教室管理系统
运输公司简介-四年级学生特点
2023年2月15日发(作者：震荡器)智慧校园管理系统的设计与实现
（凤祥一璐晴团队）
徐长祥
（青岛科技大学信息科学与技术学院，山东青岛崂山区，
266061
）
摘要：在对大赛要求及现实情况进行深入分析的基础上，我们小组给出了一种综合应用物
联网技术、串口通信技术、
IIS+SQL server+ASP
开发环境、
开发环境、B/SB/S结构的智慧校园管理系统的
设计方案，并进行了实现。该系统实现了大赛要求的主要功能：允许用户通过PC终端查询
所有教室的实时使用情况，
所有教室的实时使用情况，以及其他所需信息和服务
以及其他所需信息和服务
以及其他所需信息和服务（如我们小组设计的预定教室、
（如我们小组设计的预定教室、
（如我们小组设计的预定教室、自习找自习找
座、教室寻人等功能）。全面体现物联网的整体构架（一二三层皆予以实现）尤其实现了硬
件设备与我们系统之间的连接、真正实现了教室实时使用情况信息的动态更新是该系统的主
要特色。
关键词：物联网；智慧校园；
RFID
；上位机；接口；
RS232
串口通信；实时更新
1
引言
初入科大，就感到了科大人对知识的渴望，就像科大的自习室，时常爆满，自习圣地图
书馆根本难寻一席之地。常常出现这种情况：一个人肩背很沉的书包，游走于教学楼之间，
寻找一块自习之地，也常出现这种情况：好不容易在一教觅得一块宝地，不料刚坐一小时，
成群的学生涌入教室，跟着是提着包的教授，上课铃一响，你只有两种无奈的选择：忍受“市
井喧闹”，坚守阵地，或者一走了之。
于是，我们针对这个问题开发了这套系统，通过这个系统你可以网上预订教室、追踪定
位寻人、查询青岛科技大学各个教室的使用情况，
位寻人、查询青岛科技大学各个教室的使用情况，哪间有课，
哪间有课，
哪间有课，哪间没课，哪间下节课即将被哪间没课，哪间下节课即将被
占用，
哪间将一直空闲到深夜，
哪间将一直空闲到深夜，甚至这套系统可以让你看到全科大的自习室占用率，
甚至这套系统可以让你看到全科大的自习室占用率，
甚至这套系统可以让你看到全科大的自习室占用率，图书馆图书馆
的座位哪有空闲。每天出门一查，便可直接决定去向，既节约了时间，
的座位哪有空闲。每天出门一查，便可直接决定去向，既节约了时间，又免去了遭遇尴尬给又免去了遭遇尴尬给
自己造成的不愉快，从而提高了效率。
我们小组开发的这套系统，做成一个网站，专门为同学们提供教室使用情况查询，首先：
将各院系、
各年级的课程表输入系统的数据库中，
各年级的课程表输入系统的数据库中，并且在各个教室安装人数记录系统
并且在各个教室安装人数记录系统
并且在各个教室安装人数记录系统（利用（利用
RFID
阅读机），本套系统将可以进行教室的座位占用率的显示，这样就避免了虽然找到没课
教室但座位已满的情况。
教室但座位已满的情况。教室人数监测功能可以实时显示各教室的使用情况、
教室人数监测功能可以实时显示各教室的使用情况、
教室人数监测功能可以实时显示各教室的使用情况、占用率、占用率、空闲
可用座位数，便于同学们选择教室进行自习。
简言之，我们的设计思路可以用下表说明：
现实问题相应功能设计
1.
会议、讲座等活动申请教室流程机械、耗时、效率低
1.
教室预定的功能
2.
教室管理员管理教室的使用工作繁复效率低下
2.
教室管理员网上管理教室的功能
3.
同学自习一座难求，找座耗时耗力，影响心情，影响
学习，十分不便
学习，十分不便
3.
辅助找座（系统实时分析教室当前使用
情况）的功能
情况）的功能
4.
老师、家长、或同学在联系方式无效时寻人困难
老师、家长、或同学在联系方式无效时寻人困难
4.
