简介：设想一下，如果每次早上都有短信提醒你应该去学习了，然后告知你哪里有空座！吃完饭喽，就去 上自习，不用担心四处游荡找不到座位，不用担心因为羞怯不敢去自习室找座，不用担心晚自习没有地方学习，不用担心自己意志不坚定痴迷于虚拟网络，不用担心……
关键词：便捷 效率 座位 诱导学习 物联网
研究意义：作为山东学生，上大学后对自己的懒散行为感到十分愧疚，可又往往被一些不知名的理由打消学习的积极性（可能图书馆没有座了吧，阶梯教室、综合楼不知道有没有人开会、上课啊）。每个人都渴望毕业后有个幸福的生活，所以潜意识都有奋斗的鲜血流动着，只是因为懒惰，我们将这股鲜血冰封冷藏，只需要一把热火，每个人都会爆发！我渴望能够看到飞速腾飞的吉林农大，让以后的我为出身吉林农大而自豪！
研究现状：目前市场上还没有这类产品出现，这是一个雄起的契机，把握好自己学习的积极性、就等于把握了自己的未来，假使吉林农大的每个学子都每天为学习新的知识而奋斗着，为自己的未来而奋斗着，学校学习之风盛行，我看到未来so nice!
研究方法：首先我需要构建一个智能监控网络。
我准备利用电释热红外传感器制作传感器节点，安放在图书馆每个自习室，每个自习室大概需要五个传感器，图书馆有好多个自习室，把每个自习室如图所示安放传感器节点（传感器节点就相当于一个zigbee终端设备或者路由器设备，与其他传感器进行自组网，然后才能互相通信。。有点像咱用无线局域网一样。每个电脑要装无线wifi装置一样。。。）！
最后一步就是最重要的一步，构建zigbee网络！
Zigbee传感器网络技术是应用IEEE802.15.4标准的一种距离短、速率慢的无线网络技术。因为它具有功耗低、部署简单的特点，So它在无线监控、工业自动化、家居智能化等领域成了应用研究的热点。
结合IP网络技术，可方便地实现对Zigbee监测网络的远程通知。通常来说它可以通过在两种异质网络的结合点(网关节点)上实现一个嵌入式的WebServer来实现。But对于多个Zigbee监测网络，这种实现方式在集中监管上还是有一定的困难。
经过本作者的苦苦找寻，终于整理出了利用IBM的Websphere消息中间件技术，对多个Zigbee监测网络进行远程通知的实现方法。
首先我们用到的是IBM的中间件，IBM的WebSphere消息中间件产品，根据功能、应用对象的不同是有不同的版本的。WebSphere Connection Server Micro Edition，称为微型消息代理，主要用于嵌入式的应用，使用MQTT通信协议。
MQTT是IBM开发，在2001年发布的一个开放、轻型的消息传输协议，专门用于远程传感应用等低带宽的网络通信,并支持发布/订阅消息传递。
消息中间件系统的基本元素是客户端、消息和消息代理。在发布/订阅消息传递模式中，发布者和订阅者是客户端，通过连接到消息代理在网络中传递数据。发布者向消息代理发送特定主题的消息，订阅者向消息代理订阅特定主题的消息，发布者和订阅者之间的连接由消息代理管理。当消息代理收到发布提供的消息后，由它向订阅者传递所订阅的消息。
采用中间件技术以后，整个系统结构就由两层结构变成了三层结构，如图1所示。
底层为多个Zigbee监测网络，负责监测数据的采集。每个Zigbee监测网络有一个网关节点和若干电释热红外传感器节点。监测网络采用星型结构，网关节点作为每个监测网络的基站。网关节点具有双重功能，一是充当网络协调器的角色，负责网络的自动建立和维护、数据汇集;二是作为监测网络与中间层交互的接口，与中间层的消息代理传递消息。
中间层为消息代理，完成消息的路由功能。分别接收管理应用、网关节点发来的消息，然后进行转发，使管理应用与监测网络的网关间实现数据交互。
