基于物聯(lián)網(wǎng)的校園實(shí)驗(yàn)室安防預(yù)警系統(tǒng)

朱國(guó)旺，徐巧年（通訊作者）

（武威職業(yè)學(xué)院 甘肅 武威 733000）

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代即將到來(lái)，其最終目標(biāo)是把人、數(shù)據(jù)和事物通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，這種新時(shí)代的理念將會(huì)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)?；诖?，本文充分研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的校園實(shí)驗(yàn)室安防預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，為校園實(shí)驗(yàn)室安全提供確切保障。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)要求

（1）兼容性優(yōu)良：基于物聯(lián)網(wǎng)的校園實(shí)驗(yàn)室安防預(yù)警系統(tǒng)的移動(dòng)終端對(duì)于安裝環(huán)境沒(méi)有要求，Android、IOS等平臺(tái)都可以通用使用。

（2）人機(jī)交互功能：要求系統(tǒng)能擁有比較完善的交互界面、交互輕松、界面簡(jiǎn)單、方便簡(jiǎn)潔、輕松上手。

（3）火焰預(yù)警控制功能：要求系統(tǒng)與室內(nèi)火警警報(bào)相連接，同時(shí)在接收到煙霧報(bào)警或者接收到預(yù)防火焰控制警報(bào)的時(shí)候，可以遠(yuǎn)程的完成預(yù)警信息發(fā)送的功能。

（4）終端控制：要求系統(tǒng)可以遠(yuǎn)距離、零失誤、無(wú)時(shí)差的接受實(shí)驗(yàn)室控制信息并且完成對(duì)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)關(guān)控制。

（5）煙霧監(jiān)測(cè)功能：要求系統(tǒng)可以及時(shí)的監(jiān)測(cè)出煙霧或可燃?xì)怏w的濃度，是否達(dá)到監(jiān)測(cè)頂值，并自動(dòng)完成遠(yuǎn)程報(bào)警，與火焰預(yù)警控制功能相結(jié)合，完成自動(dòng)化滅火。

（6）防盜功能：要求此項(xiàng)功能為安全系數(shù)最高，能夠及時(shí)的監(jiān)測(cè)出是否有人進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，如有人進(jìn)入后自動(dòng)完成報(bào)警觸發(fā)和用戶信息遠(yuǎn)程發(fā)送[1]。

2.2 設(shè)計(jì)思路

在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用開(kāi)源的安卓系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)，開(kāi)源系統(tǒng)的應(yīng)用能夠極大程度上提高兼容性。本系統(tǒng)主要功能模塊包括主控、防盜、防火塊、煙霧檢測(cè)、報(bào)警和終端等。

主控模塊：其是整個(gè)校園實(shí)驗(yàn)室安防預(yù)警系統(tǒng)的核心部分，它控制著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。無(wú)線通信模塊中的ZIGBEE組件是無(wú)線通信的重要部分，通過(guò)GSM建立手機(jī)短信與主控模塊之間的通信，接收用戶在手機(jī)上發(fā)送的指令、上傳模塊的信息狀態(tài)。無(wú)線通信模塊是系統(tǒng)與用戶溝通的唯一橋梁。報(bào)警通知模塊是在遇到報(bào)警事件時(shí)及時(shí)的觸發(fā)自己的報(bào)警信息或用戶遠(yuǎn)程開(kāi)啟報(bào)警通知警告管理員。

防盜模塊：其主要是通過(guò)人體紅外檢測(cè)傳感器，在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，如果有人在傳感器前移動(dòng)或者貼近模塊時(shí)，人體紅外檢測(cè)傳感器會(huì)根據(jù)人物的接近，將信號(hào)傳送給單片機(jī)，并將通知發(fā)送到用戶的移動(dòng)端中，同時(shí)會(huì)及時(shí)將有入侵的信息發(fā)送到報(bào)警模塊里，接著報(bào)警模塊接受信息后根據(jù)預(yù)設(shè)工作模式進(jìn)行工作。防盜模塊中包括人體傳感器：將其放在窗戶、實(shí)驗(yàn)室門前，如有人強(qiáng)迫入室會(huì)直接觸發(fā)警報(bào)。在日常生活中，還可以根據(jù)實(shí)際效果調(diào)整人體傳感器的角度、方向、距離，以實(shí)現(xiàn)更好的傳感效果。

