物联网校园平台的基础架构的建设策略

　　物联网平台是指把各类物联网传感设备，如过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器、嵌入式通信模块、摄像头等组成一个物联网网络，并且将所获取的物理世界的各种信息收集起来，经由通信网络的传输，到达一个可以提供数据交流和信息处理的平台上，而用户通过这样一个平台获得了智能化的解决方案[1]。
　　目前，物联网已有部分应用进入了高校的信息平台，如“一卡通”、智能电表、校园安防系统等，但是这些应用都是一个个孤独的、分散的信息孤岛，没有形成一个有效的整体，而相互之间的数据也没有完整的结合在一起，没有构建一个完整的物联网整体系统[2]。
　　针对物联网的技术特点和现在校园信息化网络存在的不足，物联网平台的搭建是非常有必要的，本文通过对校园物联网的研究，设计了一种基于物联网的信息平台架构，希望可以为校园物联网平台运行和管理提供更好的模式和体系架构的探索性研究，同时可以带动物联网技术的研究及其在其它重要领域的广泛应用。
　　1 平台搭建环境
　　整个环境力求高效简洁开源，所以选择LAMP组合。即是用Linux作为操作系统，Apache作为Web服务器，MySQL作为数据库，PHP（部分站点也使用Perl或Python）作为服务器端脚本解释器。由于这四个软件都是开放源代码软件，因此使用这种方式不用花一分钱就可以创建起一个稳定、免费的站点系统。MySQL加PHP的配对在互联网上的应用相比LAMP来说更为常见。
　　服务器上选择Ubuntu Server 12.04 LTS 64bit。Web服务器选择Apache的原因是它的源代码开放、有一支开放的开发队伍、支持跨平台的应用（可以运行在几乎所有的Unix、Windows、Linux系统平台上）以及它的可移植性等方面。数据选择MySql开源数据库。MySQL是一种关联数据库管理系统，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。MySQL的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。PHP是一个应用范围很广的语言，特别是在网络程序开发方面。一般来说PHP大多在服务器端运行，通过运行PHP的代码来产生网页提供浏览器读取，此外也可以用来开发命令行脚本程序和用户端的GUI应用程序。PHP可以在许多不同种的服务器、操作系统、平台上运行，也可以和许多数据库系统结合。最重要的是PHP可以用C、C++进行程序的扩展[3]。
　　2 平台模块构成
　　整个平台分为3大部分：基础信息、设备信息和校园管理。如图1所示。
　　2.1 基础信息
　　基础信息是整个平台的基础，它包含了地址信息、用户信息、系统安全等部分。
　　地址信息包括了学校的校区、教学楼、教室、寝室楼、寝室等信息，里面的主要信息是学校的基本环境情况，便于确定设备安装地址以及管理范围。如：教室信息里面就应该包括教室大小、教室容纳学生人数、教室课程安排情况等。
　　用户信息包括了学生信息和教师信息，里面的主要信息是学生和教师的基本信息情况，用来确定用户身份及权限。并且通过专用接口和校园网对现有学工、学籍等系统实现数据交换，保持数据一致性。
　　系统安全主要是针对平台安全认证授权有着详细的设置，根据不同角色赋予不同权限。
　　2.2 设备信息
　　设备是整个平台正常工作的基石，在设备信息部分中，主要是包括设备安装及设备查询两部分。
　　设备安装主要包括所有具有物联网工作设备的安装情况，用于统计校内物联网点数及物联网设备正常工作情况。
　　设备查询主要是包括具体物联网设备的工作情况，用来对某一个物联网设备的工作状况、使用情况的查询。
　　2.3 校园管理
