摘 要

近年来，高校学生日益增多，每逢学生集体下课时，高校楼道内必定会发生学生拥堵的事情，人群聚集密集存在着极大的安全隐患，一旦疏散中人群发生踩踏事件等安全事故，其后果十分惨重，并且随着学生人数的增长，安全事故的发生几率也会随之提升，以往的统一规定时间下课的制度显得十分不合理。随着计算机技术以及人工智能的飞速发展，通过计算机来辅助老师选择下课时间、学生选择下课路径成为当前重要问题，上下课疏散系统使得学生可以错开上下课的高峰期，避免学生拥挤。所以设计一个疏散系统十分迫切。

本文共分为五个章节来描述如何设计以及实现该疏散系统的。第一章为绪论，介绍了一些国内外关于智能校园的研究现状，对其研究的方向以及作用做了简要分析；第二章为相关技术的介绍，介绍了本次设计与实现过程中涉及到的相关技术；第三章为系统的设计与实现，总体的对整个系统进行表述，分成四大模块地介绍了系统是如何设计与实现的，主要分为服务器，数据库，算法，安卓端四大模块；第四章为系统测试，该章节对整个系统的测试阶段做了详细地汇报；第五章为系统总结，对整个毕业设计的各个阶段以及最终成果做了一个总体的总结。

本系统旨在给学生提供一条最优的疏散路径以及给老师一个最佳的下课时间来实现避免教学楼拥堵的功能。客户端用Android Studio来编写，课程表等数据存储在MySQL里，服务器用自己搭建的服务器，用service以及servlet来进行请求传输以及数据传输，用算法处理原始数据来得到我们最终需要的信息，传递给每个客户端。最终完成符合设计需求，能真正避免拥堵的系统。
关键词：AndroidStudio MySQL 疏散系统 智能校园

Abstract

In recent years, there have been more and more college students. When students go out of classes collectively, there are bound to be student crowdings in college corridors. There is a huge hidden danger in the concentration of crowds of people. Once an evacuation occurs, there are safety incidents such as stampede, and the consequences Very heavy, and with the increase in the number of students, the probability of occurrence of security accidents will also increase, the previous unified system of stipulated time classes is very unreasonable. With the rapid development of computer technology and artificial intelligence, the use of computers to help teachers choose the time of class and students to choose the course of the course has become an important issue. The evacuation system allows students to stagger the peak hours of classes and avoid student crowding. So designing an evacuation system is very urgent.

This article is divided into five chapters to describe how to design and implement the evacuation system. The first chapter is the introduction. It introduces some domestic and foreign research status quo of intelligent campus, and briefly analyzes the direction and function of its research. The second chapter introduces the related technologies and introduces the design and implementation process. The related technologies; the third chapter is the design and implementation of the system, the overall presentation of the entire system, divided into four modules to introduce how the system is designed and implemented, mainly divided into servers, databases, algorithms, Android four major The module; the fourth chapter is the system test, this chapter gives a detailed report on the test phase of the entire system; Chapter 5 is a system summary, and makes an overall summary of the various stages of the graduation project and the final results.

This system aims to provide students with an optimal evacuation route and give

the teacher an optimal class time to achieve the function of avoiding congestion in the teaching building. The client uses Android Studio to write, curriculum tables and other data stored in MySQL, the server uses its own server, with service and servlet for request transmission and data transmission, using the algorithm to process the original data to get the final information we need, pass For each client. Finalize the system that meets the design requirements and can really avoid congestion.

