基于物联网的学生公寓门禁管理系统的设计

目前高校的校园越来越大，高校的学生也越来越多,许多学 生利用晚上时间在校外勤工助学，或者晚上突然生病需要到医

2总体设计要求及目标研究设计一个基于物联网的学生公寓管理系统，该系统主要

院检查、挂点滴等原因，因此返校时间超过学生公寓关门时间，甚 分为上位机设计和下位机设计两个部分，如图1所示。至部分同学可能凌晨才能返回宿舍，导致学生公寓管理老师工

作难度增大，经常需要半夜起床开门，而且也能难统计晚归学生 的信息。因此高校迫切需要设计开发一个具有安全可靠、并且可以

方便快捷的门禁系统，利用这个系统可以使得学生公寓管理更 加方便管理，同时为了适应信息时代的需要，保证学校公寓内部 的安全性，满足学生的需求。由于物联网技术在全球迅速普及，因此利用物联网技术、

WEB技术、单片机技术设计一个学生公寓门禁管理系统也水到上位机实现晚归人员信息的录入和查询功能，下（转下页）1中可以看出测试结果基本满足原设计要求，证明该方案煮饭 1的测试结果表明，基于互联网+智能电饭煲达到了设计目标，

功能具有可行性。同时运用树莓派开发板的网络功能，实现了 并且具有易于操作的特点,人机界面友好，在进行深入的产品 对电饭煲的远程控制，并且能够记录相关的米水比，可以为下 设计后能够进行商业化推广。一次煮饭提供参考值。表1实际测试方案以及测试结果R>Rmax （即水少）

5结论基于互联网+的智能电饭煲控制器以树莓派作为开发平 台，融入Arduino作为数模转化的模块，达到了将重量、温度、液 位传感器共同使用的目的,使得该电饭煲具有了精确的测量方 式,并通过显示屏、外接的扬声器等输出设备，使得提醒装置变

R/ftnax （即水少）

（即水多） Rnri.rKR'CRnax （即水

容器内有水）R和H同时H不为0 （即 同时H为0（即容器 同时H不为0（即 多）同时H不为0（即

温度温度T大于等于设定Mt容器内有水）内无水）容器内有水）煮饭工序进行中提醒用户饭已经煮好。提醒用户水量过多煮饭工序进行中得便利。采用人为判断和机器记忆相结合的方式实现了能煮

煮饭工序进行中测试通过温度T小于设定温度t提醒用户加水提醒用户加水测试通过提醒用户水量过多出满足不同口味人群要求的目标，利用网络交互功能，实现了 对其进行远程控制,设定其开启的时间等功能的目的。测试结果测试通过测试通过参考文献4讨论[1] 宋艳丽.基于FPGA的智能电饭煲的制作[J].黄冈职业技术学

针对现有电饭煲的功能进行改进,能够自动地计算米水比, 院学报,2016（5） :97-100.采用与以前存储的值进行比较，实现了在煮饭前智能地判断米 [2] 徐广红，朱洋.一种智能做饭机的设计与研究[J].机械设计与制

水比是否合适，通过人机接口提示人们是加水还是倒出部分 水,在煮饭前能使所加米和水的比例控制在适当的范围，保证

造,2016⑶:240-246.⑶马亚飞，邓忠平，黄华松，常林.基于智能语音的人机交互方案 设计与实现[J].广播电视信息,2014（1）:67-69.煮出可口的米饭。为了记载不同人对米水比的不同要求，本文 采用了人为判断和机器记忆相结合的方式来达到这一目标，即

[4] 麻百忠，李小辉,钟石刚.语音功能妁智能电饭煲控制器的设计

当人们对所煮出的饭满意时按一下按钮,机器即自动记下本次 的米水配比,从而在下一次煮饭时就采用记忆的米水配比来提

[J],山西电子技术,2006（5）:70-71.[5] 杨素君，廖玉彬，许晓笛，李松宇，庄欣然.基于手机短信控制

的智能电饭煲的研究[J].物联网技术,2014（9）:72-75.示煮饭者加水还是倒水，直至满足要求。当有更好的煮饭效果 时还可以按照上述方式继续更新米水配比，达到智能化的机器

⑹王莹，张大波.嵌入式无线智能家庭网络的远程控制[J].微计算 机信息.2008（23）:48-50.作者简介：严帅（2000,12,20-）,男,籍贯：湖北、高中三年级。学习效果。由于选择了树莓派和Arduino的开发平台,不仅具 有智能煮饭，而且还具有自动语音和文字提醒功能。由于设计 的智能电饭煲基于互联网平台，因此具有网络通信能力。从表

