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作者：南通大学计算机科学与技术学院 章文骏 王锦程 石鸿斌
指导教师：顾晖 李跃华

　　作品简介

　　一、开发背景
　　校园是学校开展教学活动的范围，对教室/办公室和教师/学生的管理是校园管理的最基本、最繁杂的日常工作，目前的现状是：需要有专人对教室的使用进行管理(特别是教室的多媒体设备)，成本高、效率低;教室/办公室里没有人或是在光线很好的白天，灯依然开着，电扇依然转着，能源浪费严重。其实，目前校园管理中需要解决的问题还远远不止这些。因此，利用先进技术创新校园管理工作模式、构建绿色高效的校园管理平台成为解决校园管理问题的一个重要而且有效的途径。
　　二、结构说明
　　“校园智慧管理与服务系统”，包括数据库服务器、环境监测控制服务器、消息管理服务器和WEB服务器(见图1)，支持浏览器、客户端程序等多种服务器访问方式。　　

　　三、功能与使用说明
　　“校园智慧管理与服务系统”能根据室内的亮度、温度和人数自动控制电灯、电扇和窗户的开关;能提供基于校园网范围的无障碍实时信息交互;能提供基于路线和服务的多种校园导航服务(找路、找空教室、找办事地点等)。该系统包括：教室监控、消息互动和校园导航3个子系统。
　　(1)教室监控
　　教室监控子系统运行时，教室监控终端界面如图2所示。图(a)所示界面是教室内监控终端的界面，上面显示教室环境传感器采集到的室内温度、亮度等环境信息和教室当前的使用情况。图(b)所示界面是教室管理中心的远程监控界面，上面显示整个校园所有教室的情况。在这个界面上选择某个教室后，在打开的图(c)所示的界面上，可以对该教室的电灯、电扇等设备进行远程手动开关控制。　　

　　(2)消息互动
　　消息互动子系统提供聊天室和信息定向推送功能。用户利用聊天室软件可以利用校园网资源进行一对一或一对多的文本、语音、视频消息的交流，还可以高速传输文件。信息定向推送子模块实现了向用户组和教室监控子系统定向推送信息的功能，如图3所示。　　

　　(3)校园导航
　　校园导航子系统能提供基于路线和服务的多种校园导航服务，实现找路、找空教室、找办事地点等功能(见图4)。查到的路线在图中用红线标注。点击教学楼，可以看到实景图，，选择相应教室便可查看教室的温度、亮度、人数和该教室的课表。　　

　　平台选型说明

　　单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)

　　设计说明

　　一、设计目标
　　“校园智慧管理与服务系统” 的设计目标是构建“智慧校园”平台，将学校的各种信息直观、形象地展现在人们的面前, 能够智能监控校园教室环境，实现低碳环保;能够为用户提供个性化校园导航服务，使校园的管理与服务更加人性化、更加高效;能够充分利用校园网络资源，实现校园网内不同地点的及时通信和数据交换。借助该系统，师生不但能够及时交流信息，还可以通过个人电脑、移动设备(手机、上网本等)随时随地查看教室信息，选择自习教室。用户可以登录PC机上的客户端软件与他人聊天，并向特定用户推送信息。校园管理者也可以利用通过教室监控子系统远程管理各教室的灯、窗、风扇等电器设施，从而极大提高资源利用率，减少能源浪费。
　　二、系统功能
　　“校园智慧管理与服务系统”包括教室监控、消息互动和校园导航3个子系统。
　　1.教室监控子系统
　　教室监控子系统利用单片机作为监控模块的控制器，实现感知、控制、显示和服务功能。监控模块布设在教室内，利用射频读卡器识别人员信息，由温度传感器采集教室温度，通过光敏器件采集教室内外亮度。传感器获取的数据经过控制器处理后一方面提交环境监控服务器，供整个系统使用;另一方面，智能调节教室电灯、电扇等设备的开关状态，最大限度地减少能源浪费。同时，传感器采集到的室内温度、亮度、人数等有关信息也会通过在安装在教室内的监控显示屏上显示出来。教室管理员通过查看信息采集模块发往远程控制服务器的相关数据，解除部分或全部智能控制模式，并进入手动控制模式，开放数据讲台灯和电教设备的控制权。在教室内的控制终端也允许通过遥控器，解除部分或全部智能控制模式，并进入手动控制模式。这样，管理员在查看各教室的环境信息和设备使用状况后，可以根据实际情况通过对教室进行远程控制，为实现校园低碳环保提供了有力保障。
　　如图5所示，信息采集设备将采集到的数据进行处理更新，最终将处理完的数据交给用户终端。　　

