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基于物联网应用的智能校园浴室管理系统

摘要：通过使用物联网的相关技术，可实时了解浴室使用情况，方便高校学生对浴室的
使用。
关键词：物联网；射频识别；红外感应；ZigBee

0引言

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“TheInternetofthings”。由
此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基
础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了
任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、
红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互
联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理
的一种网络。

1开发原因

目前高校里一般都提供有多个浴室，但对于每个浴室分别的使用情况，学生一般都不甚
了解。特别到了冬天，去浴室洗澡的人数显著增加，这时候就会出现洗澡排队的尴尬现象。
如果对于各个浴室的洗澡人数以及等待人数等情况有所掌握的话，学生也比较容易合理地安
排洗澡时间，避开洗澡高峰，选择人数较少的浴室或是时间段。

2校园浴室感知层设计

物联网的核心技术之一就是感知层。感知层一般都是由基于物理、化学、生物等技术的
传感器以及网关所构成。传感器采集所需的各种数据，经过一定的处理后发送给网关。下图
是物联网的相关结构图：

图2-1物联网结构图
在我们设计的浴室管理系统感知层中，主要使用了红外传感器和射频识别（RFID）技术。

2.1红外传感器

从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息
的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并
对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又
称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制／建造、测试、应用及评价改进等活动。
获取信息靠各类传感器，它们有各种物理量、化学量或生物量的传感器。信息处理包括信号
的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分
类。它利用被识别（或诊断）对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨
识、比较、分类和判断。我们设计的管理系统里采用的红外传感器，正是对人体辐射产生的
红外线进行识别和处理的。人体体温辐射的红外线中心波长大约为9~10μm，而传感器的滤
光片可通过光的波长范围也大约为这个范围，正好适合于人体红外辐射的探测，形成了一种
专门用作探测人体辐射的红外传感器。

2.2射频识别（RFID）

射频识别（RadioFrequencyIdentification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定
目标并读写相关数据的无线通讯技术。它可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数
据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k~134.2K）、
高频（13.56Mhz）、超高频，无源等技术。RFID系统往往是由一个阅读器和电子标签组成
的。电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目
标对象，而阅读器为读取或写入标签信息的设备。因为RFID具有智能识别的功能，所以在
门禁、运输、付费等方面有着很广泛的应用。在该管理系统中，RFID主要起到识别学生身
份与统计进入浴室人数的作用。
不同频段的RFID产品会有不同的特性，适用于不同的应用。该系统使用的是校园一卡
通实现ID识别和记录，因此比较适合使用低频段的工作频率，即为125kHz~135kHz。该
频率主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变
压器耦合作用。其主要特性为：
1.低频感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz,TI的工作频率为134.2KHz。
2.除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。
3.工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。
4.低频产品有不同的封装形式.
5.虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。
6．相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。
选用低频的原因主要有：
①由于RFID技术首先在低频段得到广泛应用和推广，因此技术比较成熟，在应用方面
更加容易实现；
②.虽然该频段的数据传输速率比较慢，但识别系统并不需要很快的数据传输速率，因
此这并不会成为低频段的劣势；
③.工作在低频的读写器使用时不用担心任何许可限制；
④.现在大部分使用RFID技术的校园卡以及交通卡等都使用低频段工作频率。

2.3感知层在浴室的应用

据目前第