基于物联网的实践类教室安防监管系统

王强

[摘 要]实践类教室是进行各种实验工作的重要场所。为保证整个实验室系统安全可靠地运行，在发生意外或者系统出现故障时，自动采取一定的保护措施，设计一套智能实时监控系统非常必要。本文通过电脑VB界面，NRF905无线传输，SIM300通信以及摄像头监控等技术实现了密码开门、人数统计、事故报警、实验室温度检测、自动灭火、窗户监管、净化空气、视频采集、数据库查询、短信通知和手机反控制等功能，特别是当管理人员下班后或不在实验室时也能够很好地利用本系统保障实验室安全，本系统具有较高的使用价值。

[关键词]实验室；监控；无线；自动报警

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.114

[中图分类号]TP311 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）06-0-02

近年来，随着科技创新的日益进步，国内各大高校与单位逐渐建立了各种各样的实验室，各类高等实验设备不断进入到实验室中，这些设备价格昂贵、操作复杂，稍有不慎可能导致实验事故进而引发安全问题。本文主要通过电脑VB界面显示实验室内的实时数据，单片机测量的各种数据通过NRF905传送至另一个单片机控制的NRF905中，此单片机的数据再传到电脑VB端，实现了数据的多维检测传输。采用的SIM300模块实现了与手机通讯、遇事通知与反控制功能。

1 系统总体方案

系统的硬件框图如图1所示。①VB显示界面：用VB做主控端通过NRF905进行数据通信，实验室控制等功能。②无线传输模块：利用NRF905实现VB界面与受控端的数据传输。无线NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器、一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶体震荡器和一个调节器组成。③密码门管理系统：将矩阵键盘按下的数字显示在液晶1602上，如果密码正確门就会自动开启。④屋内进出人数统计系统：通过红外对管被挡住的先后顺序以测出屋内进出人数，从而计算出剩余人数。⑤温度监测系统：本系统采用DS18B20温度传感器进行一点多控式测出温度反馈给主控制室。⑥排风系统：当屋内烟雾较重或空气流通不好时进行风扇的控制，以净化空气。⑦灭火系统：通过水泵和步进电机进行着火点的定点喷水处理，可实现自动灭火。⑧数据库查询系统：对VB中返回的数据进行实时储存，方便监管人员进行查询处理。⑨报警系统：检测18b20温度过高时进行报警，在屋内烟雾过高时进行报警，在无人时开启热释电采集是否有人，如有人以非正常方式进入室内进行报警。⑩视频采集系统：通过远程无线摄像头在突发情况产生时及时开启摄像头方便及时处理事故。将视频数据及时发到网上对事故认定，捕捉犯罪者提供有效线索和证据。本文采用两部供电系统。①太阳能供电系统：为所有监测控制部分供电，太阳能供电系统的优点在于，无论实验室人员上班还是下班都可以启动太阳能供电系统对实验室其他安全系统供电。②另一部分是实验室正常的供电系统，采用四个高亮度白色灯作为220 V供电对象，通过总电源控制其亮灭，实现对实验室的照明控制。

2 VB界面设计

Visual Basic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松地创建ActiveX控件。利用VB中的串口控件的功能就像常用的串口助手，可以使电脑和单片机进行串口通信，本系统设计的VB控制界面如图2所示，将设计内容分为10个模块，在编写VB程序时一块一块测试，经过大量调试，实验证明本届面操作性好，实用性强。

图1 系统硬件框图

图2 VB控制界面

3 程序设计思路

软件流程图如图3所示。本系统采用的单片机有STC15F2K60S2、C8051F021，使用C语言进行编程序。

主要对下面几个环节进行程序的编写、测试。①以单片机为核心，外接各类传感器，对各种情况进行采集。②通过905无线传输数据，使数据传输至主控室终端。③通过SIM300进行无线远程控制，达到正控制与反控制。④通过电脑VB系统达到对实验室各个数据的监控。⑤通过两个单片机双击通讯，来通过密码锁进行开门。⑥基于红外对管做出防盗系统和人数查询系统，其中人数查询系统是两对红外对管通过其电压跳变的先后顺序判断是进人还是出人。⑦通过步进电机做出的自由角度旋转的消防灭火系统。

4 结 语

本系统的优势在于安全性能高、处理险情速度快、控制简单、高效节能。该作品适用于中小型实验室。在当今社会，人们对安全性能是要求很高。在传统的实验室中，安全性能一直得不到很好的保障，导致一些重大险情的发生和人身伤亡，以及一些重要文件被盗，造成的人力财力损失可谓惨不可言。智能实验室的出现有利于解决这些问题，无论是安全还是控制方面都比传统实验室更加优越。所以说，智能实验室将成为以后实验室发展的重要应用。

主要参考文献

[1]郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]张剑锋.基于物联网技术的智能安防系统研究[J].信息与电脑，2013（1）：7.

[3]余启家，殷瑞祥.基于ARM及CPRS的智能家居系统的实现[J].微计算机信息，2007（7）：119-121.