教室追踪定位寻人功能
教室追踪定位寻人功能
2
物联网下
RFID
系统应用架构
2.1 EPCglobal
对物联网的描述
图
1
物联网架构示意图
物联网架构示意图
2.2
本系统设计的物联网的描述
图
2
教室实时使用查询系统构建示意图
3
系统设计及实现
3.1
物联网第一层：教室门口刷卡机仿真软件的设计与实现
3.1.1
功能设计：
1.
当卡片移动到刷卡机感应区时，触发刷卡事件，本刷卡机向
RS232
串口发出数据。
串口发出数据。
注：（
1
）对于“一人刷卡机”
，卡片的移动是由鼠标拖动实现的；
，卡片的移动是由鼠标拖动实现的；
对于“多人自动刷卡机”，卡片的移动由左下角的按钮控制，当点击“进门”时
多张卡片自动按顺序依次向左移动触发各自的刷卡事件，
多张卡片自动按顺序依次向左移动触发各自的刷卡事件，并传出数据；
并传出数据；
并传出数据；当点击“出门”
当点击“出门”
当点击“出门”时多时多
张卡片自动按顺序依次向右移动触发各自的刷卡事件，并传出数据。
张卡片自动按顺序依次向右移动触发各自的刷卡事件，并传出数据。
（
2
）本刷卡机向
RS232
串口发出的数据包括：教室号、所刷的卡号（
+
“进
/
出门的标
志”）。
2.
刷卡机的液晶显示屏上显示：警语、当前日期时间（时钟）、所刷卡号、进
/
出门
出门
3.
刷卡机能接收来自控制系统（电脑）的控制信号，并作出相应反应，如：电脑向刷卡
机发出“关闭刷卡机”命令，刷卡机能做出相应反应——
30
秒内自动关机，同理也可实现
“取消关机”操作
“取消关机”操作
3.1.2
实现：
根据上面的界面设计和功能设计，在“
Visual Studio 2008
”开发平台上创建“项目”
”开发平台上创建“项目”，
利用“
C
#语言”开发“
Windows
窗体应用程序”
，各模块及程序代码如下：
，各模块及程序代码如下：
3.1.2.1 2.0
版本：一人刷卡机——仿真刷卡机
图
3
一人刷卡机模拟机
一人刷卡机模拟机
主要事件和函数：
主要事件和函数：
private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e){}//
接
收命令
收命令
private void Panel1_MouseDown(object sender, ventArgs
e){}//
按下鼠标
按下鼠标
private void Panel1_MouseMove(object sender, ventArgs
e){}//
移动鼠标
移动鼠标
private void Panel1_MouseUp(object sender, ventArgs
e){}//
松开鼠标
松开鼠标
private void Panel1_Paint(object sender, ventArgs e)
private void MyReDrawTest(int x, int y)//
重画
重画
public static string GetWeek()//
获取日期
获取日期
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)//
时钟
时钟
3.1.2.2 3.0
版本：多人自动刷卡机——准刷卡机
图
4
多人自动刷卡机模拟机
多人自动刷卡机模拟机
主要事件和函数：
主要事件和函数：
privatevoidserialPort1_DataReceived(objectsender,
SerialDataReceivedEventArgse){}
privatevoidPanel1_Paint(objectsender,ventArgs
e){}//
e){}//一旦加载面板就触发这个画图事件一旦加载面板就触发这个画图事件
publicstaticstringGetWeek(){}//
publicstaticstringGetWeek(){}//获取日期获取日期
privatevoidtimer1_Tick(objectsender,EventArgse){}//
privatevoidtimer1_Tick(objectsender,EventArgse){}//时钟时钟
privatevoidbutton1_Click(objectsender,EventArgse)//
privatevoidbutton1_Click(objectsender,EventArgse)//按下鼠标
按下鼠标
按下鼠标
privatevoidtimer2_Tick(objectsender,EventArgse)//
privatevoidtimer2_Tick(objectsender,EventArgse)//自动按频率进门、出门自动按频率进门、出门
