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刍议物联网在学生宿舍洗澡间的应用

发布时间:2019-01-08 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    刍议物联网在学生宿舍洗澡间的应用作者: 徐辉增   摘要: 针对大学校园中学生洗澡间使用拥挤,但又无法二十四小时开放,使用效率低下等问题,提出利用网络、通讯、射频自动识别RFID、传感器等物联网技能来实现智能学生洗澡间的动态、高效、合理的管理,解决大学生洗澡拥挤的问题。
  Abstract: For the problems which the use for students' bathroom in university campus is crowded, the bathroom can not be opened for 24 hours, and use inefficient is low, this paper proposed to realize dynamic, efficient and reasonable management of the smart student bathroom by using network, communication, radio frequency identification RFID, sensors and other complex networking technologies, so as to solve the problem of crowded bathing for college students.
  关键词: RFID;传感器;物联网
  Key words: RFID;sensor;Internet of Things
  中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)31-0197-03
  1 物联网概括
  物联网是在现代计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通讯等技能,构造一个覆盖万事万物的网络世界。在这个网络中,物品(商品)之间可以互相进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技能,通过现代互联网来实现物品(商品)的资料信息的互联与共享,对物品(商品)可以利用传感技能、RFID技能、无线数据通讯技能和网络技能进行自动抑制,具有较强的智能性。
  当然,物联网也能够具体解释为把感应器及一些设备嵌入和装备到电网系统、交通系统、桥梁、隧道等建筑系统、供水系统、油气管道系统等各种物理系统中,然后与现有的互联网整合起来,实现人类生活系统与物理系统的整合,变成物联网系统。在整个物联网系统中,存在能力超级强大的中心计算机群,可以对物联网系统中的人员、机器、设备和基础设施进行有效的管理和智能抑制。
  通过物联网技能,人类可以以更加精细和动态的方式进行生产、生活的管理,达到“智能化”状态,提高资源的利用率,方便人们的生活,并在很大程度上改变了人类的生活方式。
  比如,通过物联网技能,能够实现物与物或人与物之间的智能化,非常于遥控,也能够通过计算机网络对空调、电灯等家用电器的开关进行抑制,从而实现节能。这样就能够坐在办公室里,通过计算机网络就能够遥控打开家里的窗户透气,当然还能够让电饭锅与计算机网络相连,在你出差到家之前通过计算机网络让家里的智能电饭锅就提前煮饭,未来的物联网将会彻底改变我们如今的生活方式,并在节约能源方面将作出巨大的贡献。
  2 物联网中的关键技能
  2.1 物联网感知技能[1] 物联网主要包括各种信息传
  感设备,如射频(RFID)装置、全球定位系统、红外线感应器、无线传感器网络、激光扫描器、遥感系统等,其目的是让入网的物品具有感知能力,从而实现物品的远程操控,造就一个智能的生活体系。
  物联网主要选取传感器技能实现对物体的感知和识别功能,传感技能是关于敏感元器件及传感器的设计制造、测试、应用的综合性技能,是构成现代信息化技能和自动化技能的主要支柱之一,由于传感技能与物联网的建设亲密相关,因此,传感技能水平的高低不但直接影响信息技能水平,而且还影响信息技能的发展与应用。
  2.2 物联网通讯技能 物联网实现的是物理世界、虚拟世界、数字世界与社会世界之间的交互。典型的物联网通讯模式主要分为“物与物”和“物与人”的通讯模式,“物与物”通讯模式主要实现“物”与“物”在没有人工介入的情况下实现“物”与“物”之间的信息交互,“物与人”通讯模式主要实现“物”与“人”之间的通讯交互。
  2.3 物联网网络技能 无线通讯技能是促进物联网发展的主要动力,尤其是3G、3.5G、MMDS(宽带固定无线接入)、WiMax(全球微波接入互操作系统)、WLAN(无线局域网技能)、WSN(无线传感网络)、UWB(超宽带无线接入技能)等。此外物联网发展还需要考虑分布式存储系统、定位和追踪系统、编址、寻址方式以及数据挖掘和服务等相关的网络和通讯技能。
  2.4 物联网数据处理技能 物理世界的数字化将使通讯网络上的数据量急剧增加。物联网的发展,必然会带来海量信息的数据存储和智能化处理的问题。因此,迫切需要更好的数据处理方法和机制来实现数据的查询、获取和相关处理。目前出现的“网格计算”、“云计算”等技能都将是物联网海量数据处理的强大后盾,必将大力促进物联网的发展。
  网格计算是利用互联网把分散在不同地理位置的计算机组织成一个“虚拟的超级计算机”,每一台参与计算的计算机便是其中的一个“节点”,而整个虚拟的超级计算机是由成千上万个“节点”组成的“一张巨大的网格”,所以这种计算方式称为网格计算。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两大优势,一个是数据处理能力超强;另一个是能充分利用网络上闲置的处理能力。大略的讲,网格是把整个计算机网络整合成一台巨大的超级计算机,实现计算资源、数据资源、知识资源、存储资源、信息资源、专家资源的全面共享。网格计算的主要目的是设计一种可以提供以下主要功能的系统:提高或拓展企业内所有计算资源的使用效率和利用率,可以解决从前由于计算、数据或存储资源的短缺而无法解决的问题而满足最后用户的需求。   云计算的目的是给哪些需要进行金融企业分析,传输医疗信息甚至进行计算机游戏的互联网用户带来超级计算能力。云计算常常使用普通的个人用户计算机实现。
