会议室大升级,动手打造智慧型会议系统

在许多公司里,会议室的使用效率十分低落。这种情况有两大原因:可能有人订了会议室,却从没在排定的时间内确实开会;或是会议提早结束,然后徒留空间闲置不用。

智慧型会议室系统的开发即是为了解决此类问题。 SCR 系统使用了 Intel® Edison 开发板、 Arduino 扩充板、 Android* 智慧型手机、推播伺服器以及 ZigBee 感应器.─. 包括 ZigBee 光感应器、ZigBee 红外线感应器、ZigBee 智慧型插座与 ZigBee 警报器。此系统可即时侦测会议室内的环境状况,然后判断房内是否有人,并通知推播伺服器重新排定使用时间表,有助加强会议室空间运用的效率及便利性。

ZigBee 是一套高等通讯协定的规格标準,用于建立私人区域网路 。 ZigBee 的基础是 IEEE 802.15.4 标準。 ZigBee 协定适用于嵌入式应用程式,要求低耗电且仅容许较低的数据传输率。依此方式建置的网路将耗用较少电量。装置电池寿命必须至少两年,才能通过 ZigBee 认证。佔用感应器、智慧照明以及温度控管等居家自动化功能即为 ZigBee 的典型运用方式。

Arduino 是一间开源电脑软/硬体公司,也是专门设计製造微控制器型套件的专案兼使用者社群,这些套件製成的数位装置和互动物品,能够感测或控制实体物件。Arduino 一项重要特色在于标準接头,这种接头可让使用者将 CPU 板连接各式各样称为「盾板 」的通用附加模组。Intel® Edison 开发板也可支援 Arduino,因此相容于上千种 Arduino 模组,包括 XBee* 的 ZigBee 模组。

XBee 是 Digi International 的品牌名称,係指一系列外型尺寸相容的无线电模组。XBee ZB 为 XBee 系列模组之一,採用了 ZigBee PRO 网状网路协定。

系统概观

SCR 系统包括硬体及软体两大部分。硬体部份包含 Intel® Edison 开发板、Arduino 扩充板、推播伺服器、Android 智慧型手机、XBee ZB S2 ZigBee 模组、多个 ZigBee 感应器以及其他部件。软体部份则是推播伺服器、Android 应用程式以及 Intel® Edison 开发板解决方案。

硬体概观
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Intel® Edison 开发板与 Arduino 扩充板 Intel® Edison 开发板与 Arduino 扩充板  是本系统的控制核心。Intel® Edison 开发板可相容于 Arduino,因此 XBee ZB S2 等相容于 Arduino 的装置也可和 Intel® Edison 开发板一同运作,将装置安装到 Arduino 扩充板上即可。

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推播伺服器:我们的伺服器设置在 Windows Q702,搭载 Intel® Core™ i5-3427U 处理器 @ 1.80 GHz,配备 4.00 GB RAM。

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Android 智慧型手机:我们为 SCR 系统开发了 Android 应用程式,希望让系统使用起来更方便。我们也使用了 Intel® x86 型的智慧型手机 Lenovo K900* 来测试应用程式。

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ZigBee 协调器:XBee ZB S2 是以 Arduino 扩充板为基础的无线通讯模组,遵守 ZigBee 协定。其作用为 ZigBee 的协调器,负责管理周遭的 ZigBee 感应器。

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ZigBee 光感应器:Z311X 是一款 ZigBee 的光感应器,可测量环境光的强度。

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ZigBee 红外线感应器:Netvox ZB11D* 为红外线辐射佔位感应器,作为 ZigBee 网路内的终端装致使用。

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ZigBee 警报感应器:Netvox Z602A* 是一款警报器装置,是在紧急状况使用的警报音设备。此装置依据的是 ZigBee HA 标準。

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ZigBee 智慧型插座感应器:Netvox Z809AG* 是 ZigBee 的测量与开关插座,可执行开关控制功能,用来开启或关闭室内的电子设备。

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硬体基础架构

硬体的基础架构如下图所示:

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本系统由四大部份构成:推播伺服器、Intel® Edison 开发板闸道、手机、ZigBee 感应器。本系统具有三大功能:

软体

像会议室这类公司资源经常未以最有效率的方式使用,较大型的公司尤其如此。举例而言,员工 A 使用公司网站登记于上午 8:00 至 10:00 使用会议室。那场会议在 9:00 结束,此时会议室已经可以开放给其他人使用。但是当员工 B 到网站上搜寻是否有可使用的会议室时,由资料库内的状态仍是「使用中」,他就没办法选择该间。因此员工 B 被迫找寻其他会议室。