3.2
物联网的第二层：基于
RS232
串口的
RFID
中间件软件的设计与实现
3.2.1
设计
3.2.1.1RFID
中间件扮演的角色（硬件到软件的通信桥梁）：
RFID
中间件扮演
RFID
标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供一组通
用的应用程序接口（
API
），即能连到
RFID
读写器，读取
RFID
标签数据。这样一来，即使存储
RFID
标签情报的数据库软件或后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者读写
RFID
读写器种类增加等
情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去多对多连接的维护复杂性问题。
3.2.1.2
．
RFID
中间件的整体架构设计
图
5 RFID
中间件系统架构概念图
中间件系统架构概念图图
6 RFID
中间件系统结构图
中间件系统结构图
3.2.1.3
．设计理念及扩展思路：
确切地说，其实质是一个串口通信软件。应用软件与射频识别读写器之间的数据交换通
过读写器接口来完成，读写器接口可以采用：
RS232
、
RS485
串口、
RJ45
以太网接口、
WLAN
无线网络接口、
USB
接口、蓝牙接口、红外接口„„为此，只要在此“软硬件通信模块”
里纳入串口通信组件
SerialPort
、以太网接口通信模块、
WLAN
无线网络接口通信模块、
USB
接口通信模块、蓝牙接口通信模块、红外接口通信模块„„就可以实现各种连接方式都适用
的“万能接口”！
因本项目的重点在于
因本项目的重点在于“基于物联网技术的应用层的开发”“基于物联网技术的应用层的开发”，所以我们只做了
串口通信的模块，
串口通信的模块，其他接口模块也不难实现，
其他接口模块也不难实现，
其他接口模块也不难实现，在此不再赘述。
在此不再赘述。
在此不再赘述。后续开发可以根据实际应用的后续开发可以根据实际应用的
需要加入各个模块，实现“任意接口任意平台均适用”的标准。
需要加入各个模块，实现“任意接口任意平台均适用”的标准。
3.2.2
实现（
RFID
串口通信功能的实现）：
3.2.2.1
硬件的实现：
如示意图所示，每台
RFID
阅读机与电脑之间需要一根
RS232
的
9
针脚的串口线。
针脚的串口线。
图
7 RS232
串口通信线及其连接示意图
串口通信线及其连接示意图
因为没有现成可用的串口线，笔者根据串口通信的原理手工制作了一根串口连接线，由
串口通信原理得知串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现：同一个串口的接
收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连只要接收数据针脚
收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连只要接收数据针脚（或线）
（或线）
（或线）与发送数据针脚
与发送数据针脚
与发送数据针脚（或（或
线）相连，彼此交叉，信号地对应相接即可，为此，笔者制作的串口线只有三根线，而非九
根。其实，经本小组反复多次测试，在本小组这个模型里只需输入、输出两根线即足够用了。
但考虑到“共地”的严密性，还是使用三线制。
但考虑到“共地”的严密性，还是使用三线制。
3.2.2.3
软件的实现：
关键点：
VisualStudio2005
、
C
#、串口通信组件
SerialPort
根据上面的设计，在“
Visual Studio 2008
”开发平台上创建“项目”
”开发平台上创建“项目”，利用“
C
#语言”
开发“
Windows
窗体应用程序”
，各模块及程序代码如下：
，各模块及程序代码如下：
设计界面：
设计界面：
图
8
中间件软件（
Client
）的监视控制界面
）的监视控制界面
主要事件
:
privatevoidserialPort1_DataReceived(objectsender,
SerialDataReceivedEventArgse){}//
SerialDataReceivedEventArgse){}//数据接收事件数据接收事件
ceived
事件
事件
此事件在
.NET Framework 2.0
版中是新增的。
版中是新增的。
表示将处理
表示将处理
SerialPort
对象的数据接收事件的方法。
对象的数据接收事件的方法。
命名空间
:
程序集
:System
（在
（在