上层为管理应用，作为人机接口，实时显示各个Zigbee监测网络的监测数据;接收用户的各种设置参数和控制命令。
网关节点与管理应用间的数据传递是双向的，即网关节点接收到数据采集节点发来的监测数据后，预处理后形成消息发给消息代理，由消息代理转给管理应用;管理应用收到用户的设置参数或控制命令后，形成消息传递给消息代理，再由消息代理发给网关节点。所以，它们即是消息的提供者，也是消息的使用者。 发布/订阅模型允许多个消息提供者向同一主题发布消息。因此，多个Zigbee监测网络通过其网关节点分别连接到消息代理，向同一主题发布有关监测数据的消息。管理应用通过订阅同一个主题，就能获得所有监测网络的监测数据。
另外，发布/订阅模型还允许多个消息使用者订阅同一个主题，消息代理会向不同的订阅者广播。因此，不同网关节点订阅同一主题后，管理应用只需向消息代理发送一条控制命令，多个监测网络的网关节点就能收到同一条控制命令。
当然上面只是理论知识，我准备通过MQTT协议实现管理应用、监测网络中网关节点与中间层消息代理间的数据传输。
首先需要对中间层的消息代理进行配置，主要包括：创建“连接工厂”、“创建主题”、“创建激活规范”等。 在消息代理上需要创建两个主题，一个用于传递监测数据，一个用于传递控制命令。不同监测网络的网关节点向监测数据主题提供消息，管理应用订阅监测数据主题。管理应用向控制命令主题提供消息，不同的网关节点订阅控制命令主题。
网关节点、管理应用作为客户端，还需要编写专门的消息收、发送模块。虽然它们运行平台不同，网关节点运行于嵌入式设备的Linux环境，管理应用运行于台式机的Windows环境，但它们实现的步骤和原理是一样的。用MQTT库实现消息的发布和订阅模块，主要包括以下几个部分。
一、连接 MQTT
1) 生成连接字符串：指定消息代理主机的IP地址和MQTT分配的端口号，端口号缺省值为 1883;
2) 设置连接属性，包括客户机的标识、订阅类型、发送活动消息的间隔时间;
3) 创建 MQTT 客户机对象。
二、向代理发布信息
直接使用MQTT 提供的API函数publish，需要提供主题、消息、服务质量等参数。
三、向代理订阅消息
订阅是由 MQTT 对象处理的，要求有三个数组参数。分别是订阅座位占用数量数组、座位旁是否有人数组、服务质量数组。这三个数组是“索引关联的”。
主题数组是一个字符串对象数组，主题按层次结构排列，并且通过“/”字符分隔。
服务质量数组是一个整数类型的数组。服务质量的值可以为 0、1 和 2，根据具体的应用设置。通常将服务质量的值置为2，使消息仅传递一次，以减少传输开销。
四、接收来自代理的消息
要使应用能接收到订阅的消息，必须创建一个回调处理函数，并且在MQTT客户端注册。
用MqttSimpleCallback 接口创建简单接口的对象，并实现connectionLost 和 publishArrived两个方法。 当与代理的连接意外终止时，就调用 connectionLost 方法。如果出现这种情况，则此方法试图重新连接到代理。如果 connectionLost 方法无法重新连接，则会抛出异常来通知客户机重新连接失败。 publishArrived 方法通知系统订阅主题的消息已到达客户端。
然后是数据的相互传输。网关节点作为Zigbee监测网络与IP网络的连接点，除了要与上一层的消息代理进行数据传递，还要与Zigbee监测网络中的数据采集节点间进行数据传递，获得原始的监测数据和向数据采集节点传递设置参数。
