高等教育机构智能建筑控制系统

引 言

大学教育正在不断发展,相关的大学教育开支逐年逐年增长,特别是在教室和实验室等公共场所,那里的照明和冷却设施非常昂贵,照明和冷却设施非常昂贵。

随着互联网的发展,有更好的办法控制不受管制的地区,将其与大学结合起来,并在大学中安装一个网络化的、有智能监管的公共区。 该系统以MQTT(Message Queen Teleconomic Transport,MQTT)分配/订阅机制为基础,其功能是实现课堂信息监测和课堂设备控制,而MQTT协议的目的是实现关于低计算能力、低宽带、不可靠的传感器和单屏幕机器的信息传输协议,由于其优势,如成本小、源代码开放、开发程序简化以及便于日后维护,因此在信息高效传输时降低学校部署费用[1]。

1 系统一般设计

通过以下三个目的实现:根据MQTT协议建立智能教学楼,以便及时传递信息。

(1) 通过ESP32控制教室传感器的使用,以阅读有关信息并将其发送到服务端,从服务端接收控制信息,并规范教室设备的状况;

(2) 安装QQTT服务功能,作为信息“传输站”,将信息从教室传送给各种客户,从管理员接收控制信息到服务一侧的教室;

(3) 除了显示信息外,普通客户还显示课堂上的实时信息,管理员向课堂发送控制信息。

2 系统部分软件和硬件的设计

教室分为四个主要控制芯片:温度传感器、光强度传感器和红外共振器,服务器和个人计算机终端(包括管理员)是MQTT协议走廊和观测日志界面的软件设计[2]。

1 2个教室部件控制芯片选择

考虑到教室数量过多、与教室数量增加有关的费用增加、网络环境不是理想的网络,而是与三个传感器相连,ESP32可用作总芯片,使用ESP32作为独立系统运行应用程序或主机MCU的源设备,通过SPI/SDIO或I2C/UART接口提供无线和蓝牙功能,其中包括精密开钟、节能模式和动态电压调整、40~125°C的工作温度等功能,这些功能可以覆盖中国绝大多数地区温度,减少温度[3-5]引起的主芯片的不稳定和失控。

DS18b20用于选取温度范围为-55 125 °C的温度计,误差为 1 °C,数字信号输出,以及紧凑体积、强抗干扰性强、高精度等特征。光密度传感器用内置数字阵列转换器(BH 1750)雇用了内置数字阵列转换器,该转换器可以通过I2C接口立即输出数字信号,其范围为1 655 535 lx。

2. MQTT 协议

MQTT电文队列遥测传输协议是IBM开发的即时通信协议,它利用TCP/IP, 可在所有平台上运作,并在单屏计算机等不稳定网络中有效传递信息,通过分发/订阅机制提供各种信息,降低信息传输成本,使用2B头条标题,最大限度地减少协议交换,减少信息流动。

同时,MQTT可能会使一些较长信息的报告时间更长。

为了让 MQTT 发布/ 订阅机制实现不止一对信息,服务器不需要创建与每个客户端的 TCP 连接。 MQTT 协议就像一个有多个入口的盒子,在盒子里放置货物的人可以把货物放进箱子里,接货的人,接货的人和接货的人,以及接货的人,都不会阻止对方这样做。

3.3 两台通信软件和硬件

在教学建筑物中,ESP32板用作每个教室的信息处理中心,温度传感器反映房间的温度湿度,作为教室内温度控制设备开关的基础,在每扇门安装两个红外共振传感器,以确定进出房间的人数。 根据教室内的人数和光强度传感器读取的数据,室内光线被认为在白天或夜间不足。 当判断白天有足够的光线时,教室的灯没有开亮,如果夜间或教室内光线不够,而且教室内光线不够亮,而且不止一个人,灯就自动开亮,当人空时,灯就关关闭。Colects传感器信息、教室人口信息和设备状况信息,并通过ESP32模块将其发送到一般服务器,用于在信息学校内外共享信息学校的MQTT协议。该文本将服务器放在Ali Cloud Cluar Clight网络上[8]。

与 PC 端端的 MQTT 服务连接, 订阅课堂信息, 服务器定期将数据传送到 PC 端。 在教学楼管理 的 PC 端, 添加额外的订阅控制教室设备信息, 将控制信息传送到服务器, 服务器将控制信息发送到教室 ESP32 板, ESP32 板控制教室设备的开关 [9] 。

传感器块、服务器块块和PC终端功能是不同的,减少了程序连接;每个模块集中执行其功能;使用 MQTT 协议在各区之间传送信息。

3 具体实现过程

3.1 教室部分

中央处理委员会使用ESP32收集和传播信息,ESP32委员会包括一系列固体软件的可能性,无论是Arduino编程还是MicroPython编程,由板块本身提供。 3 V和5V电压为不同传感器提供现实的条件。

收集课堂终端信息,定期向服务器提供数据,进行各种测试,并修改分发格式,使客户更容易接受。 同时,订阅管理员发送的控制信息,阅读信息,并关闭教室灯光,如果灯光的信号被关闭,即收集出离子室终端信息,定期向服务器提供数据,进行各种测试,修改分发格式,使客户更容易接受。 同时,订阅管理员发送的控制信息,阅读信息,如果灯光的信号被关闭,则关闭教室灯光。

3.2 服务器部分

租赁 Ali Cloud 服务器以设置 MQTT 环境。 使用服务器作为信件介质, 课堂模块和 PC 终端模块可以与服务器链接, 以便发布/ 订阅信件。 通过 Windows 的网页访问服务器 MQT 连接发送。 图 3 显示在 Windows 中查看的页面格式 。

3.3 PC部分

在实施程序之前,测试使用了第三方软件连接服务器,包括IP、端口号、MQTT账户、密码、订阅机制和分发机制。 同时,服务器端提供的数据与PC测试软件收到的数据一致,如果发送时间有延误,以及许多连接是否会造成拥塞、信息无法获取。

通过软件测试改变从教室部分传输数据的格式,以改进阅读和接收,图4描述了通信测试。

图4:通信评价

测试后, 创建一个个人计算机客户端, 专门接收和显示教官和学生的数据。 如果个人计算机是管理员, 则发布控制信息, 最终获得远程控制 。 个人计算机端显示图5所示的界面 。

图5显示 PC 终端显示界面 。

4 结 语

MQTT协议应适用于低通信功能,如单屏机,但需要远程显示和收集信息。 同时,MQTT有三种不同的通信质量服务形式,以便应对不同的情景,使用可根据其自己的个人机器和周围网络环境选择的通信质量服务类型,这种服务不仅提高服务质量,而且有效减少通信流量。 教师和学生可以在头几个小时学习教室的使用,管理人员可以远程管理教室,帮助改善资源浪费。

本文由 在线网速测试 整理编辑，转载请注明出处，原文链接：https://www.wangsu123.cn/news/13151.html。