　　2.消息互动子系统
　　消息互动子系统实现实时聊天和消息定向推送功能。实时聊天程序支持文字、语音、群组聊天，并且具有收发文件、接收系统消息等功能，是一款功能强大、使用方便的实时交流软件，为学生提供了一个信息交互的平台。消息定向推送功能可以方便教师向指定的用户组或教室推送及时信息，便于同学与老师之间的及时联系。如图6所示，管理员将信息定向推送给指定用户。　　

　　3.校园导航子系统
　　校园导航子系统实现校园导航功能，可以让用户迅速熟悉周围环境，减少寻找路径麻烦。用户不但可以通过校园二维地图进行自动寻路，还能向远程控制服务器询各教室的当前状态，为学生熟悉校园环境、寻找自习教室带来极大便利。
　　四、系统控制流程
　　1. 教室监控子系统工作流程
　　图7所示是教室监控子系统室内环境参数检测及设备控制工作流程。　　

　　2.远程控制工作流程
　　远程控制服务器启动后，系统会自动连接到数据库，然后进入监听状态。一旦有用户想服务器发送请求(查询课表、教室信息等)时，服务器立即相应该请求，将查询到的信息即时返回客户端。若是管理员想主动修改教室设备状态，打开控制台界面做相应操作便可。控制工作流程如图8所示。　　

　　3.消息互动及管理控制工作流程
　　消息互动子系统实现聊天室和消息定向推送及管理功能。消息互动及管理服务器启动后，一旦监听到有聊天室程序连接后，将转发所有的聊天数据，这样就可以对聊天数据进行实时的统计分析过滤，同时，只要管理员将推送信息交给服务器，服务器就会向指定设备推送信息。消息互动及管理控制工作流程如图9所示。　　

　　作品特色

　　“校园智慧管理与服务系统”是一款集智能导航、即时通讯、环境监测、资源管理、于一体的新型校园信息管理系统。项目选用的Qt开发软件是一个跨平台应用程序框架。它可以一次性开发应用程序和用户界面，然后将其部署到多个桌面和嵌入式操作系统，而无需重复编写源代码。而我们通过将物联网、WEB、嵌入式和RFID等先进技术完美地融合在一起，实现了校园内不同区域间的即时通信和数据交换。本系统的创新特色有以下几个方面：
　　1.信息采集
　　“智慧校园”信息系统的信息采集模块可以通过温度传感器、光传感器和RFID射频扫描仪及时有效地感知校园内各个教室的温度、亮度、人员变化等信息，并将这些信息传送到环境监测控制服务器，使得用户能够随时获取教室信息。
　　2.智能控制
　　本系统的电气设备控制单元能够根据当前教室的温度、亮度、人数信息对灯、窗、风扇等设备进行合理控制，既能节约教室的能源，又能为师生营造一个良好的环境。
　　3.智能导航
　　基于QPainter制作而成的校园导航模块是这款校园信息系统的又一亮点。相比于传统的导航方式，该模块不但能够根据用户需要找到两地之间的最佳路径，而且可以查看校园内各教室的信息状况，极大地节约了师生寻找教室的时间，提高了办事效率。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2578