Key Words：AndroidStudio MySQL Evacuation system Intelligent Campus

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪论 1

1.1 背景及研究意义 1

1.2 国内外的研究现状分析 1

1.3 论文研究的基本内容 2

第2章 相关技术概述 4

2.1 开发工具及环境 4

2.1.1 AndroidStudio 4

2.1.2 MySQL数据库 4

2.2 相关技术介绍 4

2.2.1 数据操作 4

2.2.3 相关控件 4

2.2.4 A*算法 4

第3章 系统的设计 6

3.1 系统需求分析 6

3.1.1问题分析 6

3.1.2可行性分析 7

3.1.3功能性需求分析 7

3.2 系统设计 9

3.2.1系统设计目标 9

3.2.2系统框架设计 9

3.2.3系统数据库设计 9

第4章 系统的实现 13

4.1 服务器数据库 13

4.2 数据存取 15

4.3 用户界面设计与实现 18

4.4 算法实现 21

第5章 系统测试 24

5.1 测试目的 24

5.2 测试环境 24

5.3 测试内容 24

第6章 总结 28

参考文献 29

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 背景及研究意义

近年来，高校学生日益增多，每逢学生集体下课时，高校楼道内必定会发生学生拥堵的事情，人群聚集密集存在着极大的安全隐患，一旦疏散中人群发生踩踏事件等安全事故，其后果十分惨重，并且随着学生人数的增长，安全事故的发生几率也会随之提升^[1]。研究表明，规划好的路线可以很大程度上避免拥堵，从而避免踩踏等事件的发生；另一方面，规划好的路线可以避免拥堵，在整体上节约了人们下课后的疏散时间。随着现在越来越多的智能校园安卓终端应用程序问世，人们也能体会到app给人们带来的便利。目前我们所采用的整个教学楼同时下课，不规划学生疏散路线的方法有很严总的弊端：同时下课使得每个楼梯，走廊的人流密集度达到最高，形成了拥挤，不利于疏散。随着计算机技术以及人工智能的飞速发展，通过计算机来辅助老师选择下课时间、学生选择下课路径成为当前重要问题，上下课疏散系统使得学生可以错开上下课的高峰期，避免学生拥挤。通过算法，我们可以得到一条更优的路径，以及更佳的下课时间，再通过安卓终端让我们能更好地将特定的路线以及下课时间传输给各个学生以及老师，对学生老师的疏散路线做了预告，能有效避免拥堵的发生，提高了学生疏散的效率。学生下课疏散系统在智能校园领域具有开创性突破。这一系统旨在希望用户的学习生活更加便利，节约下课疏散时间，节约下来的时间可以用于其他更有意义的事，而不是停留在楼道口等候。学生下课疏散系统对社会也有深远影响，一方面作为一个鲜活的例子向社会证实了科技真的能改变生活，另一方面也呼吁广大计算机方面的技术人员学以致用，将学校以及公司里所学内容贴近生活，开发出一个又一个能真正解决人民实际问题的系统，形成了良好的科技发展社会风气，不仅如此该系统同时也开创了国内智能校园项目的先河，为今后发展出更完善更优良的智能校园系统打下了坚实基础，在国内外的智能校园研究方向上做出了巨大贡献。

1.2 国内外的研究现状分析

随着第三次科技革命，计算机技术在当今社会发展十分迅速，随着物联网技术在当今社会更加普及，以及更加贴近人们的生活，同时上述技术也广泛运用于智能校园的研究方向上^[2]。目前国内外对于智慧校园的建设研究取得了重大成果，例如日本广岛大学就利用了射频识别技术、云服务器等技术实现了考勤系统，其功能十分强大：不仅可以通过个人电脑随时进行考勤情况的检查，而且可以通过智能移动终端实现上述功能，云服务器技术不仅将考勤情况实时记录，而且提供了一个很好的平台供师生来进行资源交流，便于老师布置作业，学生上交作业。该系统十分完善，很具有技术含量，其核心在于利用射频识别技术进行初期的数据采集，然后将数据整合、传输到云服务器上，再通过用户获取权限来访问云服务器上所存储的数据。其创新点在于将CS模式与云计算平台向结合，形成的系统更安全可靠，性能更稳定，其拓展性以及功能也更强大 ^[3]。是一个将新型技术运用于日常生活中的良好范例。利用类似技术，瑞士联邦理工学院也建立了ETHOC系统（完全在线内容系统），一方面通过物联网的传感技术获取校园安全程度，例如用温度传感器来检测火灾的发生；另一方面通过在线平台实现了校园信息的交互^[4]。该系统不仅加快了校园信息传递的速度，而且对校园安全进行了防护以及提醒，使学校更加安全。国内“互联网 ”视野下智慧校园的发展趋势主要集中在：

