基于有线无线互联技术的数字化校园建设系统设计
高 静
（南京理工大学 信息化建设与管理处，江苏 南京 210094）
摘 要： 传统的数字化校园建设系统涉及范围窄，模块之间联系不紧密。为了解决上述问题，基于有线无线互联技术设计了一种新的数字化校园建设系统。对系统的硬件进行重点设计，构建网络架构层、数据层、服务层、拓展服务层和虚拟校园层五个建设层次，设计传感器、编码器和电路图。通过硬件部分设计软件流程，包括数据采集、数据传感、数据处理和建设结果显示四步。与传统建设系统进行实验对比，结果表明，基于有线无线互联技术设计的数字化校园建设系统能够将各个模块紧密连接到一起，扩大了建设系统涉及的范围。
关键词： 有线技术；无线技术；数字化校园；校园建设；互联技术；软件流程设计
0 引 言
1990年美国格林教授提出“数字化校园”这一概念，指出通过先进的管理方式和数字化信息管理环境和资源实现用户的统一控制，确保资源可以充分利用。随着科学技术的发展，校园建设不断完备，我国更是大力推广九年义务教育，教育的不断普及，使国人有了受到公平教育的机会。数字化教育是一种有效解决资源分配不均衡，提高群众对教育期望的方式。近年来，国家对于教育的重视程度越来越高，职业教育发展更是十分迅猛，国家投入了大量的扶持资金，意在打造数字化校园[1]。
由于改造住房的位置都比较分散,农村危房改造涉及的工作量非常大，并且也非常繁重.受到了多种因素的限制，当前，对农村危房进行改造确认使用到的监管手段仍然是现场抽查，因此，也给相关的施工监管造成了非常大的阻碍。
在打造数字化校园的过程中，网络通信技术和多媒体技术是数字化校园发展的核心方向，其通过先进的现代化手段提高教学质量和管理水平。目前，我国各学校数字化校园的网络环境已经较为成熟，但是如何利用打造好的网络环境，将该环境应用到改善教学之中一直是人们重点研究的问题。
本文基于有线无线互联技术设计一种新的数字化校园建设系统，采用多阶段、多层次的建设方式，经历从硬件到软件，从基础设施到实践设施的建设过程，以层次化结构提高服务质量[2]。该系统能够一改当前信息化基础建设水平低的状态，以有效的统筹机制达到教育部的发展要求。
1 数字化校园建设系统硬件设计
通过有线无线互联技术研究的数字化校园建设系统是一个层次化结构，在互联网络这个核心基础上进行发展，提供多项服务。数字化校园建设系统硬件结构图如图1 所示。
软件架构拥有独立的操作系统，能够书写对应的编程，并将得到的数据信号整合到一起，以UOA 作为图形界面，这样的显示方式十分简洁，用户可以根据实际需求进行触屏选择。
图1 数字化校园建设系统硬件总体架构
Fig.1 Overall hardware architecture of digitized campus construction system
系统软件计算过程如下所示：
校园网络建设系统拥有IPv6 试验点，连入数据网，研究成熟的互联网，把服务、应用、科研综合到一起。校园网建立的布线网络为综合布线，采用以太技术传播网络，方便进一步研究。校园网络布线一旦形成，很难再次进行改进和规划，因此在设计之前一定要拥有足够的前瞻性，确保有充足的发展空间。物联网各个模块以单模光纤连接到一起，满足主干技术的初期要求，并能够尽快升级到万兆，同时要不断更新。弱电系统在设计时要遵照整体规划的原则，防止冗余信息降低系统的运行效率[5]。
设定实验参数如表1 所示。
基于有线无线互联技术建立的数字化校园建设系统通过电源供电电路和驱动辅助电路共同配合工作，能够检测外界音频、翻译编码，同时具备自动处理的功能[6]。
数字化校园建设系统电路图如图2 所示。
我国的农民文化程度普遍偏低，接受农业新技术的能力比较差，甚至很多农民认为在农业生产中不需要新技术的运用。农民是农业生产中的主体，受农民自身因素的影响，会在很大程度上降低农业技术推广质量。并且，在广大农民看来，新技术的运用需要投入大量的资金，这样就会降低自身的收益。只有在其认为预期收益高于他们的投入时，才愿意去使用新技术。并且，农业新技术在运用过程中本身就存在很大的风险性，加上农民的资本和劳力都有限，所以农民对新技术的需求动力不足。
