键链路。
如图2所示，本发明实施例的基于RFID读写器和智能手机的实训系统主要由RFID前端处理模块6、网站后台服务模块7、智能手机管理模块8组成；
RFID前端处理模块6，用于对标签信息的实时扫描、识别、显示和监管预期处理；
网站后台服务模块7，与RFID前端处理模块6连接，用于为RFID前端处理模块6和智能手机管理模块8信息提供传输的通道；
智能手机管理模块8，与网站后台服务模块7连接，用于实现对RFID系统进行浏览、消息传递和远程管理。
本发明的实施例中，超高频RFID通用读写器硬件和接口软件的基础上，设计RFID实训的平台与环境，指导学员学习如何对标签的标识和数据信息进行扫描、取值和读写，在已有的车联网演示、考勤管理、资产管理等应用案例的基础上，启发式指导学生针对某项具体应用，提出使用电子标签作为应用对象标识信息的方案，设计基于RFID的实际应用管理系统；包括对标签信息的实时扫描、识别、显示和监管等功能的RFID实时处理系统，对标签信息进行解析、处理的网站管理系统，在对标签扫描、识别基础上的嵌入式控制系统，用手机实现对RFID系统进行浏览、消息传递和远程管理的智能手机应用系统。
本发明的具体实施例：
该系统为教学实验系统，旨在提高教学的质量，通过试验箱来实现学以致用，检验知识掌握效果。该系统分为4个实验模块，提供底层硬件驱动设计(提供单片机开发、传感器驱动开发、LED控制等)，嵌入式程序开发(LINUX系统基本操作、QT程序开发、SQLite应用、多线程等)，PC端软件开发(C#基本用法、 GDI绘图、多线程等)，ANDROID应用程序开发，至上而下。该系统通过高度集成来模拟在物联网世界的应用，使得实验贴近现实应用。在使用过程中可根据个人的能力和知识范围选择对应的实验模块，在开发过程中根据系统提供的接口，实现整个系统的功能。同时也可以根据该系统来测试开发程序的稳定性，健壮性等。
终端节点模块采用51单片机为控制芯片，该模块由传感器：如温度传感器、湿度传感器、光线传感器，显示模块：液晶显示模块，控制模块:LED组，ZIGBEE 模块等组成。完成以下功能：1.传感器(温度，适度，光线)信息的实时采集， 2.将采集的信息显示在液晶上，3.响应网关的命令请求，将采集的数据封装成 ZIGBEE协议，通过ZIGBEE模块发送给网关，4.根据网关的指令，对LED设备实时控制等。
网关模块为该系统数据交互的核心层，主要完成功能有：1.数据格式转化，从ZIGBEE数据格式转到网络数据包。2.管理多路终端节点，维护多路节点数据状态信息。3.数据链路的控制，解析上层应用设备数据发送到指定终端节点。接收终端节点数据发送到指定的上层应用设备。4.并发服务，支持多路上层应用同时连接到网关，并实时控制指定节点。设备连接。
上层应用模块包括ARM9嵌入式软件开发模块，PC软件开发模块，手机软件开发模块，由于这三个模块都是基于以上两个模块的开发，实现组网，所以需求都类似，只是采用的平台，开发语言不同，故在这统一叙述，当有特别之处，再分别阐述。
该部分主要完成以下功能：1.和网关进行网络通信(TCP)，获取当前已有的终端节点，通过网关获取指定终端节点，指定类型的传感器的当前数据，发送控制指定，设置指定终端节点LED的状态等。2.按照约定的数据协议封装和解析发送和接收的数据。3.绘制友好的UI，实现数据的输入和显示接收到的数据。 4.数据分析，对数据进行解析完成部分传感器如温度，湿度等数据曲线绘制。
嵌入式平台采用CONTEX210处理器，7寸液晶为显示模块，LINUX系统，采用QT为开发语言，该部分还使用了SQLITE数据库实现对数据的保存，以实现查看到历史数据，可同时显示和控制4路终端节点的实时信息。
PC软件模块采用了C#为开发语言，同时使用了GDI+优化界面，程序界面美观，稳定性强等。
手机端模块软件为主流的Android系统，完成上述功能，实现移动平台对终端节点控制，获取终端节点信息。
综合以上，该物联网信息平台以RFID读写器和ZIGBEE模块为核心，并融合了智能识别技术、有线IP网、无线传感网络、嵌入式设备、移动智能终端以及系统软件和应用软件，用于日常教学，也能用于课程设计和毕业设计，可以全方位地为学生提供一个完善的毕业实习环境。
