高校宿舍安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計

華東交通大學電氣與自動化工程學院　田麗平

高校宿舍安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計

華東交通大學電氣與自動化工程學院田麗平

針對傳統(tǒng)有線監(jiān)控系統(tǒng)布線繁瑣、成本高、可靠性差等特點，本系統(tǒng)利用無線通信技術的優(yōu)勢和ARM處理器的優(yōu)點，對宿舍安全問題設計了基于ARM9內核S3C2440處理器和nRF24L01無線傳輸模塊的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實時可靠地監(jiān)控宿舍的火災、人員進出和貴重物品出入的情況，并作出相應的處理，保證校園宿舍中學生人身、財產的安全，同時可以根據需要和安防設備進行集成。

ARM；nRF24L01；監(jiān)控系統(tǒng)

隨著大眾化教育的普及，高校學生人數大幅增加，學生的校園安全事故隨之增多。尤其發(fā)生在學生宿舍的火災、偷盜失竊案件更為突出。宿舍安全，對于高校辦學來說至關重要，為保障同學們在校園的安全，各高校采取一些針對措施，諸如加強巡邏、安裝監(jiān)控等方法［1］［2］。但宿舍安全問題還是屢見不鮮。基于此，文中提出了關于宿舍安全問題的智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計，提升學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)方案設計

本系統(tǒng)方案設計如圖1所示，把每個宿舍作為分監(jiān)控中心，通過在宿舍內設置的各種類型傳感器采集宿舍內煙霧、人體進出、貴重物品出入等信息，對宿舍進行實時監(jiān)控處理，通過鍵盤輸入密碼可以撤防，與此同時無線模塊將信息傳輸給樓管集中監(jiān)控中心。樓管集中監(jiān)控中心設置在宿舍值班室，通過無線模塊接收分監(jiān)控中心發(fā)送過來的信息，通過顯示模塊顯示，并將信息儲存記錄宿舍近段時間的情況，以便發(fā)生事故時方便相關工作人員進行分析和取證，同時，通過GPRS模塊發(fā)送報警信息。

圖1　系統(tǒng)方案設計圖

2　監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)硬件設計采用模塊化設計理念，保證各模塊的獨立性，便于系統(tǒng)進行擴展和改進。此外，本系統(tǒng)在設計中充分利用現代通信技術、傳感器技術對宿舍進行實時監(jiān)測，保證各監(jiān)測點的可靠性，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)測管理軟件就可以實現其主要功能，所以此處主要完成分監(jiān)控中心的硬件設計。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，為接收傳感器模塊信號提供了很大的技術支持［3］。

2.1煙霧檢測模塊

在宿舍內設置煙霧傳感器模塊，根據宿舍內煙霧濃度及成分產生相應的信號，當宿舍內煙霧濃度超過閾值時，現場監(jiān)控器接收并分析此信號，作出相應的處理——發(fā)出聲光報警信號。

2.2入侵檢測模塊

2.2.1門防檢測模塊

門防檢測模塊選用由紅外傳感器和微波傳感器組成的雙鑒傳感器，兩者信號經過非門處理后，當同時滿足兩種傳感器要求時，S3C2440作相應處理發(fā)出報警，否則不報警，有效降低誤報率。

2.2.2窗戶檢測模塊

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

2.3貴重物品出入檢測模塊

本模塊通過采用RFID技術，檢測學生的手機、電腦等貴重物品進出宿舍的情況。使用時在貴重物品的主人身上佩戴能發(fā)射射頻信號的RFID標簽，貴重物品上粘貼抗金屬軟標簽，

利用無線射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞。RFID讀寫器安裝在宿舍門口和單元樓門口，當標簽進入磁場后，讀寫器開始接受信號并把信號傳輸到現場監(jiān)控器，當數據不符合設置的狀態(tài)時，則發(fā)出報警信號，否則只記錄進出的狀態(tài)［4］。

2.4聲光報警模塊

當有人進入宿舍、煙霧濃度超過閾值以及貴重物品讀寫器監(jiān)測異常時，設置在宿舍內的蜂鳴器就會發(fā)出警報，通過鍵盤輸入密碼可以解除警報。

2.5無線模塊

傳統(tǒng)的有線監(jiān)控系統(tǒng)布線繁瑣，而且信號會隨著線路的傳輸不斷衰減，所以本系統(tǒng)中利用無線傳輸方式的優(yōu)點，采用nRF24L01無線射頻模塊，通過標準的SPI接口與ARM處理器之間進行通信，避免宿舍走線復雜，同時提高傳感器信號輸出的準確度［5］［6］。nRF24L01無線射頻模塊與ARM處理器的連接圖如圖2所示。

圖2　無線模塊接線圖

2.6電源模塊

本系統(tǒng)中采用5V直流電源供電，，可以經過電壓調節(jié)器轉換為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

華東交通大學校立科研基金資助“神經網絡和嵌入（項目編號：24341062）”。