文 武漢大學(xué)附屬中學(xué)高三（五）班 舒 云

人們?cè)谏钪薪?jīng)常忘記關(guān)好門窗，引發(fā)很多安全隱患?；谠诟咧形锢碇袑W(xué)習(xí)的霍爾器件原理，我設(shè)計(jì)了一套門窗開合狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。

一、設(shè)計(jì)思路

要完成門窗開合狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，需要完成三項(xiàng)基本功能：檢測開合狀態(tài)；檢測藍(lán)牙傳輸；采集開合狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)門窗開合狀態(tài)的終端監(jiān)測。門窗開合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)如下圖。

二、設(shè)計(jì)原理

1.門窗開合狀態(tài)的檢測

將微功耗全極性霍爾開關(guān)HAL13S安裝在門或窗戶邊緣固定的地方，將磁鐵安裝在門窗可以活動(dòng)的、霍爾器件能感應(yīng)到的地方。

霍爾開關(guān)器件中有持續(xù)的微小工作電流，當(dāng)門窗閉合時(shí)，磁鐵安裝的位置正好貼近霍爾器件所在的位置，磁場強(qiáng)度發(fā)生變化，霍爾器件輸出信號(hào)，表示門窗已經(jīng)閉合；當(dāng)門窗打開時(shí)，磁鐵遠(yuǎn)離開關(guān)器件，輸出信號(hào)消失。

2.門窗開合狀態(tài)信息的藍(lán)牙傳輸

將霍爾開關(guān)器件和藍(lán)牙收發(fā)器安裝在一塊電路板上，實(shí)現(xiàn)門窗開合狀態(tài)信息的藍(lán)牙傳輸。

藍(lán)牙收發(fā)器使用藍(lán)牙低功耗模塊，將霍爾開關(guān)的信號(hào)輸出端連接到藍(lán)牙低功耗模塊的一個(gè)引腳上，藍(lán)牙低功耗模塊能檢測開關(guān)的信號(hào)變化，通過藍(lán)牙收發(fā)裝置，將信號(hào)變化發(fā)送到連接的藍(lán)牙主機(jī)上，藍(lán)牙主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)把檢測到的門窗開合狀態(tài)發(fā)送給服務(wù)器。

3.網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)計(jì)

通過在Linux環(huán)境下的python開發(fā)的小程序，將藍(lán)牙低功耗模塊傳輸?shù)拈T窗開合狀態(tài)信息以MQTT協(xié)議發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可為多個(gè)用戶提供門窗開合信息的訂閱，因此可實(shí)現(xiàn)所有家庭成員對(duì)門窗開合狀態(tài)的即時(shí)監(jiān)測。

如果利用先進(jìn)的升降裝置對(duì)門窗進(jìn)行改造，結(jié)合本系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)門窗開合的遠(yuǎn)程控制。