图2 数字化校园建设系统电路图
Fig.2 Circuit diagram of digitized campus construction system
本文设计的数字化校园建设系统电路图具有15 个定向电阻，采用并联的方式连接，一同接收中心端下发的命令，当系统中心端传来命令时，各电阻可以统一工作。电路图的数据接口为串行异步收发，与国际提出的FDA-78.36 电路接入标准相同，系统电压稳定在220 V，数据端接口为16 位，不需要多次校验即可完成工作。电路的适用性很广，在300 b/s～150 Kb/s 的波特率下，该电路都可以稳定运行，除了支持电源给出的统一电压外，还同时支持4.5～11.5 Kb/s 的自动波特率[7]。
系统拥有独立的无线网络终端，控制各个传感器的运行。建设系统传感器如图3 所示。
图3 建设系统传感器设计
Fig.3 Design of sensor for construction system
图3 的建设系统传感器外形十分小巧，使用起来很可靠，能够将得到的外界信号转换成电信号。传感器设有独立卡口，可以安放在校园各个地区，用来感知外界信号，如果校园出现异常现象，就会自动发出警报声。
设计的电源电压最高电流为3.0 A，使稳压器的电流始终稳定。开关选取的电源芯片为TMS92，具有自动转换功能，能够实现5～12 V 电压的自动转换，选用UMA 作为电源供电终端，电源芯片的最大电感量为100 H，确保系统的储能能力，防止单元电路耗电过大现象出现[11]。
为了提高传感器的感知灵敏度，本文选用英国TGS公司生产的NIP-894 型号传感器。该传感器具有极高的感知能力，能够记录16 位有效数据，以DA/AC 的方式感知信号，使每一个被感知的信号都能够进入编码中。NIP-894 型号传感器感知时间控制在 300～700 μs，感知器拥有自动匹配的功能，设定双口RAM 可大大缩短工作时间，提高感知器的工作效率[8]。
本文设计的数字化校园建设系统拥有多个功能模块，如：处理模块、射频模块和供电模块等，模块与模块之间的接口不同，核心技术也不同。处理时要将所有的数字信号转换成模拟信号，该模块不需要使用额外的数字电路，支持多向编码和解码。各模块电缆连接方式如图4 所示。
观察图4 可知，接口的核心芯片为TI 公司选用的UDOA485芯片，设定的工作速度通常会在1.85～5.00 Kb/s之间。电缆采用的接口为红外线接口，使单片机和各个终端得以隔离，互相不影响工作，使用起来十分方便。电缆连接距离很远，数据传输性很好，对数字传播接口方向没有固定要求。在GPRS 模块上加入控制系统，建立无线信道，使数据的接收和发送更加容易。处理模块可以对接收到的信息进行解释和回执[9]。
图4 电缆连接方式
Fig.4 Cable connection mode
小学数学教学是学生踏上学习数学之路的开始，所有的学习都是为了给未来更深入的数学学习打基础。数学的发展历史悠久，从阿拉伯数字产生到后来的各种定律公式都是前人不断探索的结果。培养学生的核心素养，一是为了激发学生学习数学的兴趣，并且加深学生对数学世界的理解；二是需要学生明白学习数学最重要的就是主动寻找规律，清楚万变不离其宗的道理；三是培养学生独立思考和处理问题的能力，找到学习数学的正确方法。
为确保建设系统运行的稳定性，必须要对电源电路进行具体设计[10]。本文设计的开关电源稳压器电路如图5 所示。
图5 开关电源稳压器电路
Fig.5 Circuit of switching power supply regulator
“李约瑟问题”是当今世界科学史家感兴趣的话题，各国学者从不同角度进行研究，做出了各自不同的解读。这里，我们将讨论如何以现代的眼光看待中国古代科技成就的问题。
目前，我国高校的科研成果转化链并不完善，多以基础研究为主，以形成理论为目标，科研成果的转化主要依靠科研人员个人进行，缺少专门从事科研成果转化的专业人员和机构。随着科研成果数量的日益增加，亟须建立专业的团队，配备专业的管理人员来进行后续的转化运作，对科研成果进行系统化的转化管理。高校科研人员专注于成果的研发、成果转化机构专注于后续的转化。这样各有专长、各司其职，才能有效提高科研成果的转化率。
