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电子技术基于ZigBee+GPRS 的智慧校园监测系统设计田丰（贵州商学院,贵州贵阳，550025 ）基金项目：贵州商学院自然科学研究项目（2019YJZK01）；贵州省普通高等学校智能物联网工程研究中心（黔教合KY 字［2016］016）。
摘要：针对目前高校规模越来越大以及校园安全隐患难以排查等问题，提出将Zigbee 无线传感网络与GPRS 长距离通信技术应用到校园监 测系统中。
采用以CC2530为核心搭建Zigbee 无线传感网络，采集校园火灾、照明能耗和校园人员出入信息，并通过GPRS 传输至移动终端 和管理系统，实现对数据的存储、分析和显示，达到实时监测和正确决策的目标。
关键词：Zigbee; GPRS;智慧校园；实时监测图1基于Zigbee+GPRS 的智慧校园监测系统框架图随着我国经济的飞速发展和社会的快速进步，我国的教育事业在近几 年也得到了快速发展。
在中央提出“智慧城市”、“节约型社会”的号召下， 建设“智慧校园”和“节约型校园”的工作正式提上历史日程。
近些年， 随着高等院校逐年扩招，学生数量和教学楼的数量也越来越多，如何解决电能消耗、校园火灾监控和人员出入校园的管理问题成为了智慧校园建设中的关键一环［11o 做好高校节能减排、校园火灾监控和平安校园的 工作对维护社会稳定具有重要作用。
1无线通信技术物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是 Zigbee 、WiFi 、蓝牙等短距离通信技术；另一类是NB-IOT和LORa 等长距离无线通信技术。
它们或基于传输速率、传 输距离和功耗的特殊要求，或着眼于功能的可扩展性，各有千秋。
在物联网的智能应用中，不仅需要组建短距离的无线 传感网，大多数时候还需要进行长距离的无线通信。
下面就 电池寿命、传输距离、传输速率等角度对几种常见无线通信技术进行横向和纵向对比，对比结果如表1所示。
从表1可以看出，Zigbee 能够满足大面积的布网要求， 成本较低，适宜于智慧校园监测系统无线传感网的组建；GPRS 通信能够实现与管理系统或者移动终端的即时通信， 大大提高信息到达区域，Zigbee 和GPRS 两大通信技术的 结合将能进一步完善校园监测系统的智能化建设。
中文题目：基于Android的掌上校园系统的设计与实现外文题目：THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A HANDHELD CAMPUS SYSTEM BASED ON ANDROID毕业设计（论文）共 72页（其中：外文文献及译文9页）图纸共 0张完成日期 2016年6月答辩日期2016年6月摘要随着互联网的技术的快速发展和无线网络的更新迭代，使3G网络已成为过去式4G网络蓬勃发展。
技术的发展，硬件的提高使人们使用智能手机可以更加快速、便捷的浏览信息、获取信息。
本文首先介绍校园App系统开发的背景和选题的意义，阐述了选择Android作为开发平台的优势。
其次，对基于Android系统的校园APP的实现进行了需求分析和开发场景的设置。
对于整个校园App系统的数据表、功能模块做了详细的分析，并详细的介绍了各个功能模块的功能，绘制了重要的业务流程图。
对于高校现在使用的信息系统进行了分析，并增加了设和自己学院的功能模块，提出了无线网络和移动终端设备相结合的高校学生生活服务信息查询手段，设计出了一套完整的学生生活服务信息查询系统。
使学生登录进入到该款校园APP的主页面后，可以实现查询自己的课程信息、成绩信息、学校的教务公共、浏览本地新闻、浏览校园风采、校园咨询、登录学校资源网站、个人备忘录等功能。
关键词：校园App系统；Android；生活信息服务；开发环境。
