ZigBee技術在計算機實驗中心智能管理中的應用

張皓瑜 王梅

摘 要：隨著時代的發展與技術的進步，依靠實驗室管理人員的實驗中心傳統運維管理模式的弊端已逐漸凸顯。將物聯網技術運用于實驗中心的運維管理中，能解放人力投入、提高管理效率。由此，本文將ZigBee技術應用于計算機實驗中心智能管理中，從而使實驗中心的管理從傳統的高人力投入模式向智能化管理模式轉變。

關鍵詞：物聯網;ZigBee;實驗中心

中圖分類號：TP308文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）16-0028-02

Abstract： With the development of the times and the advancement of technology， the shortcomings of the traditional operation and maintenance management model of the experimental center relying on laboratory managers have gradually become prominent. The application of Internet of things technology in the operation and maintenance management of the experimental center can liberate human investment and improve management efficiency. Therefore， ZigBee technology was applied to the intelligent management of computer experiment center in this paper， which made the management of experiment center change from the traditional high manpower input mode to the intelligent management mode.

Keywords： internet of things;ZigBee;Lab

高校計算機實驗中心的日常任務往往比較重，除了需要開展常規的信息技術類課程授課外，還要承擔在課余時間對學生自主學習開放、計算機類課程無紙化考試以及學校上機部門下達的其他任務等。計算機數量多、管理人員少、日常任務重是實驗中心在管理中存在的主要問題。

隨著互聯網技術的不斷發展，物聯網技術也隨之成熟起來。在實驗中心利用物聯網技術輔助管理人員進行日常運維管理，可以降低人力成本，提高管理效率。使用基于ZigBee技術的傳感器網絡布網，不僅能有效地在溫濕度檢測、電壓檢測、煙霧檢測、漏電漏水檢測等方面輔助管理人員及時了解實驗室安全方面的狀況，還能在門窗開關、電源開關等日常運行方面進行智能化管理[1]。

1 ZigBee技術

ZigBee技術是采用IEEE802.15.4規范的無線連接協議，具有低功耗、低成本、短時延、高容量、高安全等特點。

作為在物聯網技術中被廣泛使用的一種無線通信協議，ZigBee技術功耗極低，節點往往依靠一顆紐扣電池就能提供近2年的電力需求，使投入成本極低。除此之外，在構建網狀型拓撲解結構時，ZigBee技術還能提供強大的Mesh組網能力，支持更大范圍的無線布網[2]。ZigBee網狀Mesh組網示意圖如圖1所示。

2 實驗中心智能化管理框架設計

研究者利用ZigBee技術組建傳感器網絡，并通過物聯網方式實現對計算機實驗中心的智能化管理，從功能設計的角度出發，將物聯網構建智能化實驗中心劃分為三個層次，如圖2所示。

第一，數據采集層。數據采集層是整個智能化管理的最底層，由大量的傳感器組成，負責采集各項數據，傳感器間通過ZigBee技術進行組網[3]。

第二，網絡層。網絡層是中間層，負責串聯整個環境中的網絡設備，并將數據采集層收集到的原始數據轉發給服務器進行處理;同時，對應用層接收到的指令進行處理及轉發。

第三，應用層。應用層是直接面向用戶的層，負責將后臺服務器處理后的數據通過短信、APP消息等方式傳遞給實驗室工作人員，同時也可接收實驗室工作人員的指令。

3 實驗中心智能化管理的應用

對智能化的應用而言，所有的控制皆依靠于傳感器網絡，傳感器處于數據采集層，負責基礎數據的收集，需要對實驗室環境進行實時監測。以單個實驗室為例，為了保證檢測數據的準確性，需要對各個傳感器的安裝位置進行設計。

第一，水浸傳感器。水浸傳感器負責采集實驗室內有無漏水現象，可在靜電地板下選點進行安裝;如果實驗室位于建筑物的頂樓，也可在天花板的易浸水位置安裝，以便第一時間發現實驗室浸水漏水現象[4]。

第二，煙霧傳感器。煙霧傳感器負責采集實驗室內的消防隱患，將可能出現的火災消滅在萌芽階段，可在天花板處進行安裝。

第三，門窗傳感器。門窗傳感器負責采集實驗室的門窗開啟與關閉狀態，幫助實驗室工作人員實時了解實驗室狀態。該類傳感器安裝在實驗室的入口門上以及窗戶上，實時監測門窗的狀態。

第四，監控裝置。監控裝置負責采集實驗室實時畫面，可在實驗室內的四周頂部進行安裝[5]。

除上述舉例之外，還可搭配物聯網開關面板，用于集中控制實驗室的燈光開啟與關閉。在應用軟件方面，可使用傳統的Kaa IoT Platform、WSO2等開源平臺進行二次開發，也可使用目前國內主流的AIOT開放平臺進行軟件端的構建。

4 結語

智能化管理的目的是讓實驗室工作人員從繁忙低效的實驗室日常管理中解放出來，將更多的精力投入實驗教學與科研。利用物聯網技術能很好地達到解放勞動力、提升工作效率的管理目的，通過ZigBee組網將實驗室狀態數據化，既保障了實驗室運維的穩定、安全，又使實驗中心高效運行，更好地為實驗教學服務。

參考文獻：

[1]丁承君，劉強，馮玉伯，等.基于物聯網和邊緣計算的高校機房在線監測[J].計算機工程與應用，2018（21）：257-264.

[2]郭國.計算機技術和網絡技術在機房管理中的應用探析[J].電子制作，2017（4）：64.

[3]徐海明，陳晴，高婷.基于物聯網2.0下的機房智能管理系統[J].現代計算機（專業版），2018（35）：95-98.

[4]唐培，劉雅，瞿雨秋，等.基于物聯網技術的智慧教室管理系統設計[J].現代鹽化工，2019（3）：43-44.

[5]簡磊，楊建.基于物聯網的教室智能管理系統[J].數碼世界，2018（9）：199.