除了电源稳压电路外，传感器信号在采集电源信号之前要做放大处理，因此在稳压器电路中增设了三端稳压电源，电源电量为12 V，电源电压从220 V 降到12 V的电压过程如图6 所示，被降低后的电压为交流电压，通过脉冲直流电加强7 500 μF 的电压电容，对系统进行滤波处理，防止外界信号干扰供电电源[12]。
2 数字化校园建设系统软件设计
软件平台选用的是WDAF557 平台，自带高频率彩色液晶屏，以WiFi 和USB 接口连接网络。设计软件工作流程如图7 所示。
图6 稳压电路降压过程
Fig.6 Voltage reduction process of voltage stabilizing circuit
图7 系统软件流程
Fig.7 Flow chart of system software
孕产妇于入院后由护理人员介绍院内环境、责任护理人员、主管医生等,为孕产妇制定饮食计划,规划好作息时间,对孕产妇提出的问题耐心详细地解答,告知其在分娩中可能遇到的各种情况,提高孕产妇对分娩的认识度。
由图1 可知，本文设计的系统硬件结构图可以根据功能划分为五层，分别为网络架构层、数据层、服务层、拓展服务层和虚拟校园层[3]。校园的网络架构层是核心建设层，记录校园网络的基础设施，架构层中包括通信线路、路由器、采集器、防火墙等设备，同时与Internet 网络进行连接。如果网络系统缺少对应的基础设施，那么所有的信息都难以流动，信息空间也无法形成。数据仓库能够记录学校的所有信息，包括学生信息、师资信息、文档信息和管理信息。数据库不是独立工作的，而是彼此相连[4]。服务层主要负责提供基础服务和核心服务，在收到外来信息后，服务器开始启动，连接信息，通过浏览器分析信号之间的关系。拓展服务层是在服务层业务的基础上进行拓展的。
式中：Rb 为各模块之间的数据关系；M 为校园记录外部数据；T 为记录内部数据；u 为数据模块。
1.B 提示:纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料,可作为药物载体用于疾病的治疗,A项正确。纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体,不同于溶液中溶质微粒的直径,B项错误。反应①中环丙胺不参加反应,但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH,即环丙胺会促进氯化铁的水解,C项正确。由制备过程可知,反应②的反应物为FeOOH和CO,由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH+CO==2Fe3O4+3H2O+CO2,D项正确。
式中：Rm 为得到的数据效果；m 表示分类后的外部数据信息；t 表示分类后的内部数据信息；P 为信息模块参数。根据上述公式完成数字化校园建设。
3 实验研究
为了检测本文设计系统的实际工作效果，选取其和传统建设系统进行实验对比，验证建设范围和各模块之间的联系程度。
3.1 实验条件设置
数字化校园建设系统以MT880 接收信号，在中心处理模块中对得到的信号进行编码、解码处理。为了提高使用率，系统设计了语音自动提示界面，每次数据输入，系统都会自动出现语音提示。除此之外，本文研究的数字化校园建设系统具有很高的智能性，不需要人工值守即可完成工作，多功能模块可以提高系统的离线、上位和复位功能。
3.2 实验结果与分析
选取传统系统与本文研究的数字化校园建设系统共同对数字信号进行建设，分析各单元之间的关系以及建设范围。
3.2.1 各模块之间的关系对比结果
在新政府会计制度下，对资产管理的要求不断提高，因此高校需要建立资产综合信息系统，使得资产各归口管理部门系统纳入资产综合管理信息系统，并实现和财务信息系统的对接。在资产数据库里，信息可以实现即时共享。这不仅可以解决资产管理和财务管理中的一大难题——资产账和财务账的对账问题，也有助于实现资产的全生命周期管理。
