大學生科研訓練計劃項目

肖志紅+任博文+喬新東+張文+杜航

摘 要：本文介紹了大學生科研訓練計劃項目“宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)”的實施過程，實踐表明，大學生科研訓練計劃項目有助于培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識以及主動發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：科研訓練計劃；創(chuàng)新實踐；智能監(jiān)控

高等教育的主要任務之一就是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復合人才。大學生科研訓練計劃（Student Research Training Program）簡稱SRTP，是以培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新意識為主要目的，由學生自主組隊，在教師的指導下，進行課題申報及研究。SRTP不僅能夠鞏固和加深學生對所學理論知識的理解，還可以使學生掌握科學研究的基本方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和綜合實踐能力。

一、 項目簡介

本項目的名稱是：“宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)設計”，是西安石油大學2015年立項的大學生科研訓練計劃項目，為期一年，項目以學生為主體，項目成員在老師指導下，完成項目申報、項目開發(fā)研究、撰寫研究報告并參加答辯。項目研究工作主要在寒假及暑假完成。

二、 項目實施

1. 項目申報

在我國各大高校宿舍管理中主要以宿舍管理員加走廊、大廳的攝像頭監(jiān)控為主，這種監(jiān)控系統(tǒng)雖然能對全局進行觀測、控制，但存在一定的缺陷，不能準確、實時、在線監(jiān)控學生宿舍情況，對于一些宿舍突發(fā)狀況也很難及時判斷和把握，如宿舍火險、空氣質(zhì)量等無法實時監(jiān)控，更無法發(fā)出報警信息引起周邊宿舍及管理室注意，一旦事故發(fā)生，難以及時采取救護措施。同時宿舍的舒適度及人性化管理也有待進一步提高，隨著電子技術(shù)的發(fā)展及其在生活中的廣泛應用，特別是智能家居的出現(xiàn)，極大地改變了人們的生活方式，通過智能統(tǒng)籌管理，使得家居生活更加舒適、安全、有效。項目組成員根據(jù)以上切身體會同時查閱了大量文獻資料，走訪了大量宿舍，從大學生宿舍的現(xiàn)狀著手研究，深入了解目前宿舍存在的安全隱患，并根據(jù)本校特點，依據(jù)“智能家居”理念，以提高學生宿舍的居住安全性、舒適性為目的，提出了“宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)設計”項目的設計方案并獲批。

2. 項目具體實施方案

系統(tǒng)以單片機為控制核心，能夠?qū)W生宿舍內(nèi)部中的盜竊、火災等不安全因素進行監(jiān)控，如有異常情況，可進行聲光報警并通知宿舍管理人員，可實現(xiàn)對學生宿舍的安全監(jiān)控。同時通過對空氣質(zhì)量、溫度、濕度信息檢測，控制空調(diào)、加濕器等執(zhí)行設備工作，改善大學生的學習與生活環(huán)境，提升大學生的學習生活質(zhì)量。

系統(tǒng)由以下幾部分組成：電源模塊、單片機最小系統(tǒng)、時鐘模塊、信號采集調(diào)理模塊、鍵盤及顯示模塊、聲光報警模塊、控制模塊、無線通信模塊。

（1） 電源模塊

電源模塊由常用穩(wěn)壓電源和備用穩(wěn)壓電源兩部分組成，常用穩(wěn)壓電源輸出5V及正負5V電壓，當出現(xiàn)斷電等突發(fā)情況時，轉(zhuǎn)由備用穩(wěn)壓電源（蓄電池）供電。

（2） 信號采集調(diào)理模塊

信號采集調(diào)理模塊包括煙霧傳感器、紅外傳感器、PM2.5傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、光電開關(guān)及相應的信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路等組成，用于檢測宿舍煙霧信息（火警）、異常人員的入侵信息、宿舍內(nèi)部的人數(shù)、空氣質(zhì)量信息、溫度、濕度信息。

（3） 時鐘模塊

用于提供系統(tǒng)所需時鐘信號。

（4） 鍵盤及顯示模塊

鍵盤電路采用4×4鍵盤，可以實現(xiàn)各種參數(shù)的設置、信息查詢、輸入密碼與密碼驗證等功能。顯示模塊采用液晶顯示器，用于顯示時間、溫度、濕度、煙霧濃度、空氣質(zhì)量、宿舍成員上課時間等動態(tài)信息。

（5） 聲光報警模塊

由LED燈及蜂鳴器組成，主要用于發(fā)生火災等宿舍異常情況時的聲光報警、鎖門提醒、叫醒服務。

（6） 無線通信模塊

用于和宿舍管理室及其他宿舍進行無線通信。

（7） 控制模塊

用于控制空調(diào)、加濕器等執(zhí)行設備。

3. 設備安裝調(diào)試

項目組同學根據(jù)項目方案進行了電路設計、軟件編制，繪制電路PCB板，并完成了整個系統(tǒng)的安裝調(diào)試。圖1為煙霧濃度檢測實驗板。圖2為項目設備的溫度、濕度監(jiān)控板實物圖。

三、 結(jié)語

“宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)”把“智能家居”理念引入宿舍管理，可以實時監(jiān)測學生宿舍中的各種不安全因素，同時可通過對空氣質(zhì)量、溫度、濕度等信息檢測，控制加濕器等設備工作，改善大學生的學習與生活環(huán)境，對提升學生宿舍的居住安全性、舒適性起到重要作用。通過對本項目的研究，參加學生的自主學習能力、團隊精神、創(chuàng)新意識和科研能力都大幅提高。

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