实现网络覆盖全校园，形成泛在学习环境。不仅将网络覆盖教学楼，图书馆，实验室等正式学习场所，还要拓展到饭堂，寝室楼等生活场所，使学生可以随时随地地接入网络进行学习。利用大数据分析能力，收集学生学习与生活的数据，得出广大学生团体的基本生活习惯与学习成绩的关系，改善学校的基础设施，培养具有个性化的学生。完善各类硬件建设，包括：射频识别装置、红外传感器、全球定位系统等。加强信息化队伍建设，完善教育信息化体系，并逐步完善智慧校园。如哈尔滨理工大学的师生团队就设计出了一款智能校园机器人来进行校内的巡逻安保工作，其效果十分良好^[5]。

在关注智能校园问题上，我们可以得知，国内外对于大数据，云计算等先进技术的兴趣极大，运用也十分广泛。国外智能校园的创新型计划发展程度较好，国内对于智能校园的关注度以及投入力度处于初步阶段，其力度在不断加大，但在现今阶段国内的智能校园项目并不多见。因此本次毕业设计结合我对于智能校园系统的掌握与认识，对智能校园的系统做一个简单设计，希望对国内的智能校园设计作出一点点贡献。

1.3 论文研究的基本内容

本文以“基于Android平台的上下课疏散系统的设计与实现”为题，对现有的国内外智能校园系统进行分析，充分汲取其优点后提出了我本次研究的方向：侧重于疏散系统。该系统设计主要分成以下几个模块：

数据库模块：由动态数据库存储各学生或各教室的课表信息，将该信息进行简单的处理后赋给算法进行后续操作。

算法设计模块：本系统应用人工鱼群算法及贪心算法在不超过拥挤度的情况下为学生选择出一条最短路线，避免发生拥堵，能够实现学生在理想的人流密度下进行疏散。用疏散系统的效果来表示算法的优化程度^[6]。

服务器模块：通过搭建linux服务器，服务器接收客户端传输来的基础信息，进行统计及分析，将分析后的信息进行整合，并用运行在服务器上的算法进行处理，将最终结果发送至每一个客户端。

客户端模块：运用Android开发一个app建立客户端用来发送基础信息给服务器以及接收服务器上的运算结果，将下课时间以及疏散路线告知相应的老师或学生。

将以上模块相结合形成的学生上下课疏散系统旨在学生可以错开上下课的高峰期，避免学生拥挤。上下课疏散系统的主要问题，在于算法的设计和实现以及服务器的搭建。如何通过导入的课程表数据，来得出符合每名老师的最佳下课时间，以及符合各个学生的最优路径成为该系统设计成功的关键。

第2章 相关技术概述

2.1 开发工具及环境

2.1.1 AndroidStudio

Android Studio是官方的集成开发环境（IDE）。用于谷歌的安卓操作系统，内置于JetBrains公司的IntelliJ IDEA软件和专门为Android开发。Android Studio于2013年5月16日在Google I / O会议上宣布。

2.1.2 MySQL数据库

MySQL是一种开源关系数据库管理系统（RDBMS）^[7]。
2.1.3 IntelliJ IDEA

IntelliJ IDEA是用于开发计算机软件的Java 集成开发环境（IDE）。它由JetBrains（以前称为IntelliJ）开发，可作为Apache 2许可社区版本和专有商业版本提供。两者都可以用于商业开发^[8]。

2.2 相关技术介绍

2.2.1 数据操作

该系统的数据主要由学生课表构成，用Eclipse模拟学生课表用JDBC方法导入服务器上的MySQL，通过service、servlet方法连接服务器，发送请求，返回所需数据然后Android Studio通过post（）、get（）方法返回数据。1.创建connection实例2.连接服务器的数据库3.doGet（），doPost（）方法接收请求，将数据传输至安卓端4.关闭连接^[9]。

2.2.3 相关控件

本次系统设计中使用的控件，窗体为LinearLayout，RelativeLayout，Button，TextView，EditView，以及进行请求接收、传输数据的service，servlet控件。

2.2.4 A*算法

A*算法有自动寻路功能：在一个网格图中，设置一个起点，一个终点以及若干障碍物^[10]。算法的主要思路是：将网格上所有格子都进行计算，根据参数值将格子分为考虑以及不被考虑两种，然后将考虑的格子不断删减，最后得到最优路径。算法开始前，先建立一个M表，一个N表，M表存储估算的最优路径中不包含的格子；N表存储可能在最优路径上的格子。判断一个格子是否位于最优路径上的方法是设计三个值，分别设为A，B，C。A为当前格子距离最初位置的最短路径所经过的格子数；B为当前格子距离目的地的估值。C为A、B之和。计算完当前格子的C值后，计算当前格子的四周格子C值，进行比较，较大的格子置于M表中，之后不再考虑；值较小的置于N表内。在进行一步步剔除之后，C的估值会越来越接近最优路径的长，最终将会得到一条最短路径^[11]。