观察图8 可知，传统数字化校园建设系统各模块之间的关系并不紧密，各模块独立处理内部数据，处理效率低，中心模块难以统一处理结果，各信道信息外漏，整体建设效果很差。本文将有线技术和无线技术统一到一起，大大加强了单元之间的联系，促进数据交互，各模块连接紧密，中心模块采用统一标准即可处理信息，提高了处理效率，优化了处理结果。
人逐步从空间的奴隶转化成空间的主宰者，并在此之中发展自我，享受公共生活。人通过自我的生命实践，恢复对自由的追求，阐明人在世界之中的位置与意义。人在劳动实践中实现人的价值旨归，人的实践活动成为人之本质力量的外在体现。体育，作为人的生命活动形式，建构起人的真实世界，成为人最真实的生活写照，反映出人最真实的模样。体育将人与自身、人与社会、人与自然充分联结起来，弥补身体的缺陷，规范人的行为，指引人的方向，实现自我的超越。人的生存发展需要在体育实践中得到满足，建构表达人自由思想与行动的公共空间，是人之主体性的彰显，也成为体育繁荣发展的内驱力。
表1 实验参数
Table 1 Experimental parameters
图8 模块关系对比图
Fig.8 Comparison of relationship between modules
3.2.2 建设范围对比结果
建设范围具体结果如图9 所示。
图9 建设范围对比结果
Fig.9 Comparison of construction scopes
由图9 可以看出，在相同的建设时间下，本文设计的建设系统的建设范围始终要高于传统建设系统，传统建设系统仅能将附近50 km2范围的数据统一到一起，但是本文建设的系统能够将100 km2范围的数据统一到一起，建设能力是传统系统的2 倍。随着时间的增加，传统系统的建设能力呈现下降趋势，但本文建设系统的建设能力不仅没有下降，反而呈现上升趋势。
传统的建设系统与各数据点之间距离很远，采集时十分困难，对于不同数据点，传统建设系统的采集能力是不一样的，这样的采集方式难以平衡数据点之间的关系。本文建设的系统以均匀的方式记录各点，并对数据资源进行详细编码，有效提高建设质量，防止未知问题出现。
4 结 语
我国在教育方面投入了大量的财力和物力，旨在加强教育力度和教育质量。传统的校园建设系统涉及的范围很窄，且各个模块之间缺少固定的联系，很难实现数字化校园建设。本文通过有线无线互联技术建立的数字化校园建设系统能够将所有的校园数字信息进行存储，统一编码，该系统对于建设数字化校园具有很好的推动作用，能够有效促进国家教育发展，提高教育水平。
参考文献
[1]刘家祺，梁桓宁，胡云聪.基于云端平台的智慧宿舍管理系统设计[J].电子技术与软件工程，2018，19（1）：81-84.LIU Jiaqi，LIANG Huanning，HU Yuncong.Design of smart dormitory management system based on cloud platform [J].Electronic technology and software engineering，2018，19（1）：81-84.
[2]常乐.以教学质量评价系统为核心的数字化校园设计[J].无线互联科技，2017，19（22）：78-79.CHANG Le.Digital campus design with teaching quality evaluation system as the core [J].Wireless interconnection technology，2017，19（22）：78-79.
[3]李彬.“互联网+”时代基于移动互联网的数字迎新系统设计与实现[J].数字化用户，2017，25（7）：63-66.LI Bin.Design and implementation of digital welcome system based on mobile Internet in the era of "Internet +" [J].Digital user，2017，25（7）：63-66.