　　校园管理部分是平台的实际操作部分也是平台的核心部分。在这部分中，通关物联网的技术。我们可以具体对某一个物联网应用设备进行管理。如灯光管理，在教室里面的灯，我们可以在平台终端根据不同的季节来调整它自动开灯和关灯的时间。
　　3 用户界面及数据库设计
　　本层是直接展示给最终用户的进行操作的接口，设计原则是简单易用，不会造成使用上的困惑，尽量减少误操作的可能性。在前端构架上采用HTML5+jQuery+ Twitter Bootstrap CSS的组合，充分利用现有最新技术，提高响应速度以及多设备的不同屏幕大小适应性。
　　数据库是服务器端的核心，数据库设计的合理与否对系统的制作有着至关重要的影响。系统的一大基本功能就是检索，主要包括用户信息检索、教师课表检索、教室课表检索、空闲教室检索、设备状况检索等。
　　本系统使用MySQL数据库，与Apache服务器和PHP语言形成黄金组合，在该作品网站建设中充分体现了其体积小、速度快、总体成本低，尤其是开放源码这一特点。
　　将采集到的信息存放在数据库中，对数据进行处理并用于查询，得到用户最终满意的结果。数据库的详细设计如图2所示。
　　4 自动处理系统与信息采集网关
　　自动处理系统设计用于紧急事件以及突发情况，可以根据预先设定的紧急预案流程，自动处理事件。例如收到火警信息：一旦系统侦测到某火警点报警，立即告警并发送所处大楼疏散信号，启动疏散引导系统，提示关闭防火隔离门。
　　在底层构建实时信息采集系统，通过通讯网关，连接至Internet上的各个设备（无线3G或者有线方式），采用TCP/IP协议，稳定可靠。
　实时信息采集系统在后台定时自动请求各个设备状态，如果设备无响应，或者返回错误状态，系统主动上报，反映至管理平台，有助于快速排错，使系统稳定运行。也可以在管理平台手动直接采集设备实时信息，提高诊断准确率，以及了解设备运行状态。
　　5 处理流程
　　下面通过监测控制校园路灯为例，介绍平台对终端的控制流程。
　　在实际工作中，当路灯突然出现故障不能亮启的时候，传感器接收到电流的异常变化，这时候它就发出一个异常变化的信号并且连同自己的网络地址通过校园网送达学校的物联网平台。
　　而在平台中，平台判断异常变化的情况给出结论显现出来，这时操作员根据给出的结论来对路灯进行处理。
　　登陆平台之后，进入[校园管理]=〉[路灯管理]界面。校园网内所有路灯都显示在页面。第一列是路灯编号；第二列是路灯的地址，便于发现问题之后找到问题路灯，进行维护；第三列是当前路灯状态， 表示正常工作，而 则表示路 灯需要维护；第四列可以对正常的路灯进行开关控制，而异常的路灯则给出诊断按钮，用于诊断异常信息。
　　5.1 开关控制
　　当需要控制路灯开关的时候，点击控制栏的开或关按钮，平台找到所需控制设备的ID号，确定网络地址，根据协议往目标地址发出控制指令。目标设备获得指令之后做出相应控制，成功之后返回成功信息。平台获得成功信息之后刷新界面，显示控制成功提示信息。
　　5.2 异常诊断
　　针对异常备我们提供了诊断功能，点击控制栏诊断按钮，平台找到所需控制设备的ID号，确定网络地址，根据协议往目标地址发出诊断指令。目标设备获得诊断指令之后开始探测设备状态，完成之后返回设备状态信息。平台获得信息之后刷新界面，显示设备诊断信息。
　　6 结束语
　　传统的校园网络平台只是单纯的平台来访问学校的应用系统和资源。而基于物联网技术的智能平台，除了传统意义上的平台访问更具有了智能管理模式，人们使用平台通过网络对终端设备进行控制。终端设备也可以通过网络发终端数据发送给平台。这样就达到了物与物、物与人、人与人通过网络管理的功能。
　　[参考文献]
　　[1]钱志鸿，王义君，等.物联网技术与应用研究[J].电子学报，2012年第5期.
　　[2]李卢一，郑燕林，等.物联网在教育中的应用[J].现代教育技术，2010年第2期.
　　.《重庆工学院学报（自然科学版）》，2008年05期.