2019.08科学技术创新-73 -位机实现门禁功能，具体分为：WIFI⑴计算机系统能够输入并存储当晚未归学生的班级、学号、

—模块姓名、寝室号等数据，并能查询未归学生的信息，根据下位机传 ~屜机开门甌k——8253弟 制器——» LCD显示模块 |送过来的信息将未归学生信息改为晚归信息，并具有查询功能。(2)晚归学生能够任意选择以下一种开门方式：① 通过安装在宿舍楼门外的电子键盘开门；「电子键盘输入模块|二维码扫描模块校园卡RFID模块［② 通过校园卡开门；③ 通过手机扫描二维码开门。图3下位机硬件总体框图⑶当使用电子键盘开门时，晚归学生需要使用键盘输入学

(2) 晚归学生可通过4x4矩阵式电子键盘输人模块输入自

号及寝室号，当学号、寝室号与计算机系统登记的未归学生名单 己的学号、或通过手机扫描二维码、或直接用校园卡刷卡等形

符合时，系统开门,否则不开门；式将信息发给控制器。控制器将学号等信息通过WIFI模块发 (4) 当使用校园卡开门时，晚归学生只需在读卡器端刷卡，当 给上位机进行查询，若查询到该晚归学生是本幢学生公寓的学 校园卡信息与未归学生名单符合时，系统开门,否则不开门；生，则给舵机开门模块发出开门命令，若未查询到学生信息，则不

(5) 当使用手机扫描二维码开门时，晚归学生只需使用手机 开门。扫描大门的二维码图案,就可在手机端输入学生信息，当信息与

(3) LCD128 x 液晶屏能够显示晚归学生的学号输入情况、 未归学生名单信息符合时，系统开门,否则不开门；开门情况等信息，其界面设计仿真图如图4所示。(6) 当晚归学生通过上述开门方式回宿舍后,计算机系统自

LCD1动将未归信息改为晚归信息，并记录晚归时间，以便于日后考 PG128F勤。3上位机设计第17采用WIFI技术实现下位机与上位机的数据通信，数据通信请输幢学生公寓 内容主要包括:晚归日期、晚归时间、学生公寓号、晚归学生ID 号(学号)、寝室ID号、班级ID号等信息，然后通过ADO.NET将

1703101718A学号 采集到的数据保存到上位机数据库中。信息正确 开门

上位机系统开发基于SQL SERVER2008R2数据库，系统所 涉及的用户为:系统管理员和公寓管理员，因此系统的登录者账

号和功能也应分为两类，其软件功能模块框图如图2所示。I上位机W云眉W莎］图4 LCD显示仿真图］公寫管也员畫录I结束语文中提出了一种基于物联网的学生公寓门禁管理系统的设

I「卓出本幢4巫公丽f计方法，通过物联网技术、WEB技术、WIFI技术、单片机技术、电 归学生信息的统计表子技术实现高校学生公寓门禁管理系统。另外，文中还说明了上

图2上位机软件功能模块框图位机和下位机的模块构成和实现方法。经过实际应用测试，该系

3.1系统管理员账号和功能统能够非常方便晚归学生回学生公寓、能够方便公寓管理员进 ① 可以给高校各幢公寓分配管理员账号信息及初始密码；行晚归学生的信息登记、查询和管理，具有较高的应用价值。② 若公寓管理员忘记密码，可重置公寓管理员密码信息，参考文献3.2公寓管理员账号和功能［1］ 韩改宁，韩丽娜,张清文.基于arduino开发平台的学生宿舍门

① 能够修改密码；禁系统的设计［J］.单片机与嵌入式系统应用,2016(9).② 能够根据寝室号、日期、学号、姓名等信息查询本幢学生 ［2］ 陆璐.物联网中RFID智能门禁系统研究［J］.信息技术,2013(7).公寓晚归、未归学生信息；［3］ 刘裕舸.单片机门禁系统的设计与研究［J］.电子测试,2016(7).③ 能够生成并导出本幢学生公寓晚归学生信息的统计的 ［4］ 孟伟冬，阮水清，周旋.RFID和ETC技术在门禁系统中的应用 EXCEL表格。［J］.计算机时代,2013⑵.4下位机设计作者简介：叶钢(1978-),男，讲师，主要研究方向为单片机、嵌

下位机的核心釆用CC253O单片机，利用RFID技术、WIFI 入式系统，技术、二维码技术、电子技术实现对晚归学生信息的查询、控制.

其硬件设计框图如图3所示。(1)下位机控制器采用CC2530控制器，能够采集3路输入信

号：电子键盘输入、二维码扫描输入、RFID模块输入，通过

LCD 128 x 液晶屏进行显示，通过WIFI模块与上位机进行数

据通信，查询并记录晚归学生的信息，并根据上位机反馈回来的 信息确认是否开门。