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基于物联网技术的实验室管理系统的研制

发布时间:2018-03-28 05:18

  本文选题:实验室管理 切入点:物联网技术 出处:《四川师范大学》2017年硕士论文


【摘要】:实验教学是高校教学环节中不可或缺的一部分,为了更好地服务广大师生,需要对实验室进行科学规范的管理。然而,现有实验室管理方式的自动化、信息化程度不高,多数高校依然采用人工登记的方式管理实验室。近年来,随着物联网技术的迅速发展,基于这类技术设计实验室管理系统可为实验室的高效运转提供保障。本文以物联网感知层、网络层、应用层的三层结构为参考,结合具体的应用场景,研制了一套集实验设备管理、实验室环境监测、实验教学于一体的实验室管理系统,该系统由信息获取、中控和存储应用三部分构成。首先,设计信息获取部分以实现感知层的功能,使用传感器采集实验室的实时环境信息,借助Zigbee实现环境信息的无线传输,采用扫描枪获取设备的编码信息。其次,设计中控部分实现网络层的有线传输,以ARM为核心构建了嵌入式系统,基于该系统实现对感知层信息的中转传输。然后,设计存储应用部分以实现应用层的功能,使用MySQL建立数据库存储系统所涉及到的数据信息,根据实际需求完成了Web端和Android端应用程序的开发。同时,针对信息获取可能产生的测量误差以及传输过程中的拥塞问题给出对应的解决方案。在信息获取部分,将采集到的数据的均值反馈给用户,以样本标准偏差作为告警参考,保证了系统的准确性。在中控部分,建立传输模型,针对传输过程中潜在的拥塞问题在NS-2环境下用TCP拥塞控制算法进行仿真,选出适合本系统的拥塞控制方案以提高系统的稳定性。测试结果表明,该实验室管理系统性能稳定、数据准确、传输可靠、兼容性强,能够满足当前高校实验室管理工作的需求,并为学生获取实验教学资源提供了新的途径。
[Abstract]:Experimental teaching is an indispensable part of teaching in colleges and universities. In order to better serve teachers and students, it is necessary to carry out scientific and standardized management of laboratories. However, the degree of automation and informatization of existing laboratory management methods is not high. Most universities still use manual registration to manage laboratories. In recent years, with the rapid development of Internet of things technology, The design of laboratory management system based on this kind of technology can provide the guarantee for the efficient operation of the laboratory. This paper takes the three-layer structure of the perceptual layer, the network layer and the application layer of the Internet of things as the reference, combining with the concrete application scene. A set of laboratory management system which integrates experimental equipment management, laboratory environment monitoring and experimental teaching is developed. The system consists of three parts: information acquisition, central control and storage application. Design information acquisition part to realize the function of perception layer, use sensor to collect real-time environment information of laboratory, use Zigbee to realize wireless transmission of environment information, use scanning gun to obtain the coding information of equipment. Secondly, The central control part is designed to realize the wired transmission of the network layer, the embedded system is constructed with ARM as the core, and the information transfer of the perceptual layer is realized based on the system. Then, the storage application part is designed to realize the function of the application layer. The data information involved in building database storage system with MySQL is used to complete the development of Web and Android application programs according to the actual requirements. At the same time, In the part of information acquisition, the average value of the collected data is fed back to the user, and the sample standard deviation is used as the alarm reference. In the central control part, the transmission model is established, and the TCP congestion control algorithm is used to simulate the potential congestion problem in the NS-2 environment. A congestion control scheme suitable for the system is selected to improve the stability of the system. The test results show that the laboratory management system has stable performance, accurate data, reliable transmission and strong compatibility. It can meet the needs of laboratory management in colleges and universities, and provide a new way for students to obtain experimental teaching resources.
【学位授予单位】:四川师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.44;TN92;TP311.52

【参考文献】

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本文编号:1674928

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