蘇世釗+劉文武+吳颎瑩

摘要：本系統(tǒng)以ZigBee技術(shù)為控制核心，通過ZigBee特有的組網(wǎng)方式來實(shí)現(xiàn)溫濕度、光照等傳感器數(shù)據(jù)的采集，以及對(duì)MF RC522 RFID讀寫模塊、語音模塊、霍爾傳感器、繼電器、窗簾控制模塊、智能插座和調(diào)光模塊之間的通信與控制。ZigBee終端節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送至管理平臺(tái)。上位機(jī)能接收和處理宿舍環(huán)境、門禁等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)宿舍環(huán)境、宿舍門禁等數(shù)據(jù)，能控制宿舍燈光、電動(dòng)窗簾、插座及宿舍相關(guān)用電設(shè)備。學(xué)生可以通過手機(jī)客戶端隨時(shí)隨地了解所住宿舍的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，以及遠(yuǎn)程控制宿舍用電電器設(shè)備，從而為學(xué)生宿舍營造更加舒適安全的室內(nèi)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：智能宿舍；ZigBee；RFID；霍爾傳感器；語音模塊；WiFi網(wǎng)關(guān)

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0082-01

宿舍是構(gòu)成大學(xué)生活中的一部分，也是組成一所大學(xué)必不可少的一部分。那么，宿舍生活的方便問題就不是小的問題。針對(duì)這些問題，本文設(shè)計(jì)提出了一套基于ZigBee技術(shù)的智能宿舍系統(tǒng)，其中包括RFID門禁系統(tǒng)、語音控制系統(tǒng)、電磁閥電路、電流采集、智能插座與調(diào)光系統(tǒng)，通過ZigBee協(xié)議使各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)與管理平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)通信，可以通過手機(jī)APP訪問指定服務(wù)器監(jiān)控相應(yīng)宿舍，上位機(jī)可通過串口和將串口轉(zhuǎn)發(fā)到WiFi網(wǎng)關(guān)兩種方式與ZigBee協(xié)調(diào)器通信。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

宿舍管理平臺(tái)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信，ZigBee終端模塊傳感器采集的宿舍環(huán)境數(shù)據(jù)通過WiFi網(wǎng)關(guān)發(fā)送給上位機(jī)，宿舍管理平臺(tái)可以查看每個(gè)宿舍的環(huán)境狀態(tài)，可通過上位機(jī)對(duì)各個(gè)宿舍用電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。利用RFID對(duì)人員進(jìn)出進(jìn)行記錄，將宿舍環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)及門禁進(jìn)出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，以便將來查詢歷史數(shù)據(jù)。宿舍管理人員或?qū)W生可以用手機(jī)APP通過GPRS訪問上位機(jī)的服務(wù)器對(duì)指定宿舍進(jìn)行監(jiān)控，查詢宿舍環(huán)境實(shí)時(shí)信息，并且遠(yuǎn)程控制宿舍內(nèi)LED燈、插座、電動(dòng)窗簾及其他用電設(shè)備。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)硬件終端主要由主控制器、RC522門禁模組成RFID門禁節(jié)點(diǎn)，語音控制模塊、霍爾傳感器、繼電器、溫濕度傳感器、電動(dòng)窗簾、智能插座、電磁閥、調(diào)光電路和主控制器組成智能宿舍終端節(jié)點(diǎn)。再由一個(gè)主控制器和WiFi網(wǎng)關(guān)模塊組成協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)ZigBee組網(wǎng)并與上位機(jī)進(jìn)行通信。

2.1 主控制器

ZigBee CC2530模塊具備一個(gè)IEEE802.15.4兼容無線收發(fā)器，其中的射頻（RF）內(nèi)核控制無線模塊，此外它還提供了一個(gè)結(jié)合外部設(shè)備的端口，從而執(zhí)行收發(fā)命令及狀態(tài)，操縱各執(zhí)行電路的事件順序。ZigBee模塊擁有自己獨(dú)特的組網(wǎng)方式，能夠短距離實(shí)現(xiàn)通信，而且功耗低。

2.2 RFID門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)由MF RC522模塊和電磁鎖以及主控制器組成，當(dāng)識(shí)別到有效門禁卡時(shí)，門將打開，否則顯示數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，門將打開失敗。利用電磁鎖達(dá)到開關(guān)門的作用，當(dāng)門禁系統(tǒng)識(shí)別到正確的卡號(hào)后，就會(huì)打開門禁電磁鎖，并且在開門10秒后電磁鎖會(huì)自動(dòng)上鎖，避免有人趁機(jī)潛入。

2.3 宿舍環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是指實(shí)時(shí)采集宿舍的環(huán)境、宿舍用電情況等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)采集各類傳感器的狀態(tài)如：電流采集模塊使用霍爾傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測宿舍用電電流情況，上位機(jī)記錄宿舍內(nèi)的電流數(shù)據(jù)，若超過額定電流，則供電系統(tǒng)會(huì)采取自動(dòng)斷電的措施，并且記錄數(shù)據(jù)；溫度采集模塊，采用DHT11傳感器采集宿舍溫濕度數(shù)據(jù)，然后通過ZigBee無線通信技術(shù)將溫濕度傳感器采集得到數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸至宿舍管理平臺(tái)；調(diào)光系統(tǒng)利用光敏電阻傳感器模塊檢測宿舍環(huán)境光線亮度，當(dāng)宿舍偏暗，LED燈將自動(dòng)亮起，超過所設(shè)定的時(shí)間段之后，將自動(dòng)關(guān)閉。

2.4 宿舍用電設(shè)備控制模塊

可通過ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送控制指令來控制宿舍用電設(shè)備。手機(jī)端APP通過訪問管理平臺(tái)服務(wù)器對(duì)ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送控制指令。宿舍終端也可以通過SYN7318芯片為主的語音識(shí)別模塊進(jìn)行控制。智能插座與宿舍終端節(jié)點(diǎn)的主控制器連接，可手機(jī)端或宿舍控制管理平臺(tái)遠(yuǎn)程控制插座開關(guān)。宿舍管理平臺(tái)和手機(jī)端可以遠(yuǎn)程控制電磁閥實(shí)現(xiàn)對(duì)宿舍水龍頭的進(jìn)出水的控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水，避免忘記關(guān)水造成水資源浪費(fèi)。電動(dòng)窗簾控制模塊通過CC2530模塊對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)窗簾的開關(guān)，可以根據(jù)實(shí)際情況來控制窗簾的開合范圍，以保證室內(nèi)的合理采光。

3 結(jié)語

整個(gè)宿舍系統(tǒng)將ZigBee技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)靈活的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生宿舍的智能化管理與控制功能，對(duì)學(xué)生的生活也帶來了很大的便利。智能宿舍系統(tǒng)方面有著良好的應(yīng)用與推廣前景。

參考文獻(xiàn)

[1]張紅霞，邊洪寧，張峰.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].價(jià)值工程，2015，（26）：65-66.

[2]陳愛武.基于LabVIEW 學(xué)生宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（1）：114-116.

[3]焦偉平.基于WSN 的宿舍監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2012，45（5）：77-78.

[4]孫倩文.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的豬舍溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].馬鞍山：安徽工業(yè)大學(xué)，2014.

[5]朱燦.基于非接觸式IC卡的讀卡器的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2006.

[6]諶寶林.基于Android平臺(tái)的車輛遠(yuǎn)程信息服務(wù)系統(tǒng)客服端設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].重慶：重慶大學(xué)，2014.endprint