煙霧檢測(cè)模塊：其是通過(guò)氣敏電阻傳感器在不同濃度的可燃?xì)怏w下電阻值的變化來(lái)監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w濃度。通過(guò)單片機(jī)讀取煙霧傳感器的高低電平并根據(jù)電平判斷是否有煙霧報(bào)警，當(dāng)煙霧報(bào)警器監(jiān)測(cè)到煙霧報(bào)警時(shí)，將消息傳送到單片機(jī)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室中的報(bào)警電路開(kāi)始工作，提示實(shí)驗(yàn)室中的教師和學(xué)生發(fā)生煙霧報(bào)警。

防火監(jiān)控模塊：其主要作用是火焰?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測(cè)到火焰信號(hào)時(shí)向主模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)提醒管理員第一時(shí)間到達(dá)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

報(bào)警模塊：主要由三個(gè)模塊構(gòu)成，監(jiān)視模塊、控制模塊、遠(yuǎn)程通信模塊，監(jiān)視模塊由外部設(shè)備的信號(hào)通過(guò)監(jiān)視模塊進(jìn)入主體，開(kāi)始監(jiān)視；控制模塊主要是控制外部設(shè)備的模塊；報(bào)警模塊里采用喇叭驅(qū)動(dòng)完成內(nèi)部報(bào)警，同時(shí)通過(guò)主控模塊將報(bào)警信息通報(bào)給用戶，使用戶及時(shí)得知實(shí)驗(yàn)室的報(bào)警信息。

遠(yuǎn)程通信模塊：主要由GSM/GPRS模塊和單片機(jī)組成，主控模塊向GSM/GPRS模塊發(fā)送指令控制，GSM/GPRS模塊向用戶發(fā)出短信并接收來(lái)自用戶的控制短信。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙向通道，從而達(dá)到用戶可以利用互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程操控整個(gè)系統(tǒng)的目的。

終端模塊：該安防系統(tǒng)的終端模塊是由手機(jī)短信控制，這部分人機(jī)交互的核心，使其達(dá)到信息交互的效果，手機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和鏈接達(dá)到對(duì)每個(gè)模塊的狀態(tài)信息的查詢與監(jiān)控。終端模塊分為三個(gè)小部分：模塊狀態(tài)查詢，模塊控制，系統(tǒng)配置[2]。

3 系統(tǒng)運(yùn)行流程

隨著當(dāng)代科技網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展和人們居住環(huán)境條件的變化，促使著人們對(duì)校園實(shí)驗(yàn)室安防的意識(shí)得到了進(jìn)一步提升，實(shí)驗(yàn)室安防預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)是由人力、信息、科技這三個(gè)方面組成的綜合安防監(jiān)控體系。

當(dāng)用戶在進(jìn)入移動(dòng)端程序后，用戶首先需要登錄。身份信息的登錄能夠讓用戶與實(shí)驗(yàn)室之間建立聯(lián)系，確保多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的預(yù)警系統(tǒng)的并發(fā)運(yùn)行。手機(jī)移動(dòng)端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)報(bào)警模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。用戶可隨時(shí)檢查各個(gè)監(jiān)測(cè)模塊的運(yùn)行情況，以確保每個(gè)監(jiān)測(cè)模塊都處于正常的運(yùn)行狀態(tài)中。設(shè)計(jì)中涉及的各種環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)不同種類的實(shí)況信息，從而起到采集報(bào)警信息的作用。如果發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息，用戶會(huì)通過(guò)手機(jī)短信的方式及時(shí)接收到預(yù)警系統(tǒng)的報(bào)警信息，便于用戶在第一時(shí)間根據(jù)報(bào)警信息采取各種的應(yīng)對(duì)措施。在報(bào)警模塊工作結(jié)束后，會(huì)再次進(jìn)入戒備狀態(tài)[3]。

4 結(jié)論

保證安全是任何生產(chǎn)工作的基礎(chǔ)和前提，而基于物聯(lián)網(wǎng)的校園實(shí)驗(yàn)室安防預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使校園實(shí)驗(yàn)室的安全得到了切實(shí)保障。推進(jìn)安防預(yù)警系統(tǒng)朝著自動(dòng)化、智能化和人性化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)監(jiān)控，此類物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅僅是技術(shù)上的革新，更為人們的生活帶來(lái)了保障。