基于ZigBee技术的智能宿舍系统

苏世钊+刘文武+吴颎莹

摘要：本系统以ZigBee技术为控制核心，通过ZigBee特有的组网方式来实现温湿度、光照等传感器数据的采集，以及对MF RC522 RFID读写模块、语音模块、霍尔传感器、继电器、窗帘控制模块、智能插座和调光模块之间的通信与控制。ZigBee终端节点将采集到的数据通过ZigBee协调器发送至管理平台。上位机能接收和处理宿舍环境、门禁等实时数据，并存储宿舍环境、宿舍门禁等数据，能控制宿舍灯光、电动窗帘、插座及宿舍相关用电设备。学生可以通过手机客户端随时随地了解所住宿舍的实时环境数据，以及远程控制宿舍用电电器设备，从而为学生宿舍营造更加舒适安全的室内环境。

关键词：智能宿舍；ZigBee；RFID；霍尔传感器；语音模块；WiFi网关

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0082-01

宿舍是构成大学生活中的一部分，也是组成一所大学必不可少的一部分。那么，宿舍生活的方便问题就不是小的问题。针对这些问题，本文设计提出了一套基于ZigBee技术的智能宿舍系统，其中包括RFID门禁系统、语音控制系统、电磁阀电路、电流采集、智能插座与调光系统，通过ZigBee协议使各个终端节点与管理平台之间实现通信，可以通过手机APP访问指定服务器监控相应宿舍，上位机可通过串口和将串口转发到WiFi网关两种方式与ZigBee协调器通信。

1 系统总体方案设计

宿舍管理平台与ZigBee网络通信，ZigBee终端模块传感器采集的宿舍环境数据通过WiFi网关发送给上位机，宿舍管理平台可以查看每个宿舍的环境状态，可通过上位机对各个宿舍用电设备进行远程控制，系统整体设计框图如图1所示。利用RFID对人员进出进行记录，将宿舍环境监测数据及门禁进出数据存储在数据库中，以便将来查询历史数据。宿舍管理人员或学生可以用手机APP通过GPRS访问上位机的服务器对指定宿舍进行监控，查询宿舍环境实时信息，并且远程控制宿舍内LED灯、插座、电动窗帘及其他用电设备。

2 系统设计与实现

系统硬件终端主要由主控制器、RC522门禁模组成RFID门禁节点，语音控制模块、霍尔传感器、继电器、温湿度传感器、电动窗帘、智能插座、电磁阀、调光电路和主控制器组成智能宿舍终端节点。再由一个主控制器和WiFi网关模块组成协调器负责ZigBee组网并与上位机进行通信。

2.1 主控制器

ZigBee CC2530模块具备一个IEEE802.15.4兼容无线收发器，其中的射频（RF）内核控制无线模块，此外它还提供了一个结合外部设备的端口，从而执行收发命令及状态，操纵各执行电路的事件顺序。ZigBee模块拥有自己独特的组网方式，能够短距离实现通信，而且功耗低。

2.2 RFID门禁系统

门禁系统由MF RC522模块和电磁锁以及主控制器组成，当识别到有效门禁卡时，门将打开，否则显示数据错误，门将打开失败。利用电磁锁达到开关门的作用，当门禁系统识别到正确的卡号后，就会打开门禁电磁锁，并且在开门10秒后电磁锁会自动上锁，避免有人趁机潜入。

2.3 宿舍环境数据采集模块

数据采集模块是指实时采集宿舍的环境、宿舍用电情况等数据，实时采集各类传感器的状态如：电流采集模块使用霍尔传感器实时监测宿舍用电电流情况，上位机记录宿舍内的电流数据，若超过额定电流，则供电系统会采取自动断电的措施，并且记录数据；温度采集模块，采用DHT11传感器采集宿舍温湿度数据，然后通过ZigBee无线通信技术将温湿度传感器采集得到数据进行无线传输至宿舍管理平台；调光系统利用光敏电阻传感器模块检测宿舍环境光线亮度，当宿舍偏暗，LED灯将自动亮起，超过所设定的时间段之后，将自动关闭。

2.4 宿舍用电设备控制模块

可通过ZigBee协调器发送控制指令来控制宿舍用电设备。手机端APP通过访问管理平台服务器对ZigBee协调器发送控制指令。宿舍终端也可以通过SYN7318芯片为主的语音识别模块进行控制。智能插座与宿舍终端节点的主控制器连接，可手机端或宿舍控制管理平台远程控制插座开关。宿舍管理平台和手机端可以远程控制电磁阀实现对宿舍水龙头的进出水的控制，实现节约用水，避免忘记关水造成水资源浪费。电动窗帘控制模块通过CC2530模块对步进电机的驱动控制实现窗帘的开关，可以根据实际情况来控制窗帘的开合范围，以保证室内的合理采光。

3 结语

整个宿舍系统将ZigBee技術、网络通信技术、数据库技术灵活的结合，实现了对学生宿舍的智能化管理与控制功能，对学生的生活也带来了很大的便利。智能宿舍系统方面有着良好的应用与推广前景。

参考文献

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