ABSTRACTWith the rapid development of Internet technology and wireless network update to 3G network has become the past 4G network development. The development of technology, the improving of hardware make people use smart mobile phone can be more rapid and convenient browsing information, access to information. This paper first introduces the system development background and significance of campus App, discusses the selection of Android as the development platform.Secondly, for the realization of Android system based on campus APP analyses the demand and development of setting the scene. For the entire campus App system data table, function module to do a detailed analysis, and detailed introduction of each function module function, draw the important business flow chart. For colleges and universities now use the information system are analyzed, and increases the function module design and his school, put forward the combination of wireless network and mobile terminal equipment of college .students life service information inquiry method, designed a set of complete service life of students information query system. Enable students to log in to the campus app's home page can be achieved after the query their curriculum information, performance information, school educational public, browse local news, browse talent on campus, campus counseling, log on the website of the school of resources, personal memos function.Key words: campus App system;Android;life information service;developmentenvironment.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1项目概述 (1)1.1现系统的概述 (1)1.2组织机构及业务范围 (3)1.3业务流程描述 (4)2需求分析 (6)2.1总体目标 (6)2.2 具体目标 (6)2.3 系统功能建模 (7)2.3.1系统数据流图 (7)2.3.2数据字典 (14)2.4系统数据模型 (19)3概要设计 (24)3.1 体系结构设计 (24)3.2 接口设计 (24)3.2.1 外部接口 (24)3.2.2 内部接口 (26)3.3 代码设计 (26)3.4数据库设计 (26)3.4.1关系模式设计 (27)3.4.2数据库物理结构设计 (27)3.5输入输出设计 (29)3.5.1输入设计 (29)3.5.2输出设计 (30)3.6运行设计 (30)3.6.1环境 (30)3.6.2运行控制 (31)3.7出错处理设计 (31)3.7.1出错输出信息 (31)3.7.2出错处理对策 (32)3.8 安全保密设计 (32)3.8.1 数据安全性 (32)3.8.2 登录用户的安全性 (32)3.9维护设计 (32)4详细设计 (33)4.1详细设计概述 (33)4.2网站首页设计 (33)4.3教学信息咨询模块定义 (33)4.3.1模块定义 (33)4.3.2输入项目 (33)4.3.3输出项目 (33)4.3.4程序逻辑 (33)4.4本地资讯模块定义 (34)4.4.1模块定义 (34)4.4.2输入项目 (35)4.4.3输出项目 (35)4.4.4程序逻辑 (35)4.5校园风采模块定义 (35)4.5.1模块定义 (35)4.5.2输入项目 (36)4.5.3输出项目 (36)4.5.4程序逻辑 (36)4.6校园咨询模块定义 (37)4.6.1模块定义 (37)4.6.2输入项目 (37)4.6.3输出项目 (37)4.6.4程序逻辑 (37)4.7校园资源网模块定义 (38)4.7.1模块定义 (38)4.7.2输入项目 (39)4.7.3输出项目 (39)4.7.4程序逻辑 (39)4.8备忘录模块定义 (39)4.8.1模块定义 (39)4.8.2输入项目 (40)4.8.3输出项目 (40)4.8.4程序逻辑 (40)4.9计算器模块定义 (40)4.9.1模块定义 (40)4.9.2输入项目 (41)4.9.3输出项目 (41)4.9.4程序逻辑 (41)4.10出行指南模块定义 (41)4.10.1模块定义 (41)4.10.2输入项目 (42)4.10.3输出项目 (42)4.10.4程序逻辑 (42)4.11界面实现 (43)5编码 (46)5.1开发工具及编程语言概述 (46)5.1.1开发工具Microsoft Office Visio 2013 (46)5.1.2 SQL Server2005数据库管理系统简介 (46)5.1.3 Android简介 (47)5.1.4 Java语言简介 (48)5.1.5 Eclipse简介 (49)5.1.6 SQLite数据库 (49)5.2脚本习惯说明 (49)5.3程序 (50)6测试 (51)6.1测试原则及测试方法概述 (51)6.1.1测试原则 (51)6.1.2测试方法 (52)6.2测试项目测试用例 (53)6.3软件测试结论 (59)6.3.1软件能力 (59)6.3.2缺陷和限制 (59)6.3.3测试结论 (59)结束语 (60)致谢 (61)参考文献 (62)附录A 中文译文 (64)附录B 英文原文 (67)附录C主要程序清单 (71)1项目概述1.1现系统的概述高校生活服务信息系统如今已经普遍在各个高校中投入使用，极大程度上方便了用户及时获取信息以及生活更加便利，提高了工作效率以及校园服务。
智慧校园建设规划与实施在当今数字化时代，智慧校园建设已成为教育领域的重要发展方向。
它旨在通过运用先进的信息技术，为师生创造一个更加便捷、高效、智能的学习和工作环境，提升教育质量和管理水平。
那么，如何进行智慧校园的建设规划与实施呢？一、智慧校园的内涵与目标智慧校园是以物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术为基础，构建的一个智能化、数字化、个性化的教育教学环境。
其目标是实现教育资源的优化配置、教学过程的智能化管理、师生之间的高效互动以及校园管理的精细化和科学化。
智慧校园不仅仅是硬件设施的更新换代，更是教育理念和教学模式的创新变革。
它要能够支持个性化学习，满足不同学生的需求；促进教育公平，让优质教育资源得到更广泛的共享；提升教育教学质量，培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。
二、智慧校园建设的需求分析在规划智慧校园之前，必须深入了解学校的实际需求。
这包括对教学、管理、科研、服务等各个方面的需求进行全面调研。
教学方面，需要考虑如何支持多样化的教学模式，如线上线下混合教学、翻转课堂等；如何提供丰富的教学资源，如数字化教材、虚拟实验室等；如何实现教学过程的实时监测和评估。
管理方面，要关注如何提高行政管理效率，如学籍管理、课程安排、考试管理等；如何实现校园安全的智能化监控和预警；如何进行财务和资产管理的信息化。
科研方面，需要提供便捷的科研数据获取和分析工具，促进科研团队之间的协作交流。
服务方面，要关注如何为师生提供优质的生活服务，如智能餐饮、智能图书馆、智能宿舍管理等。
三、智慧校园建设的总体架构智慧校园的总体架构通常包括基础设施层、数据资源层、应用支撑层、应用服务层和用户层。
基础设施层是智慧校园的基础，包括网络设施、服务器、存储设备等硬件设施，以及操作系统、数据库等软件环境。
数据资源层负责整合和管理各类数据，包括教学数据、管理数据、科研数据等，为上层应用提供数据支持。
应用支撑层提供各种通用的应用服务，如身份认证、权限管理、消息推送等。