下面是网管节点的硬件组成网关节点的硬件结构如图2所示。主要分成两大部分：系统运行的硬件平台和IEEE802.15.4无线通信模块。
接下来就是多个ZigBee监测网络远程监控的实现了。CPU选用AMD的 Au1550。它是一款多功能、高性能、低功耗、高集成度的网络安全处理器。
无线通信模块采用飞思卡尔的MC13192。它实现了IEEE802.15.4物理层的数据传输，可以自动完成数据的校验和封装。
Au1550与MC13192通过3线SPI接口、一个片选线和一个中断请求线相连，完成数据传输和控制。
最后是网关节点的软件设计网关节点软件系统的结构如图所示。
根据网关节点的功能，软件系统主要完成两个功能，一是负责网络的建立和维护、汇集监测网络中的监测数据、向数据采集节点发送设置参数。这一部分为实时部分，由内核模块实现，运行于内核态;二是与远程的消息代理之间的消息传递、原始监测数据的预处理。这部分为非实时部分运行于用户空间。
当MC13192接收到IEEE802.15.4物理层的数据后，产生中断请求触发数据处理任务读取，校验正确后写入FIFO中，用户空间的应用程序则定时读取FIFO中的数据，然后将原始数据形成文本格式的消息发送给消息代理。
当用户空间的应用程序收到消息代理发来的控制消息后，转换成控制命令字写入FIFO中，内核模块中FIFO读取任务则定时读取FIFO的控制命令，形成MAC层的帧格式，通过SPI传递给MC13192。
就这样，一个Zigbee网络就组建成功了。
通过电释热红外传感器的感知，就可以知道图书馆哪个地方还有空座位，当然你可能会发现占座行为，但是不要怕，你是受学校保护的，学校反对占座，你可以直接向管理员发送消息，同时管理员会将你的消息记录下来，然后他会将现在的空位图和半个小时前的空位图进行比对，如果座位一直是空的又没有坐人，会有相关人员前去清坐。
可能有的同学会认为可能会产生某些意想不到的误会，呵呵，当然我已经想好了对策，如果占座不超过半小时，你可以向管理员发送消息说明情况，但如果超过半个小时，哦呵呵，那就对不起了！
通过此zigbee网络，同时还可以连接综合楼个个教室，还有阶梯教室，每个教室门口放一个被动标签，记录教室是否被占用！这样就可以让同学们更好的，更有效的，更快速的规划自己的出行路线，做到“弹无虚发，一击必杀”。
控制系统会连接互联网，收集一些励志、感恩的微阅读和微电影，每天鼓励客户去学习，刺激客户的进取心，建立学习知识排行榜，系统根据你所学的知识出题，检测你的学习成果，有竞争才会有激情。老师发布消息自动通知到你，大家通过网络可以相互交流，有事通知更方便！明天提供计划系统，自己计划自己的一天，系统还会帮你做出调整，为你添加一些体育运动时间，推荐优雅的音乐陶冶你的情操。、、、、、、、
未来无限激情，系统不断更新，紧跟时代脚步，让美好的大学时光送给你难忘的四年。
此系统能接受同学的建议，经老师批准使用后，通报表扬。
预期效果：吉林农大的图书馆，阶梯教室，综合楼，到处都有学子们奋斗的身影，有的人在课桌上冥思苦想，有的人安静的写着什么，有的人在操场上大声背诵，有的人在道路上相互交谈自己学到的东西。有的人静静地听着歌，有的人快乐的进行体育运动。大家和睦相处，有爱谦恭，明德崇智，厚朴笃行。
作者简介：
陈修超（1996.04.15–），男，山东省济宁市人。
现就读于：吉林农业大学 信息技术学院 2013级 物联网工程专业
电话：15764381257 QQ：1303796421
座右铭：紧要关头不放弃，绝望就会变成希望
参考文献：
1物联网导论
2大话物联网
3百度
转载请注明来源：吉林农业大学物联网工程2013级 » 陈修超—— 看物联网如何让你圆梦大学