  2.5 物联网平安技能 计算机网络可能给物联网带来的不平安因素主要有以下几个方面:
  ①无线Ad hoc应用的威胁。无线网络是物联网技能发展的关键技能,Ad hoc是通过移动节点之间的相互协作进行网络互联,不依赖任何固定的网络设施与设备,入侵者能够基于某种假如的信任关系作为入侵协作的节点。
  ②网络漫游的威胁。因为无线网络中的抨击者不需要寻找抨击的指标,抨击的指标会漫游到抨击者所在的区域,所以常常在用户不知情的情况下,信息就可能被窃取或窜改,服务也可能被拒绝。
  ③物理平安。无线设备的一个特有的威胁便是很容易被窃或丢失,这样盗窃者就能够访问企业的内部网络的Email做服务器和文件系统。
  ④网络本身的威胁。无线网络的信道是开放性的信道,会带来信道内的内容被窃听、窜改和通讯双方的身份被假冒等许多不平安因素。
  物联网的平安机制能够从以下几个方面加强:
  ①认证和访问抑制。对用户访问网络资源的权限进行用户身份认证、口令加密、更新和辨别、设置访问权限等多级认证和访问抑制。
  ②数据加密。对数据加密,保障信息被抨击者截获后不能被破译而达到保护数据的目的。
  ③立法保护。通过法律手段建立完善的物联网保护机制。
  3 物联网在学生宿舍洗澡间的应用
  大多数学校学生宿舍的洗澡间大局部都是一些公共的洗澡间,一般都是在限定的时间内开门,由于学生数量对照大、在集中开放时间内变成拥挤现象;收费标准也不过几多钱一次,这样造成水资源的浪费。鉴于上述现象,我们利用物联网技能实现无人看管的洗澡间。
  3.1 学生宿舍洗澡间物联网系统的事务原理 宿舍洗澡间系统通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)相连接,进行数据交换。系统的基本事务流程是:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当射频卡进入发射天线事务区域时产生感应电流,射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号,经天线调节器传送到阅读器,阅读器对接收的信号进行解调和解码,然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和抑制,发出指令信号抑制执行机构作出相应的动作。
  3.2 宿舍洗澡间物联网系统的功能 通过物联网技能实现宿舍洗澡间无人看管,二十四小时开放式的现代化洗澡间,洗澡间根据天气自动调节抑制洗澡间的室内温度;使用智能IC卡刷卡计费,时间能够精确到秒,费用能够精确到分。
  3.3 宿舍洗澡间物联网系统的组成 宿舍洗澡间系统有由水控器、电磁阀、24V电源箱、发卡机、温度传感器、网控器联合计算机组成。
  3.4 宿舍洗澡间物联网系统的特点
  ①插卡流水,拨卡停水,适合使用的习惯。显示卡中余量,插卡开阀计费(卡中有余量的情况下),拔卡关阀中断计费,卡中余量用完自动关阀。
  ②使用Mifare 1非接触IC卡,适合ISO1444 3A国际标准,选取一卡一密的方式,保密性相当好。IC卡内有16个扇区,每个扇区有独立的密码和存储空间,能够实现一卡多用。如食堂收费,考勤管理系统,门禁管理系统和淋浴收费共用一张卡。
  ③水控器既可脱机使用,也可与管理计算机联网使用。在脱机使用时通过设置卡和汇总卡与计算机传递数据。即使是与计算机联网的系统,计算机也能够随时关机,水控器平时事务在脱机状态。计算机的作用是参数传送和下载消费数据。
  ④大容量的存储空间,水控器在脱机情况下可存储9600条消费记录。
  ⑤系统数据具有良好的可靠性,IC卡记录的数据具有多重数据校验,系统具有自动的防锁卡的功能,即使在相当恶劣的使用条件下(比如频繁的拔卡)也不会出现锁卡或数据混乱。
  ⑥良好的平安性,供电电压为直流24V,属平安电压,不会产生触电,电源供电电箱带短路和漏电保护功能。
  ⑦计费精度:计时精度,最小计时单位:1秒。
  ⑧计费精度:最小计费单位:0.01元。
  ⑨水控器自带时钟芯片,每笔消费数据都带有消费的时间。可实现每张卡每个月免费定额用水,超过定额时收费的功能。
  ⑩供电电压:DC24V。
  {11}事务温度:0℃~70℃。
  {12}通信方式:RS485。
  {13}读卡距离:5厘米。
  3.5 宿舍洗澡间物联网系统的优点
  ①使用者按需用水,科学计费,有效节约了宝贵的水资源。
  ②多用水需多付费,相对来说,使用者入浴时间削减,提高了洗澡间使用周转率,非常于浴室扩大了使用面积,有效的解决了学生洗澡间拥挤现象。
  ③计费正确,有效的保证使用者的利益,避免原来大锅饭的形式用多用少一个样(如一次2元,一次1.5元)。
  ④刷卡供水计时收费,刷卡起初计费,卡离开机器时停水结帐,正确快捷。
  ⑤非接触式射频卡刷卡控水,方便可靠。
  ⑥提供各种形式报表输出,便于统计、分析。
  ⑦可接入任何一卡通网络系统,如食堂收费系统,考勤管理系统,门禁管理系统和洗澡收费系统,充分保护用户资源。
  4 结论
  本系统选取了射频识别技能(RFID)[2]、无线网络技能、传感技能,利用自动化设备、高校智能宿舍洗澡间系统实现无人看的管现代化洗澡间管理,系统平安可靠,运行稳定,同时解决了宿舍洗澡间的拥挤现象并且节约水资源。
  参考文献:
  [1]宁焕生.RFID重大工程与国家物联网[M].北京:机械工业出版社,2010:149-172.
  [2]丁远,柴思峰.基于物联网智能停车管理系统的应用研讨[J].轻工科技,2012(3)65-66.
  [3]李海燕.物联网技能及应用浅析[J].科技信息,2011(18).
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