課題研究背景和意義

【摘 要】文章在基于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)的定義、內(nèi)涵、特征把握的基礎(chǔ)上，分析了校園物聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于ZigBee技術(shù)的“智能校園”體系結(jié)構(gòu)，對(duì)“智能校園”的建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行了深入探索。

【關(guān)鍵詞】ZigBee 物聯(lián)網(wǎng) 智能校園 RFID

基金項(xiàng)目：陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院校級(jí)科研基金項(xiàng)目支持。

ZigBee技術(shù)

ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線(xiàn)連接。有自己的無(wú)線(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很低的功耗，以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，和目前的通信方式相比具有通信效率高等優(yōu)點(diǎn)。ZigBee技術(shù)的發(fā)射功率低，非常省電； ZigBee協(xié)議免專(zhuān)利費(fèi)，工作于免付費(fèi)頻段，成本較低；通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活時(shí)延短；一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。此技術(shù)在工業(yè)控制、醫(yī)療監(jiān)控、安防領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)定位等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

RFID技術(shù)

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。可通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫(xiě)、非可視識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。RFID 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。RFID 技術(shù)應(yīng)用于物流、制造、公共信息服務(wù)等行業(yè)，可大幅提高管理與運(yùn)作效率，降低成本。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）由美國(guó)MIT大學(xué)提出，早期的物聯(lián)網(wǎng)是以射頻識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)的物流網(wǎng)絡(luò)，但隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵發(fā)生了很大的變化。目前，物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等，在物理世界實(shí)體的部署中具有一定的感知能力、計(jì)算能力和執(zhí)行能力的嵌入式芯片和軟件的集合，是其成為智能的物體。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)信息采集、傳輸和處理等能力，從而實(shí)現(xiàn)了物與物、物與人之間的互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)是新興的通信應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)是嵌入式軟件、RFID、傳感器及傳輸數(shù)據(jù)計(jì)算領(lǐng)域上。

“智能校園”體系構(gòu)架

智能校園體現(xiàn)信息時(shí)代的特征，標(biāo)志著速度和效率。智能型校園具有完善的通信網(wǎng)絡(luò)提供工作的速度和效率。ZigBee技術(shù)和其他技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，目前世界范圍內(nèi)的各大公司、企業(yè)都相繼投入到對(duì)ZigBee技術(shù)的研究當(dāng)中，此技術(shù)的研究應(yīng)用能夠?yàn)槲覀儙?lái)很大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。ZigBee作為一種新興的短距離、低速率、低功耗的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，非常適合設(shè)計(jì)智能校園的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN。

1.智能自動(dòng)點(diǎn)名系統(tǒng)。目前大部分學(xué)校教師在上課前均采用點(diǎn)名制考勤，一是為了督促學(xué)生充分利用上課學(xué)習(xí)時(shí)間，再者為了保證學(xué)校在校期間的安全。但教師點(diǎn)名考勤制度除了浪費(fèi)時(shí)間外還存在著弊端，例如，剛開(kāi)始上課時(shí)有的學(xué)生為了應(yīng)付點(diǎn)名而到課，而在下課休息時(shí)又逃課，一堂課下來(lái)教師不可能多次進(jìn)行點(diǎn)名。智能點(diǎn)名系統(tǒng)能夠很好地克服以上弊端，而且不占用教室上課時(shí)間。智能點(diǎn)名系統(tǒng)由RFID電子標(biāo)簽身份卡、RFID閱讀器、ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)炔糠纸M成。在教室的入口處安裝若干RFID閱讀器，攜帶有RFID電子標(biāo)簽身份卡的學(xué)生進(jìn)入教室后，ZigBee網(wǎng)絡(luò)會(huì)將到課學(xué)生的情況通過(guò)校園網(wǎng)匯入到學(xué)校考勤管理系統(tǒng)中，表示出學(xué)生的出勤情況。上課鈴聲響后，學(xué)校考勤管理軟件會(huì)統(tǒng)計(jì)出這堂課學(xué)生的到課總數(shù)和出勤率，便于校方及時(shí)了解學(xué)生的出勤情況。

2.校門(mén)出入人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。校內(nèi)人員均佩戴RFID電子標(biāo)簽身份卡（學(xué)生卡或教師卡），在通過(guò)校門(mén)時(shí)網(wǎng)絡(luò)攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，識(shí)別到身份識(shí)別卡后報(bào)警系統(tǒng)不報(bào)警，表示進(jìn)入人員為本校人員，可以通過(guò)，同時(shí)系統(tǒng)將記錄他們進(jìn)入校園的時(shí)間，若進(jìn)入人員沒(méi)有佩戴學(xué)校身份識(shí)別卡，系統(tǒng)則自動(dòng)報(bào)警。此功能比普通的網(wǎng)絡(luò)攝像頭多了報(bào)警功能。若有校外人員來(lái)訪(fǎng)，通過(guò)對(duì)來(lái)訪(fǎng)人員身份的識(shí)別或相應(yīng)證件的掃描，此時(shí)相關(guān)職能部門(mén)的辦公室電腦會(huì)收到來(lái)訪(fǎng)人員的資料信息，相關(guān)職能人員可以即時(shí)對(duì)是否同意訪(fǎng)客進(jìn)入進(jìn)行批示。訪(fǎng)客登記的全過(guò)程將由攝像機(jī)進(jìn)行拍攝備案，并在來(lái)訪(fǎng)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄訪(fǎng)客離開(kāi)時(shí)間。校門(mén)出入人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除了具有身份識(shí)別的功能外還應(yīng)具有圖像監(jiān)控功能。

結(jié)束語(yǔ)

ZigBee技術(shù)和其他技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，目前世界范圍內(nèi)的各大公司、企業(yè)都相繼投入到對(duì)ZigBee技術(shù)的研究當(dāng)中，此技術(shù)的研究應(yīng)用能夠?yàn)槲覀儙?lái)很大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。ZigBee作為一種新興的短距離、低速率、低功耗的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，非常適合設(shè)計(jì)智能校園的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN。因此研究如何利用ZigBee實(shí)現(xiàn)以傳感器終端互聯(lián)為目標(biāo)的智能校園應(yīng)用具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院 陜西咸陽(yáng)