[4]杨晓波，陈邦泽，张文翔，等.基于三维激光扫描技术和VRPlatform 的校园虚拟漫游系统设计[J].实验室研究与探索，2017，36（10）：110-114.YANG Xiaobo，CHEN Bangze，ZHANG Wenxiang，et al.Design of campus virtual roaming system based on 3D laser scanning technology and VR-platform [J].Laboratory research and exploration，2017，36（10）：110-114.
[5]吴宇婷.基于NFC 技术的校园手机一卡通系统设计及应用[J].数字技术与应用，2017，19（4）：76.WU Yuting.Design and application of campus mobile phone one-card system based on NFC technology [J].Digital technology and application，2017，19（4）：76.
[6]陈铁权.基于“互联网+”模式的校园一卡通管理系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2017，13（29）：29-30.CHEN Tiequan.Design and implementation of campus card management system based on "Internet +" mode [J].Computer knowledge and technology，2017，13（29）：29-30.
[7]戴琼洁，范绍勇.数字化校园建设中就业指导中心信息系统设计[J].时代金融，2017（14）：280-281.DAI Qiongjie，FAN Shaoyong.Information system design of career guidance center in digital campus construction [J].Time financial，2017（14）：280-281.
[8]武爱林.大数据时代数字化校园建设无线网络的分析[J].物联网技术，2017，7（1）：52-53.WU Ailin.Analysis of wireless network for digital campus construction in the era of big data [J].Internet of Things technology，2017，7（1）：52-53.
[9]杨罗罗，张永德，刘海洋，等.基于数字化校园APP 的设计与推广初探[J].无线互联科技，2018，58（1）：110-113.YANG Luoluo，ZHANG Yongde，LIU Haiyang，et al.Design and promotion based on digital campus APP [J].Wireless interconnection technology，2018，58（1）：110-113.
[10]余莉，王乘.基于虚拟现实技术的数字校园三维仿真系统[J].计算机仿真，2004，21（4）：98-101.YU Li，WANG Cheng.Digital campus 3D simulation system based on virtual reality technology [J].Computer simulation，2004，21（4）：98-101.
[11]洪玲.关于智慧校园建设系统构建框架的探讨[J].科学与财富，2016，11（11）：78-79.HONG Ling.Discussion on the framework of the intelligent campus construction system [J].Science and wealth，2016，11（11）：78-79.
[12]俞德明，方曙东.校园智能化系统的规划与设计[J].池州学院学报，2018，22（3）：24-26.YU Deming，FANG Shudong.Planning and design of campus intelligent system [J].Journal of Chizhou University，2018，22（3）：24-26.
Design of digitized campus construction system based on wired and wireless interconnection technology
GAO Jing
（Division of Informationization Construction and Management，Nanjing University of Science & Technology，Nanjing 210094，China）
Abstract： The traditional digitized campus construction system involves a narrow scope，and its modules are not closely linked.In order to solve these problems，a new digitized campus construction system is designed based on wired and wireless interconnection technology.The hardware of the system is designed emphatically.Five construction layers are constructed，including network architecture layer，data layer，service layer，extended service layer and virtual campus layer.The sensor，encoder and circuit diagram are designed.The software flow is designed by means of the hardware part，including four steps：data acquisition，data sensing，data processing and construction result display.In experiment，it was compared with the traditional construction systems.The results show that the digitized campus construction system based on wired and wireless interconnection technology can connect each module tightly and expand the scope of construction.
Keywords： wired technology；wireless technology；digitized campus；campus construction；interconnection technology；software flow design
中图分类号： TN711-34；TP311.32
文献标识码： A
文章编号： 1004-373X（2019）17-0080-04
DOI： 10.16652/j.issn.1004-373x.2019.17.017
收稿日期： 2018-10-19
修回日期： 2018-11-26
作者简介： 高 静（1980—），女，江苏邗江人，研究生，中级工程师，研究方向为数字化校园建设。
标签：有线技术论文; 无线技术论文; 数字化校园论文; 校园建设论文; 互联技术论文; 软件流程设计论文; 南京理工大学信息化建设与管理处论文;