第3章 系统的设计

3.1 系统需求分析

在本阶段，系统软件开发人员需要充分地了解客户真正的核心需求。客户的核心需求在该阶段仅仅只是通过文字简单描述的，而在该阶段，软件开发人员需要通过仔细的分析以及思考，将客户文字简单描述的需求转换为设计的系统真正包含的功能，能良好的理解该系统设计的问题所在以及可行性，从而真正理解并确定系统的真正功能，并在此基础上能真正明确系统所需实现的功能。

3.1.1问题分析

在问题分析阶段，上下课疏散系统其主要目的在于获取学生课表，将课表的值进行整理、分析、计算，再将所得结果传输到各个用户的手中。因此该系统首先能将学生课程表导入到服务器端的数据库，然后能调出学生课表数据库中的信息进行算法分析、计算，从而得到结果。另一方面，由于要向许多用户发送疏散路径或者下课时间，因此该上下课疏散系统中必须要用到服务器来进行数据操作。因此，在本次系统设计的过程中，存在着许多问题。首先要将学生课表等信息导入到服务器的数据库中进行存储，其中存在的问题是，由于设计的数据库中初始存储数据较多，若用MySql的枚举方法进行数据的初始值设定的话，工作量必然十分的大，因此我选择先用eclipse连接MySql，用for循环对学生、老师赋值student1-student1000、teacher1-teacher200,对其他表赋初值也是同样的操作。其次由于算法要获取表中信息，因此我们需要明确获取表中哪些信息，以及如何获取其中的信息，初步思考的方式是在servlet中向服务器发送访问数据库请求，查询各时段课程表信息，将信息返回到算法模块进行分析计算。然后由于本系统要模拟实现上下课疏散功能，因此我们要实现算法功能，要思考对获取来的数据进行哪些处理，首先对单个个体的信息进行整合，得到该时段各个教室的状态以及相邻下一时段各个教室的状态，由初状态到最终状态的过程中需要算法计算出初教室到目标教室的路径，因此我选用了A*算法来进行寻路操作。当算法设计完毕后，学生可以通过登陆安卓客户端进入学生界面，获取到特定的路径，因此安卓端需要用servlet对服务器发送访问数据库请求。对于安卓界面功能的设计，需首先设计登陆功能，以防外来人员对服务器数据库的信息造成破坏或窃取，因此登陆功能应在service-servlet中实现，安卓界面应当相对简洁明了便于用户操作，安卓端的功能也应当简单。

3.1.2可行性分析

在可行性分析阶段，我们首先要预测一下系统完成后所具备的功能对整个学校乃至社会的影响，或是该系统可能带来的经济效益。通过分析，该系统对于整个学校来说有着重要意义：能有效解决学生上下课拥堵问题。因此开发该系统十分必要。对于该系统的安全性，我们进行了多重保护：1.数据均存储于服务器中搭建的MySQL数据库中；2.用户在客户端要进行数据操作必须先进行登录验证才能与服务器建立连接；3.设置了不同的客户权限，不同权限的用户能获取到的数据不同保证了数据库的安全性，能保证数据库的数据不被窃取；4.在数据库的建立过程中就进行了外键的设置，建立了表与表之间的连接，保证了数据库的安全性以及完整性。该系统除了安全性良好之外，还具有其他优点：首先，由于该系统的运算功能在服务器端就已经进行，各自的疏散路线已经存储到学生表中。因此客户端界面简洁清晰，用户操作简单，只需登录就可查看到自己特定的一条疏散路线。

3.1.3功能性需求分析

功能性需求分析阶段，笔者在日常生活中了解到学生上下课疏散时，有以下问题：

1.学生根据自己的习惯进行楼道选择，经常楼道拥挤了会选择等待，而不是走另外一条楼道。若学生预先能知道各楼道的拥挤程度，将会选择拥挤度较小的楼道来节省时间。

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