本发明具体信息如下：
一、功能齐全的硬件环境：
所用的硬件包括51单片机、ZIGBEE模块、嵌入式开发板、RFID读写器等，从简单到复杂，从低端到高端，并提供开发过程中使用的配套软件及各个小实验的例程等，方便学员进行学习；
二、多种多样的前端“感知”网络
1.所用的感知器件包括温湿度传感器、光强传感器等各类传感器件，通信接口包括WiFi无线、Zigbee无线、2G、3G、传统有线IP网络或工业串口等多种格式，可用于构建传感器网络；
传感器是物联网感知世界的眼睛和耳朵，在该系统中它感应环境信息，也是数据产生的源泉，将传感器的数据发送给网关，再有网关转发给上层应用设备，从而实现对一个环境点的检测。在用用的过程中将提通过对终端节点的布网，来实现对一片环境的检测，将检测的环境信息通过网关发送给各种各样的平台，实现多种平台之间对环境检测，记录，控制，报警等其它功能。
2.所用的RFID设备(带RS232接口和传统有线IP接口)，可用于构建仓储物流及人员管理的实验场景；
3.所用的无线通信格式转换器件(如工业串口RS232或RS485转WiFi格式)，可用于构建大型且复杂通信模式下的物联网实验场景；
4.所用的PLC及其控制的设备，可用于模拟工业生产现场控制与通信实验场景。
三、完备的软件通信接口：
平台所采用的软件通信接口既有传统的TCP和UDP套接字接口，也有当下流行的webservice接口和JSON数据格式封装的HTTP接口。
四、支持多种开发语言：
系统所支持的语言包括单片机上的C、C++和终端上用的C#、JAVA，所以无论学生有哪种语言基础，都能找到自己擅长的领域。
五、多种主流显示终端：
采用的显示终端，有在windows上运行的窗口程序，在linux里运行的Qt 程序，在浏览器上浏览的WEB程序，也有在当下热门的android手机上运行的智能终端程序。
六、内容丰富的应用层设计
1.本发明针对实际应用的多种需求而设计，包括基于RFID的车辆路线跟踪、环境监测、工业控制、智能家居等；
2.本发明可开设物联网基础性公共实验和专业性实验，包括RFID读写实验、ZIGBEE组网实验、远程无线控制实验等多种实验；
3.本发明还包括配套软件平台、硬件设备及实验指导书，从基础到深入、从原理到应用，全面体现物联网的各个环节。
最后，介绍一下物联网实训宗旨和具体的课程安排状况：
物联网实训的宗旨：
其宗旨可分为四点：第一.综合技术，物联网并不涉及太多的新技术，它所涉及的硬件、软件及网络大多是现有技术的综合应用；第二.无线为根，物联网绝大多数是物与物之间的联网通信，因此无线网络通信技术是构建物联网的基础；第三.应用为先，物联网是来源于应用并服务于应用的，脱离实际应用需求的物联网技术研究没有意义；第四.跨越学科，物联网是跨学科跨行业的，对于使用者和研究者来说必须熟悉和掌握多种现有技术并能综合运用。
能结合使用的课程：
本发明的物联网实验室可为以下专业课程提供科研、教学及实践功能：计算机网络、通信原理、射频识别技术、微机原理、多媒体信息处理、数字信号处理、射频通信电路、网络编程技术、数字与模拟信号、物联网工程导论、网络安全、物联网应用系统设计、光通信原理、大型程序设计、数据结构、物联网数据处理、物联网体系结构、嵌入式系统设计、信息安全、数字电路与逻辑设计、数据库系统、传感器技术、无线传感器网络、无线通信网络、单片机原理与开发等。
三、学习本发明所需的实验设备及课程设计情况。
1.实验设备组成如下：
2.课程设计状况如下(1课时为80至90分钟)：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种会计教学系统，其特征在于，所述会计教学系统包括：基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统、基于RFID读写器和智能手机的实训系统、会计教学终端并通过无线互逆连接；
