物联网在校园电铃时钟系统中的应用探索

刘志云

【摘要】 近年来，电子类产品在对信息的采集、处理及传输技术有了突飞猛进的发展，物联网概念的提出更使电子产品朝着智能化、数字化、网络化的方向发展，使得人们的生产生活变得更加方便快捷，校园内用于常规教学的电子设备——电铃，也可以经过改进引入物联网技术，使每一个独立的电铃通过ZigBee技术组建无线个域网，实现网络化集中管理，在需要校正时间，或者需要调整闹铃时间时，只需要修改一个主机（服务器）的信息，然后以主机信息为参考值，通过无线网络通信的传输模式，将待修改的信息从主机传递给网络中的其他从机（客户机），从而实现网络化控制，简单快捷，节约劳力，且能保证各时钟信息完全同步。

【关键词】 ZigBee 时钟 物联网 时间校正 闹铃定时

一、物联网发展现状

物联网技术是指通过信息传感设备，对所需要监控、连接、互动的有效信息进行实时采集，处理，并通过网络，将信息传递给与之互动相关联的设备上，其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网的核心技术在于信息的采集、信息的处理和信息的传输三大领域，是新一代信息技术高度集成和综合应用，是我国战略性新兴产业的重要组成部分。

据权威分析，物联网的发展前景广阔，我国物联网已经形成了较好的产业基础，在很多行业发挥了积极的效果，在互联网+的时代，物联网将与传统的企业深度融合和渗透，催生出新的业态和应有，并带来多个行业的彻底变革，真正改变了人们的生活和生产方式，带动亿万级的产业发展，成为产业革命的重要的推动力。

自2013年以来，传感技术、云计算、大数据、移动互联网融合发展，全球物联网应用已进入实质推进阶段，我国也初步建立了“纵向一体”的物联网政策体系，并形成了较为完整的物联网产业体系，拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。构建了“质量好、技术优、专业性强，成本低，满足客户需求”的综合优势，持续为客户提供有竞争力的产品和服务。物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一。无论是谋求转型的传统企业、大众创业者、互联网等科技企业，还是对于当前正在积极推动万众创新理念的国家而言，物联网都意味着不容错失的机遇。

二、我校校园电铃时钟系统现状

随着近几年学校规模的逐渐扩大，阜阳职业技术学院从十年前的一栋主教学楼，扩大至现在的教学楼A楼、B楼，实训楼、综合楼、医护楼、建筑楼等8个教学场所，而且每栋教学楼都相距几百米的距离，这就要求在每栋教学楼都安装电铃，用以提示上课、下课时间，目前，我们选用的是市面上普通的电铃，每个电铃就是个独立的电子钟，就如我们家用的小闹钟，提前设置闹铃时间，一旦定时时间到，铃声响起。对于现今使用的独立电铃，能够基本满足学校教学管理的需求。可是，对于校园内的同一时间上课，同一时间下课的8个教学场所而言，8个独立的电铃时间会有些许偏差，从而导致各教学楼的铃声此起彼伏，相继响起，让人感觉很不和谐，如果我们能利用物联网技术，把独立的电铃，组成一个统一的小网络，让网络内的每个时钟都源自同一个时钟，便能实现统一的时间控制，从而使所有电铃同时响起，也就解决了校园内的这种不和谐局面。

三、物联网时钟控制系统的设想

3.1时间信息的采集

每个电铃，包含一个普通电子钟的时间信息源，可由时钟芯片DS1302产生，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

要想把每个独立的电铃连城网络，统一管理，必不可少的是时钟信号在主机和从机之间的传输，所以，在主机上要设置一个信号发射模块，在从机上要设计一个信号接收模块，用以网络中，传递时钟信号。

3.2网络的构建

本设计目标是将单个独立的时钟组成网络，在此需要组建无线组网，考虑到校园电铃系统只在校园范围内使用，从无线传输距离来看，其控制范围可在100米以内，从数据传输量来看，只有在需要校正时钟、修改闹铃时间点的时候才进行通信，而且只需要传输一个时间信号，故，通信数据量不是很大。

四、物联网时钟控制器的功能

4.1时间的校正

在普通电子时钟的基础上加入ZigBee模块，设定一个时钟为主机（服务器），其余的为从机（客户端），当需要调整时间时，事先通过主机面板上的调节按钮将主机时钟校正到标准时间，然后由主机向客户端发送请求信号请求连接，客户机收到请求信号回复一个应答信号，连接建立，接着，主机将当前时间信息传送给客户机，网络内所有客户机收到时间信息即刻刷新时间。由于客户机上的时间信息源都来自于客户机上的时间，从而保证网络范围内的时钟时间上完全同步。

4.2闹铃定时的调节

在平时正常上课时间，每节课的上下课时间响铃，当碰到特殊时期，如英语四级考试时，不需要在8点、8点45分……响铃，而是在9点开考，9点半听力结束、10点45考试结束前15分钟响铃提示，即，需要修改闹铃时间。该物联网时钟控制系统，只需要通过主机上的按钮修改好主机的闹铃时间点，然后开启网络连接，搜寻到网络内的从机后，将闹铃时间信息发送给从机，所有从机的闹铃设置，只需要等待接收主机的信号，立即刷新，方便快捷，省时省力，而且操作简单。

五、总结

该物联网时钟控制系统的设想是基于物联网原理，将控制器上预设的时间信息、闹铃定时信息通过物联网Zigbee技术传到需校正的时钟上，从而进行时钟的控制和校正。

时钟控制器可以同时精确地设置多个时钟的时间，闹铃信息，从而保证网络范围内的时钟时间上完全同步，闹铃时间完全一致。该时钟控制器可以应用在一定规模的学校、单位、工厂社会团体的环境中，应用在学校时可以控制学校的上下课铃声时间一致，响铃不重复。同时可推广到工厂单位应用，可以同步打卡机的时间，确保考勤公平公正。

“物联网电子钟控制器”的问世，打破了传统时钟校正的麻烦，尤其是同一社会团体内部的多个时钟的设置和校正问题，只需事先设置好控制器上电子钟的时间，在待设时钟100m范围内按下控制器上的按钮，控制器上的时间信息便通过无线传感装置，传输到待设时钟上，由于各待设置的电子钟，采用的是同一控制器上的时间信息，可以保证严格同步，从而避免了校园内不同教学楼电铃铃声络绎不绝、相继想起的困扰，该产品推广到公司员工考勤打卡系统，能解决工厂内员工在A打卡机上打卡算迟到，而到B打卡机上不算迟到的尴尬。

参 考 文 献

[1] 姚美菱，王丽娜，等.无线接入技术，化学工业出版社，2013，49-54.

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[3] 刘楷华，李雄.物联网应用现状及发展机遇[J].电脑知识与技术，2011，7（5）：1007-1022.

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