基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐類教室安防監(jiān)管系統(tǒng)

王強(qiáng)

[摘 要]實(shí)踐類教室是進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)工作的重要場(chǎng)所。為保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，在發(fā)生意外或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)采取一定的保護(hù)措施，設(shè)計(jì)一套智能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)非常必要。本文通過電腦VB界面，NRF905無線傳輸，SIM300通信以及攝像頭監(jiān)控等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了密碼開門、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、事故報(bào)警、實(shí)驗(yàn)室溫度檢測(cè)、自動(dòng)滅火、窗戶監(jiān)管、凈化空氣、視頻采集、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、短信通知和手機(jī)反控制等功能，特別是當(dāng)管理人員下班后或不在實(shí)驗(yàn)室時(shí)也能夠很好地利用本系統(tǒng)保障實(shí)驗(yàn)室安全，本系統(tǒng)具有較高的使用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)室；監(jiān)控；無線；自動(dòng)報(bào)警

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.114

[中圖分類號(hào)]TP311 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2016）06-0-02

近年來，隨著科技創(chuàng)新的日益進(jìn)步，國(guó)內(nèi)各大高校與單位逐漸建立了各種各樣的實(shí)驗(yàn)室，各類高等實(shí)驗(yàn)設(shè)備不斷進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室中，這些設(shè)備價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜，稍有不慎可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)事故進(jìn)而引發(fā)安全問題。本文主要通過電腦VB界面顯示實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，單片機(jī)測(cè)量的各種數(shù)據(jù)通過NRF905傳送至另一個(gè)單片機(jī)控制的NRF905中，此單片機(jī)的數(shù)據(jù)再傳到電腦VB端，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的多維檢測(cè)傳輸。采用的SIM300模塊實(shí)現(xiàn)了與手機(jī)通訊、遇事通知與反控制功能。

1 系統(tǒng)總體方案

系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示。①VB顯示界面：用VB做主控端通過NRF905進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)驗(yàn)室控制等功能。②無線傳輸模塊：利用NRF905實(shí)現(xiàn)VB界面與受控端的數(shù)據(jù)傳輸。無線NRF905單片無線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器、一個(gè)帶解調(diào)器的接收器、一個(gè)功率放大器、一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。③密碼門管理系統(tǒng)：將矩陣鍵盤按下的數(shù)字顯示在液晶1602上，如果密碼正確門就會(huì)自動(dòng)開啟。④屋內(nèi)進(jìn)出人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)：通過紅外對(duì)管被擋住的先后順序以測(cè)出屋內(nèi)進(jìn)出人數(shù)，從而計(jì)算出剩余人數(shù)。⑤溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行一點(diǎn)多控式測(cè)出溫度反饋給主控制室。⑥排風(fēng)系統(tǒng)：當(dāng)屋內(nèi)煙霧較重或空氣流通不好時(shí)進(jìn)行風(fēng)扇的控制，以凈化空氣。⑦滅火系統(tǒng)：通過水泵和步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行著火點(diǎn)的定點(diǎn)噴水處理，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火。⑧數(shù)據(jù)庫(kù)查詢系統(tǒng)：對(duì)VB中返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)儲(chǔ)存，方便監(jiān)管人員進(jìn)行查詢處理。⑨報(bào)警系統(tǒng)：檢測(cè)18b20溫度過高時(shí)進(jìn)行報(bào)警，在屋內(nèi)煙霧過高時(shí)進(jìn)行報(bào)警，在無人時(shí)開啟熱釋電采集是否有人，如有人以非正常方式進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行報(bào)警。⑩視頻采集系統(tǒng)：通過遠(yuǎn)程無線攝像頭在突發(fā)情況產(chǎn)生時(shí)及時(shí)開啟攝像頭方便及時(shí)處理事故。將視頻數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)到網(wǎng)上對(duì)事故認(rèn)定，捕捉犯罪者提供有效線索和證據(jù)。本文采用兩部供電系統(tǒng)。①太陽能供電系統(tǒng)：為所有監(jiān)測(cè)控制部分供電，太陽能供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，無論實(shí)驗(yàn)室人員上班還是下班都可以啟動(dòng)太陽能供電系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室其他安全系統(tǒng)供電。②另一部分是實(shí)驗(yàn)室正常的供電系統(tǒng)，采用四個(gè)高亮度白色燈作為220 V供電對(duì)象，通過總電源控制其亮滅，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的照明控制。

2 VB界面設(shè)計(jì)

Visual Basic是一種由微軟公司開發(fā)的包含協(xié)助開發(fā)環(huán)境的事件驅(qū)動(dòng)編程語言。VB擁有圖形用戶界面（GUI）和快速應(yīng)用程序開發(fā)（RAD）系統(tǒng)，可以輕易的使用DAO、RDO、ADO連接數(shù)據(jù)庫(kù)，或者輕松地創(chuàng)建ActiveX控件。利用VB中的串口控件的功能就像常用的串口助手，可以使電腦和單片機(jī)進(jìn)行串口通信，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的VB控制界面如圖2所示，將設(shè)計(jì)內(nèi)容分為10個(gè)模塊，在編寫VB程序時(shí)一塊一塊測(cè)試，經(jīng)過大量調(diào)試，實(shí)驗(yàn)證明本屆面操作性好，實(shí)用性強(qiáng)。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

圖2 VB控制界面

3 程序設(shè)計(jì)思路

軟件流程圖如圖3所示。本系統(tǒng)采用的單片機(jī)有STC15F2K60S2、C8051F021，使用C語言進(jìn)行編程序。

主要對(duì)下面幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行程序的編寫、測(cè)試。①以單片機(jī)為核心，外接各類傳感器，對(duì)各種情況進(jìn)行采集。②通過905無線傳輸數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)傳輸至主控室終端。③通過SIM300進(jìn)行無線遠(yuǎn)程控制，達(dá)到正控制與反控制。④通過電腦VB系統(tǒng)達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)室各個(gè)數(shù)據(jù)的監(jiān)控。⑤通過兩個(gè)單片機(jī)雙擊通訊，來通過密碼鎖進(jìn)行開門。⑥基于紅外對(duì)管做出防盜系統(tǒng)和人數(shù)查詢系統(tǒng)，其中人數(shù)查詢系統(tǒng)是兩對(duì)紅外對(duì)管通過其電壓跳變的先后順序判斷是進(jìn)人還是出人。⑦通過步進(jìn)電機(jī)做出的自由角度旋轉(zhuǎn)的消防滅火系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于安全性能高、處理險(xiǎn)情速度快、控制簡(jiǎn)單、高效節(jié)能。該作品適用于中小型實(shí)驗(yàn)室。在當(dāng)今社會(huì)，人們對(duì)安全性能是要求很高。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中，安全性能一直得不到很好的保障，導(dǎo)致一些重大險(xiǎn)情的發(fā)生和人身傷亡，以及一些重要文件被盜，造成的人力財(cái)力損失可謂慘不可言。智能實(shí)驗(yàn)室的出現(xiàn)有利于解決這些問題，無論是安全還是控制方面都比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室更加優(yōu)越。所以說，智能實(shí)驗(yàn)室將成為以后實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的重要應(yīng)用。

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