基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统包括：无线传感网节点、专用网关机、ARM开发板、PC平台和智能手机；无线传感网节点连接专用网关机，专用网关机连接ARM开发板、PC平台和智能手机；
基于RFID读写器和智能手机的实训系统包括：RFID前端处理模块、网站后台服务模块、智能手机管理模块；RFID前端处理模块连接网站后台服务模块，网站后台服务模块连接智能手机管理模块；
会计教学终端设置有中央处理器、音视频采集器、图像采集器、身份卡读卡器安装于教室并通过有线或无线网络与中央处理器联络，路由设备与网络通讯口连接，网络通讯口与中央处理器连接，触摸显示屏与中央处理器连接，存储器与触摸显示屏连接；
路由设备的通信方法包括：每个网络节点处引入本地矩阵，该矩阵包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息，并通过RSVP-TE和OSPF-TE协议存储和动态更新矩阵，利用该矩阵得出功率平坦度最小的路径，使单个波分复用链路在突发故障时功率平坦度对整个网络的影响达到最小；
基于流量工程资源预留协议是用来在基于GMPLS的动态WSONs上建立光路；该路由协议用于网络节点间分发更新的网络状况信息，信息接着被储存在每一个网络节点的流量工程数据库中；一旦有路由请求，源节点在本地TED信息的基础上计算路由；计算完路由后，源节点沿该路径触发一个RSVP-TE信令；最后目的节点利用所收集的信令消息分配波长；
本地矩阵为A包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素ai，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素ai，i是代表了沿链路i建立的光路数量；
当有源节点s到目的节点d的新的光路请求到达时，源节点使用存储矩阵A来评估每个候选光路(r∈Rs，d)的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的Rs，d是由每个网络节点预先计算的，并且它包括了比最短路径的链路数多n跳的所有路径；特别的对于每个r∈Rs，d源节点计算Ar矩阵；其中Ar是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵(例如ar ij＝aij+1，i∈r且j∈r；否则ar ij＝aij)；应用以下公式来选择路径r，使所有可能的矩阵Ar中计算的所有可能的功率平坦度F(Ar)最小；
功率平坦度F(Ar)的计算对于每一个可能故障，对链路i的光路数量与活动光路数量之比求和；没有路由光路沿链路i(aii＝0)或者所有沿链路i的光路因链路j的故障而直接中断(ai，i＝ai，j)就不能使用；
中央处理器的控制方法包括：
S1，在节点接收hello广播包时，提取其中关于链路质量的信息hello_qos,并根据本节点维持的所有邻居节点的滑动窗口信息计算出本节点到对应邻居节点的本地链路质量；
S2，在维持的滑动窗口周期内根据可靠性、跳数、链路非对称惩罚和链路评价因子计算出节点到该邻居节点的总链路质量；
S3，对步骤S2中计算出的总链路质量的大小进行排序，选择其中最大值作为最佳下一跳节点，选择其中次大值作为备选的下一跳节点。
2.如权利要求1所述的会计教学系统，其特征在于，所述步骤S1中计算本地链路质量的过程为：
节点从邻居节点收到Hello广播包后提取数据包中源节点项信息和链路质量信息hello_qos；若源节点项是节点自身的MAC地址，说明该Hello广播包是该源节点自己发出去的，则将维持的该邻居节点的滑动窗口对应位置填1；否则说明该Hello包来自其它节点，将滑动窗口对应位置填0；最后统计滑动窗口中1和0的数目，从而计算出本节点到滑动窗口对应的邻居节点的本地链路质量；
所述步骤S2中的链路评价因子包括网络分配矢量参数、接收缓存队列参数、平均时延和丢包率参数、信号强度参数；
所述步骤S1中的本地链路质量计算公式为：