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智慧校园建设方案1为进一步提升我校教育信息化水平，以教育信息化推动教育现代化，根据《福建省中小学智慧校园建设标准》以及我县教育局《关于开展智慧校园建设及申报福州市智慧校园试点学校工作的通知》的通知精神，结合我校教育信息化发展规划，特制定我校“智慧校园”创建工作如下实施方案。
一、指导思想未来几年，我校将以国家、省、市、县近年来有关教育改革发展、教育信息化等的规划纲要及相关要求为指导，“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，以新一代信息化技术应用为核心，以福建省中小学智慧校园建设标准为引领，实施以开放多元、融合创新为主要特征的智慧教学和基于互联网、大数据、云计算的智慧管理，提高标准推进学校信息化建设，通过打造数字化校园、智慧校园，创设良好的信息化氛围，引领教师发展、促进学生成长，提高学校教育教学质量，提升学校的信息化管理水平，实现学校数字化的跨越式发展，为全面推进素质教育，逐步实现学校教育的现代化奠定坚实的基础。
二、学校概况近年来，在xxx政府、教育局的支持下逐年加大投入学校智慧校园（信息化）硬件建设，近三年年均100万元以上。
我校已建成班班84寸以上互动式平板多媒体，12间教室配置了智慧教室系统，千兆网进教室，并接入互联网，三间学生电脑教室，1间平板互动云教室，3套录播系统多媒体听课室，1套手拉手校际互动教学系统，容纳200多人学术报告厅1个，1间学生机器人科技活动室，并建有监控中心、网络中心、红领巾电视台可向所有教室实时直播。
为学校的教育教学活动提供了丰富的信息技术平台。
学校创建了学校主流媒体官方网站、微信公众号，教学楼、办公楼、图书楼已实现wifi全覆盖，安全监控基本全覆盖，为每位教师配备了办公台式电脑和移动备课笔记本。
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智慧校园解决方案篇1系统简介：大学学院根据自身需要，校园一卡通建设的要求，该项目并采用银校企联合的模式，由学院提出总体设计需求，银行提供结算服务，系统由多个rfid硬件及一套管理软件组成。
系统组成：根据校方的管理需要，学院一卡通系统所有服务器均安装在中心机房内，发卡中心、结算中心、经营管理中心这三个通用模块分别部署在教务处和财务处，各应用子系统按应用场所不同，分别部署于食堂、浴室、图书馆、电子阅览室、教学楼、学生活动中心、体育内。
学院一卡通系统包括报到收费、发卡、圈存、结算、控水、教务、门禁、上机、查询等12个子系统。
系统的各个功能采用模块化设计，便于增加、修改，或根据用户需要进行后续升级。
系统结构图：校园一卡通系统总体架构图功能特点：1、发卡中心功能是对卡片进行印制、发放和控制管理。
包括卡注册（发卡）、注销（回收卡）、挂失（使卡不合法）、解挂（使卡合法）、换卡等操作。
并将学生注册信息与学杂费收费管理系统相结合，进行学生信息统一管理。
学院一卡通系统配置了2个发卡中心，分别部署在学校教务处两个办公室内，以在发卡量大时起到分散发卡压力的作用。
在其中一间办公室内还安装有证卡打印机，可将采集的学生信息打印到卡片上，作为学生证使用。
2、结算管理中心结算中心的主要功能分为前台财务服务和后台结算清分服务。
前台结算中心负责管理除消费外的各类持卡人账务操作，如：存/取款、补贴/扣除、余额清零等功能。
后台的结算清分服务，主要是针对一卡通系统所包含的各类结算应用子系统所产生的消费流水，进行统一清分、统一资金结算，实现一卡通系统内各个应用管理部门之间的财务转账。
学院结算中心分别设置在财务处和大学生活动中心，方便持卡人充值。
智能校园终端 一．需求分析 1. 前景: 在日新月异的今天，当很多行业、很多领域都在高科技、高智能化的数字或计算机的“庇护”打破了传统的常规。一些在原来看起来不能完成的事情，在如今已经变得轻而易举。 作为教育的来源地——学校，也在不断地向信息化、智能化的方向发展。诸如，投影仪、办公软件的应用极大得方便了教学。而现如今，人机交互的趋势已经发展到了另外一个水平。 人们呼吁让机器不再是只能计算的机器，人们更希望计算机能跟用户进行良好的“沟通”。于是，各种如语音识别系统、虚拟现实技术等人工智能开始迈向这一方向，这也是人们制造机器的初衷，机器是为人服务的而非让人感到迷茫和困惑的。相信不久的将来设备将不再是人们的累赘，而会真正成为人类的朋友。