下图为软体解决方案的系统结构。

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推播伺服器

本系统採用 GlassFish* Server 4.0 作为推播伺服器。伺服器架构如下图所示。

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软体工作流程

下图为应用程式伺服器的系统图。本系统採用 ZigBee 感应器来侦测会议室的状态。当 Intel® Edison 开发板侦测到状态改变时,便会将「空」或「使用中」的状态通知给伺服器。伺服器会更改资料库内的会议室状态,然后将讯息推送到智慧型手机上的 Android 应用程式,以便重新安排时间表。

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Edison ZigBee 系统软体架构

Arduino 的序列埠模拟了 Intel® Edison 开发板和 XBee 协调器之间的介面,而在 Intel® Edison 开发板上执行的应用程式则是作为 ZigBee 闸道使用,我们可透过应用程式传送指令给 ZigBee 感应器,并接收 ZigBee 感应器传来的回应。

ZigBee 协调器也负责将感应器的数值传送给推播伺服器,其功能为接收 ZigBee 感应器的回报。

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设计 Arduino 内的 ZigBee 堆叠

我们设计了一个 Arduino 的 ZigBee 堆叠并用于评测居家自动化效能以及 ZigBee 感应器的动作。这个堆叠以协调器模式运作,可控制并管理光感应器、红外线感应器、智慧插座与警报感应器。

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ArduinoXBee 的主要功能

ArudionoXBee 的核心类别为 XBeeCoordinator。此类别负责管理 ZigBee 感应器,其主要的功能是远端收集感应器的状态并发送指令,藉以远端控制感应器的行为。

• Int getLightValue
输入:ZigBee 光感应器物件。
传回:0 到 65535 之的整数
功能:取得特定的 ZigBee 光感应器的光度测量值。
• bool getInfraValue;
输入:ZigBee 佔位感应器物件。
传回:布尔值
功能:取得特定的 ZigBee 佔位感应器的佔位状态。
• void turnOnAlarm;
输入:ZigBee 警报装置物件。
传回:无传回值。
功能:开启特定的 ZigBee 警报装置。
• void turnOffAlarm;
输入:ZigBee 警报装置物件。
传回:无传回值。
功能:关闭特定的 ZigBee 警报装置。
• void turnOnSwitch;
输入:ZigBee 智慧插座装置物件。
传回:无传回值。
功能:开启特定的 ZigBee 智慧插座装置。
• void turnOffSwitch;
输入:ZigBee 智慧插座装置物件。
传回:无传回值。
功能:关闭特定的 ZigBee 智慧插座装置。

Android 应用程式系统图

使用者打开应用程式时,可选择制定新时间表,或管理既有时间表 。制定新时间表时,使用者可依据时间和地点来搜寻特定会议室。若会议室无人使用,使用者便能直接预订这间会议室。若会议室有人在使用,则使用者可选择等待该间空出。一旦 ZigBee 感应器测得指定时间内该会议室无人使用,推播伺服器就会发送通知给 SCR 系统应用程式,而使用者将收到可预订会议室的通知。

Android 应用程式使用者介面

我们开发的 Android 应用程式名为 Smart Conference Room System,可供员工使用来预订会议室或管理已预订的会议室。SCR 系统的使用者介面如下所示。

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在使用者介面中,使用者可选择左侧选项来排定新时间表,也可以管理既有时间表或是帐户。

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使用者可使用 My Scheduling选项来预订会议室若会议室尚未空出,使用者可选择排队等待。

使用者可检查时间表的状态并管理既有时间表。

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当系统测得指定房间空出时,会对每位排队等候的使用者发出通知。使用者会在应用程式上收到讯息。

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最快接收到讯息的使用者可预订该会议室,其他使用者则会重新列入等待状态。

总结

我们以简单的 Arduino ZigBee 堆叠为基础开发了 SCR 系统,本系统可侦测特定房间的即时环境状态,并智慧地为员工安排时间表,可促进会议室的预订工作更为轻鬆方便。

不过我们在堆叠和 SCR 系统方面都遭遇一些挑战,例如堆叠和 SCR 系统的 API、功能上的限制以及系统稳定度等等。我们预计在下一版本提供更多功能。

关于作者

Liang Z. Zhang 是 Intel 中国开发人员关係部的应用程式工程师,负责支援企业应用程式以及在 Intel® 平台上的物联网开发人员。

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