其中，qoe为节点收到的自己的广播包数量；qor为来自其它节点的广播包数量；
所述步骤S2中总链路质量的计算公式为：
Qos＝new_qos-data_len-skb_size-rtt-pacloss-signal
其中，Qos为总链路质量，data_len为发送数据长度，skb_size为接收缓冲队列长度，rtt为平均时延，pacloss为丢包率，signal为信号强度的绝对值；
其中，node_number_punishment为中间路径上设置的跳数惩罚，
combined_qos＝hello_qos×qos_own×qos_different_lq_punishment
其中，hello_qos为hello广播包中关于链路质量的信息，
qos_different_lq_punishment为链路非对称惩罚，其算法为：
3.如权利要求1所述的会计教学系统，其特征在于，路由设备的通信方法具体包括：
步骤一，节点处矩阵A的生成，矩阵A包括路由中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素ai，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素ai，i是代表了沿链路i建立的光路数量；
步骤二，每个候选光路r∈Rs，d的功率平坦度状况的评估，使用存储矩阵A来评估每个候选光路r∈Rs，d的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的Rs，d是由每个网络节点预先计算的，包括比最短路径的链路数多n跳的所有路径；对于每个r∈Rs，d源节点计算Ar矩阵；其中Ar是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵；选择路径r，使所有的矩阵Ar中计算的所有的功率平坦度F(Ar)最小；
步骤三，节点处矩阵A的更新，路由选定后RSVP-TE信令被触发并通过传输信令消息来动态更新在所有的中间节点的矩阵A；显式路由对象是包括在RSVP-TE信令消息中的，以便中间节点都知道全部的路线并修改A矩阵；当链路i和j均属于路径R时元素ai，j的值要增加1；此外，每个节点定期通过基于流量工程开放最短路径优先协议的链路状态广播向相连的节点广播有关本地列的信息，这样每个节点的A矩阵都有当前网络状态的最新信息；
所述基于通用多协议标签交换的波长交换光网络路由的方法有效地减少了网络中平均关键链路数，特别是POSR-0在不增加拥塞率的同时减少关键链路。
4.如权利要求1所述的会计教学系统，其特征在于，所述中央处理器、触摸显示屏、身份卡读卡器、图像采集器、存储器通讯均与外部供电电源连接；
所述路由设备设置有CPU主控板，CPU主控板与网络通讯接口连接；
所述身份卡读卡器包括学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端；所述学生移动终端、老师移动终端、家长移动终端均与中央处理器无线连接。
5.如权利要求1所述的会计教学系统，其特征在于，基于无线传感网和嵌入式网关的实训系统包括：无线传感网节点、专用网关机、ARM开发板、PC平台和智能手机；
无线传感网节点，由51单片机系统和2.4G射频模块构成，用于采集处理多路传感器信息；
专用网关机，与无线传感网节点连接，用于实现与IP网的互联，以及对各传感网节点的配置管理；
ARM开发板，与专用网关机连接，用于实现通过ARM开发板对各无线传感网节点的智能化浏览和监管；
PC平台，与专用网关机连接，用于实现通过PC平台对各无线传感网节点的智能化浏览和监管；
智能手机，与专用网关机连接，用于实现通过智能手机对各无线传感网节点的智能化浏览和监管。
6.如权利要求5所述的会计教学系统，其特征在于，专用网关机是嵌入式系统，实现Zigbee—IP的协议转换和传感网管理；
无线传感网节点由51单片机系统和2.4G射频模块组成。
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