2. 校园智能终端的性能需求分析 1）应用一：水电费支付智能化。 背景：对于在高校学习生活的学生而言，每月结算水电费的时候需要到特定缴费处缴纳相关费用。一些较不方便的问题是水电费是一个宿舍的，而宿舍成员在4-6个人左右。宿舍成员需要在均摊费用后用一个人的E通卡去签字缴费。 改善：整个流程相对繁琐，而我们设计的智能终端希望做到流程优化。将E通卡缴费改为银行卡自动扣款，每个宿舍成员的水电费用由扣款处理系统计算，到每月结算的时候将扣款信息以短信形式通知每个学生。对于因为账户余额不足而扣款失败的话，也将通知每个学生。 2）应用二：教师考勤智能化。 背景：点名或者是每个高校老师的头疼问题。学生会有旷课、早退、甚至替课的现象。 改善：智能终端从技术上，一种方式是基于视频进行数据采集然后通过考勤系统识别出没来上课的学生。但这种方式对于学生早退和替课无法很好的控制。不过就目前考虑到成本和技术上的原因，这种方式还是有一定效果的。也希望在技术的控制基础上，学生更能自觉的遵守纪律，这也是使用这一技术的初衷。
3）应用三：校园信息通知智能化。 背景：对于需要重要信息的学生来说，如大四学生对于求职和考研信息的需求，学生对各种活动或比赛信息的需求等等。这类信息很难汇集，并且通常以海报或人们口口相传的方式共享信息，但这样对于一些重要信息而言较难做到存储、准确定位，应而有必要进行更智能化的而处理这类信息。 改善：设备将做到大信息量的存储和更细致更安全的准确定位，尽可能满足学生对信息的需求。这对信息检索系统和信息存储、采集有较高的要求。
3. 系统可行性分析 1) 现有的信息化水平分析： 校园E通卡、自动取款机、手机运营商的自助缴费机、图书馆安保系统等等。这些现存的系统或设备对于设计中的校园智能终端而言并没有功能上的巨大冲突。所以对于改善现行系统是有巨大的帮助的。 2）技术分析： 技术上，设备互联以及数据的有效传输是最大的难题。并且成本的控制也需控制在一个合理的范围之内，否则该终端将失去现实意义。综上所述，开发校园智能终端是可行的，但在时间成本、人员成本和费用成本的控制上可能将导致项目难以进行，这是需要时刻注意的地方。
二．系统设计说明书 1. 智能缴费模块设计 1）涉众模型（系统相关者界定）
2）用例图（系统功能） 3）系统类设计
4).系统硬件部署图 5). 设备设计与功能分析 物业
银行
云端数据库 短信发射机 水电量示数 水电费宿舍水电费报表 扣款数支付提示信息 水电表数据采集器 随着电子科技的进步，电能表设计也在不断的更新发展，为了满足用户和电力 部门的需求，设计了数据采集器，它的主要功能有六点： ①最少支持１４路脉冲数同时采集； ②能够准确采集到一定范围内的不同宽度的脉冲个数； ③可以将所有的数据存储到非易失性铁 片存储器中； ④具有掉电保护设计， ⑤通过４８５串口将数据传递给采集终端，实现数据的通信； ⑥通过指令可以对电表数据的设置、修改和校正；数据采集器采集来自多路分线连接的电表信号并进行数据处理、存储，通过远程串口通讯将数据传输于采集终端，再由采集终端将数据发送给计算机。设计结构图如图所示， 从设计结构图来看，在每个宿舍楼都可以放置一个数据采集器，来读取居民的用电量，每个数据采集器都可以对电量数据进行存储。根据不同指令发送用户的电量到采集终端，再由采集终端把数据传输给控制中心，完成整个电表自动读取功能。
电路图： 文字短信无线发射机设计与分析 ①系统组成 图示：
文字短信无线发射机由集成电路MC1648、MC145152、MC12022、低通滤波器和晶振构成锁相环频率合成器、数据编码器、AT89S52单片机、按键、128*64点阵型LCD等组成。
②电路设计 如图：
③发射机程序设计 如图： 2. 智能考勤模块设计 基于视频的智能考勤系统 1)《基于视频的智能考勤系统》最初的想法是做一个教室的自动管理系统，主要功能有防止恶意占座和空位提示等功能，但是难度较大，并且市场前景比较小，因此改用基于视频考勤系统。《基于视频的智能考勤系统》的主要思想是利用摄像头采集人的头像并通过数字图像处理，检测人头数，从而实现对每个班的考勤。 由于在大部分教室中，摄像头都是安装在教室的后部，所以我们只能实现对人的头发的检测，而不能进行人脸检测。在这个系统中，主要的核心部分就是人头的检测。主要难点更在于此。具体的来说，