中）
中）
语法
语法
C#: public event SerialDataReceivedEventHandler DataReceived
注意：
注意：
可能不会按顺序调用
可能不会按顺序调用
PinChanged
、
DataReceived
和
ErrorReceived
事件，并且在基
础流报告错误和执行事件处理程序之间会稍微延迟。一次只能执行一个事件处理程序。
从
SerialPort
对象接收数据时，将在辅助线程上引发
对象接收数据时，将在辅助线程上引发
DataReceived
事件。由于此事
件在辅助线程而非主线程上引发，
件在辅助线程而非主线程上引发，因此尝试修改主线程中的一些元素
因此尝试修改主线程中的一些元素
因此尝试修改主线程中的一些元素（如
（如
（如
UI
元素）时会引
发线程异常。因有必要修改主
发线程异常。因有必要修改主
Form
或
Control
中的元素，使用
中的元素，使用
Invoke
回发更改请求，
这将在正确的线程上执行。
这将在正确的线程上执行。
3.3
物联网第三层：智慧校园管理系统网站的设计与实现
3.3.1物联网第三层的整体设计：
3.3.1.1系统整体架构和流程
图
9
9系统功能总览图系统功能总览图
3.3.1.2教室预定和教室找座模块的设计
图
10
教室预定和教室找座模块的详细设计图
教室预定和教室找座模块的详细设计图
用户登录
用户登录
教室预定
教室预定
按序搜索
按序搜索
个人信息公告
个人信息公告
预定日期
预定日期
预定的时间段
是否使用多媒体
是否使用多媒体
哪个楼
哪个楼
教室大小
教室大小
教室搜索结果
教室搜索结果
找座
找座
按类搜索
按类搜索
按地址搜索
按地址搜索
按教室号
按教室号
按占座率
按占座率
按剩余座位
按何时能自习搜索
按楼号
按楼号
按楼层
按楼层
按教室号
按教室号
查看个人公告
查看个人公告
3.4
网络结构
由于对各教室需要进行实时统计（通过
RFID
阅读机），所以即使学校内部已经建立了
Intranet
，也需要将各教室门口
RFID
阅读机与服务器之间建立专用局域网，
阅读机与服务器之间建立专用局域网，以满足实时统计以满足实时统计
的需要，而对于其他业务管理可以借助于
Intranet
（企业内部网，或称内网）或
Internet
（因
特网，又称国际互联网）（二者均可）
。所以形成了如下图的网络结构。
。所以形成了如下图的网络结构。
图
11
系统网络结构
系统网络结构
3.5
数据库结构
该系统的设计采用了
SQL
SQL ServerServer
数据库，后台数据库安装到了服务器，所有数据都保
存在该服务器中，数据库与局域网用户、
Internet
用户和
Intranet
用户的连接方式如下图所示。
图
12
数据库与用户的连接
数据库与用户的连接
4.
结束语
基于以上设计，我们应用
IIS+SQL
IIS+SQL server+ASPserver+ASP
开发环境实现了B/S结构的智慧校园管
理系统。
理系统。
另外，我们系统已实现了实时统计并显示每个教室当前有哪些人员的功能，因此可用于
日常考勤，只需稍作改进就可以实现完全自动化的智能考勤功能了。
这套系统有着广阔的应用前景，随着现代大学生学习、生活节奏的加快，效率已经成为
人们所考虑的第一因素，
人们所考虑的第一因素，所以，所以，
本系统将成为教室管理员、
本系统将成为教室管理员、预定教室者以及全校同学们不可预定教室者以及全校同学们不可
或缺的一套辅助工具。
或缺的一套辅助工具。
参考文献：
参考文献：
[1]
张海藩
.
软件工程导论
(
第四版
)[M].
北京
:
清华大学出版社
,2003.
[2]
《射频识别（
RFID
核心结束与典型应用开发案例》
核心结束与典型应用开发案例》
作
者：康东
者：康东
石喜勤
石喜勤
李勇鹏
李勇鹏
编著
编著
出版
社：人民邮电出版社
社：人民邮电出版社
[3]
李建伟，于忠清《基于以太网接口的
RFID
系统中间件的设计与实现》
系统中间件的设计与实现》
[3]
明日科技，张跃廷等编著
.C
#数据库系统开发完全手册
.
北京
:
人民邮电出版社
.2007.
[4]
明日科技，张跃廷等编著
.
程序开发范例宝典北京
:
人民邮电出版社
.2007.
[5]
汪孝宜，徐宏杰，胡海璐等编著
.
精通
2.0+XML+CSS
网络开发混合编程
.
北京
:
电子工业出版社
.2007.
联络方式：
联络方式：
（
1
）通讯地址：青岛市崂山区青岛科技大学信息学院计算机
084
班，
266061
（
2
）电话：
151********
（
3
）
：
*********************