華東交通大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院　田麗平

高校宿舍安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

華東交通大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院田麗平

針對(duì)傳統(tǒng)有線監(jiān)控系統(tǒng)布線繁瑣、成本高、可靠性差等特點(diǎn)，本系統(tǒng)利用無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和ARM處理器的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)宿舍安全問題設(shè)計(jì)了基于ARM9內(nèi)核S3C2440處理器和nRF24L01無(wú)線傳輸模塊的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)可靠地監(jiān)控宿舍的火災(zāi)、人員進(jìn)出和貴重物品出入的情況，并作出相應(yīng)的處理，保證校園宿舍中學(xué)生人身、財(cái)產(chǎn)的安全，同時(shí)可以根據(jù)需要和安防設(shè)備進(jìn)行集成。

ARM；nRF24L01；監(jiān)控系統(tǒng)

隨著大眾化教育的普及，高校學(xué)生人數(shù)大幅增加，學(xué)生的校園安全事故隨之增多。尤其發(fā)生在學(xué)生宿舍的火災(zāi)、偷盜失竊案件更為突出。宿舍安全，對(duì)于高校辦學(xué)來說至關(guān)重要，為保障同學(xué)們?cè)谛@的安全，各高校采取一些針對(duì)措施，諸如加強(qiáng)巡邏、安裝監(jiān)控等方法［1］［2］。但宿舍安全問題還是屢見不鮮?；诖?，文中提出了關(guān)于宿舍安全問題的智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提升學(xué)生宿舍管理的智能化，保障校園的和諧平安。

1　監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)如圖1所示，把每個(gè)宿舍作為分監(jiān)控中心，通過在宿舍內(nèi)設(shè)置的各種類型傳感器采集宿舍內(nèi)煙霧、人體進(jìn)出、貴重物品出入等信息，對(duì)宿舍進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控處理，通過鍵盤輸入密碼可以撤防，與此同時(shí)無(wú)線模塊將信息傳輸給樓管集中監(jiān)控中心。樓管集中監(jiān)控中心設(shè)置在宿舍值班室，通過無(wú)線模塊接收分監(jiān)控中心發(fā)送過來的信息，通過顯示模塊顯示，并將信息儲(chǔ)存記錄宿舍近段時(shí)間的情況，以便發(fā)生事故時(shí)方便相關(guān)工作人員進(jìn)行分析和取證，同時(shí)，通過GPRS模塊發(fā)送報(bào)警信息。

圖1　系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)圖

2　監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，保證各模塊的獨(dú)立性，便于系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)。此外，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感器技術(shù)對(duì)宿舍進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的可靠性，從而為宿舍的安全提供保障。由于樓管集中監(jiān)控中心由監(jiān)測(cè)管理軟件就可以實(shí)現(xiàn)其主要功能，所以此處主要完成分監(jiān)控中心的硬件設(shè)計(jì)。在分監(jiān)控中心中，處理器選用ARM9三星S3C2440，S3C2440具有高性能、低功耗、接口豐富和功能齊全等特點(diǎn)，為接收傳感器模塊信號(hào)提供了很大的技術(shù)支持［3］。

2.1煙霧檢測(cè)模塊

在宿舍內(nèi)設(shè)置煙霧傳感器模塊，根據(jù)宿舍內(nèi)煙霧濃度及成分產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，當(dāng)宿舍內(nèi)煙霧濃度超過閾值時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控器接收并分析此信號(hào)，作出相應(yīng)的處理——發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

2.2入侵檢測(cè)模塊

2.2.1門防檢測(cè)模塊

門防檢測(cè)模塊選用由紅外傳感器和微波傳感器組成的雙鑒傳感器，兩者信號(hào)經(jīng)過非門處理后，當(dāng)同時(shí)滿足兩種傳感器要求時(shí)，S3C2440作相應(yīng)處理發(fā)出報(bào)警，否則不報(bào)警，有效降低誤報(bào)率。

2.2.2窗戶檢測(cè)模塊

學(xué)生宿舍大多沒有安裝防盜窗，為避免有非法侵入，將在宿舍窗戶上設(shè)置玻璃破碎傳感器模塊，玻璃破碎時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止非法入侵。

2.3貴重物品出入檢測(cè)模塊

本模塊通過采用RFID技術(shù)，檢測(cè)學(xué)生的手機(jī)、電腦等貴重物品進(jìn)出宿舍的情況。使用時(shí)在貴重物品的主人身上佩戴能發(fā)射射頻信號(hào)的RFID標(biāo)簽，貴重物品上粘貼抗金屬軟標(biāo)簽，

利用無(wú)線射頻信號(hào)通過空間耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞。RFID讀寫器安裝在宿舍門口和單元樓門口，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，讀寫器開始接受信號(hào)并把信號(hào)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控器，當(dāng)數(shù)據(jù)不符合設(shè)置的狀態(tài)時(shí)，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，否則只記錄進(jìn)出的狀態(tài)［4］。

2.4聲光報(bào)警模塊

當(dāng)有人進(jìn)入宿舍、煙霧濃度超過閾值以及貴重物品讀寫器監(jiān)測(cè)異常時(shí)，設(shè)置在宿舍內(nèi)的蜂鳴器就會(huì)發(fā)出警報(bào)，通過鍵盤輸入密碼可以解除警報(bào)。

2.5無(wú)線模塊

傳統(tǒng)的有線監(jiān)控系統(tǒng)布線繁瑣，而且信號(hào)會(huì)隨著線路的傳輸不斷衰減，所以本系統(tǒng)中利用無(wú)線傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)，采用nRF24L01無(wú)線射頻模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口與ARM處理器之間進(jìn)行通信，避免宿舍走線復(fù)雜，同時(shí)提高傳感器信號(hào)輸出的準(zhǔn)確度［5］［6］。nRF24L01無(wú)線射頻模塊與ARM處理器的連接圖如圖2所示。

圖2　無(wú)線模塊接線圖

2.6電源模塊

本系統(tǒng)中采用5V直流電源供電，，可以經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換為3.3V和1.8V電壓。100nF的電容起到抑制干擾的作用，10pF的電容用來抑制高頻干擾。發(fā)光二極管用來顯示電源批示狀態(tài)，電源電

華東交通大學(xué)校立科研基金資助“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和嵌入（項(xiàng)目編號(hào)：24341062）”。