主要是以下几个方面的问题： 1、很多教室是阶梯教室，所以如果从后面拍摄照片的话会造成很多人头重合在一起（图1）； 2、一部分人的黑色衣服因为和头发颜色一样会造成干扰。（图2） （图1） (图2) 对于以上两点，我们决定采用基于特征的检测和Adaboost算法两种算法的综合，对人头实施检测。基于特征的检测主要是针对人头的形状、灰度、面积等特征进行提取检测，主要优点是速度快，便于理解和实现，但是主要缺点是抗干扰性差。 Adaboost算法主要是根据《Robust Real-Time Face Detection》中所提到的Adaboost算法对人头实行检测，唯一所不同的是此处的训练样本是人头的后部，而不是人脸。这种方法的好处是速度快，准确性高，但我们几位大三同学做起来难度很大。最后根据Adaboost算法中的级联思想，将二者级联，取最后的结果作为检测结果。具体就是要求两个分类器具有低去真错误率和一定的存伪错误率（把错的判断成对的），然后对一副图像进行检测时，先用基于特征的分类器进行检测，然后用Adaboost分类器进行检测，只要有一个分类器判断为否，就将该图像判断为否。在软件工程部分，我们采用的是用VC++将核心算法做成dll，然后用.net来实现界面和数据库操作。这是我们第一次做项目，并且以前没有接触过任何有关人工智能和图像处理的知识，所以我们在做项目的过程中十分艰难。所以此次工程中我们只实现了核心算法中的第一个部分，就是基于特征的检测部分。第二个部分目前正在开发之中，预计能在下个学期之前完成。
二、工程《基于视频监控的智能考勤系统》的组成 项目中主要由主程序、dll和数据库三部分组成。关系如图： 1、主程序：dll和数据库的桥梁，通过他可以实现数据在dll和数据库之间的交换。 同时，它也是用户的接口，用户可以操作他得到自己想要的信息。
2、Dll：包含了该工程的整个图像处理部分，包括图像预处理部分和模式识别部分。 接口：Int initialclassdata(int);参数为班级号码，从.txt文件导入班级座位信息。返回TRUE Int loaddib(int,int,int); 参数依次为日期、时间、教室编号，返回教室人数。 a、预处理部分：将彩色图像转换为灰度图像。 b、模式识别部分： 对每个座位进行判定，然后累加。对于每个座位，首先计算人 头部分占当前座位框的比值， 当然，这里会有黑色衣服对比值的影响。当发现当前比值高于我们给定值的时候，再通过判断宽度的方法判断是否有头存在，因为衣服的宽度是远远大于人头宽度的。此种方法最后对多幅图片进行测试，准确率在90%左右。 首先，为了能够开始识别，程序需要一些教室的信息。
1、教室中每个学生的人头可能会出现的大概位置（seat[][]二维数组存储）。当我们得到一幅教室图片，我们应该对每个座位上的学生的人头可能出现的位置进行判断，然后确定一个任意四边形，将这个位置框出来。确定位置的标准是：只考虑学生坐姿端正时候的人头位置不考虑学生人头侧移的情况。这个位置框还要在人头的四周留有一定的空间，给学生头部运动留有一定的空间。
2、对与每个人头，我们还要确认一个人头宽度的大概范围（headlength[][]存储）。即，图片中横向看到的人头宽度。由于透视原理，教室前、后排的学生人头宽度肯定有较大的差别。这两个部分的手工录入在实际当中是很繁琐的，但是一但录入完毕，数据对于当前教室就可以在摄像头位置、角度不变的情况下永久使用。以上部分的单位均为像素。
3、对于每个人头，还需要一个灰度比值，即符合要求的灰度较小部分面积占总框面积的比值下限（ratio[]）。这个值的设置比较灵活，即可以对每个座位逐个设置，也可以全部座位只采用一个值。下面，还有3个应用于全图像的值：允许判断的灰度最大值（grademax），灰度误差范围（graderange）和座位个数（numofseat）。程序从用户给的头部框中选取中间点，取它的灰度，如果这个灰度值太高，就表明它不是头，直接返回假。而这个灰度是否太高的判断标准就是灰度最大值。灰度误差范围就是在当前选取灰度值的一个范围当中的灰度全部判断为人头。比如当前选定灰度为30，那么在30±灰度误差范围中的灰度都被计算。座位个数记录总共要被判断的座位个数。以上的所有数据为简单起见，被存储在一个.txt文件中。格式：允许判断的灰度最大值灰度误差范围座位个数人头位置框的4点坐标（左上，右上，右下，坐下）灰度比值人头宽度下限人头宽度上限……（根据座位个数输入相应数据）
4、数据库： 据主要提供数据的存储和查询用途，由于本项目主要是研究性质的，尚处在实验 室阶段，所以，本部分重视的是查询。 a)数据库的存储：存储应包含时间、教室、课程、课程代码、上课教师、学院、 上课的年级、教学班、教学班号、备注等。能详细的记录每日各个教室的上课考勤情况，在备注内还可以记录一些附加信息，比如某班的请假信息等等。 b)数据库的查询：通过多重查询方式查询和统计各种数据。如
