文/韩军 胡坤朋

1 引言

我国是个人口大国，人民群众的生命财产安全是国家和谐安稳的根基，在校学生的生活状况更是我国公共安全生活中关注的重中之重。学生宿舍作为在校学生主要的活动区域，宿舍的安全防火、防电问题更为突出，而目前的高校的宿舍安全问题仍然未得到理想的解决方案，虽然学校一再禁止学生宿舍使用大功率电器，但是仍有很多学生宿舍使用该类电器，违规电器的使用导致学生宿舍火灾等问题时有发生。目前，实际应用于高校宿舍的用电安全系统不多，它们大多呈现出布线复杂、难以扩展的问题,同时还具有准确性差、实时性差、智能化不足、管理质量差等弊端。本系统的设计结合学生宿舍的特点及问题，专为学生宿舍环境设计，结构简单，使用方便，同时集电量管理和防盗于一体，易于安装和管理，适合学生宿舍推广使用。

2 系统总体设计

本系统设计使用STM32F103RCT6作为主控芯片，实现整个系统的管理和工作。系统具体由电量检测模块、防火模块、防盗模块、显示警报模块组成。各个模块通过主控芯片进行交流，完成系统的各个功能。系统总体设计框图如图 1 所示。

2.1 电量检测模块

本系统使用IM1281B单相互感式电能计量模块IM1281 是集成了测量、数字通讯技术，能够完成电能测量、采集及传输的于一体，能准确测量单相交流电压、电流、功率、功率因数、频率、电量等电参数，具有很高的性价比。通过该模块检测宿舍的用电情况，然后根据电量的使用情况进行相关控制。例如：若某时用电的功率达到设定值，就对该寝室进行断电处理并提醒相关管理人员。

2.2 防火报警模块

MQ-2/MQ-2S传感器是根据电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大的原理制作而成，然后配合简单的电路即可将电导率的变化作为输出信号，也就反映了该气体浓度的变化。温度传感器能感受周边环境温度并通过内部电路转换成可用输出信号，该输出信号就表征了周边环境的温度状况。本系统使用温度传感器和烟雾传感器结合共同检测宿舍的环境状况，为了提高检测的有效性，在宿舍的各个地方均匀放置这两种传感器。当宿舍的烟雾或温度达到设定值时，启动报警装置引起宿舍学生及周边学生的注意，避免造成更为严重的危害，同时可以通过远程连接通知宿管进行查看进行处理。

2.3 防盗模块

常规防盗装置一般通过密码等其他身份验证的方式来进行的，而本系统在防盗上进行了新颖化的设计，防盗模块主要分两部分组成。

2.3.1 身份验证

本系统在身份验证上更为简便，不需要手动验证，只需要把手机的蓝牙保持打开的状态，然后本系统自动与内部相锁定的蓝牙身份进行匹配，若匹配成功，本系统认证此人的身份。

2.3.2 判断出入

在蓝牙匹配认证的基础上通过两个一前一后的光电门来判断此人是否进入宿舍，同时实现宿舍人数的计数。判断原理如图2所示。

2.4 预留模块

为了便于满足本系统的控制功能的可拓展性，以应对不同学生宿舍环境下的功能需求，该系统还预留了一个全双工的串口和多个控制引脚，用户可以根据需要自行拓展，以更好地适应宿舍的智能化需求。

图1：系统总体框图

图2：光电门判断出入和人数

3 结语

本系统设计以学生宿舍的安全用电、防火、防盗为主要设计目标，以STM32RCT6作为主控芯片，结构简单，易于控制。同时，本系统的实时性好，能够实现移动端与宿舍监测系统的实时互联；安全性高，高可靠性的主控芯片与各监测模块使系统能够适应学生宿舍环境下的各种情况；系统产品性价比较高，在满足系统设计的同时，考虑到价格因素，适合学生宿舍推广应用；可拓展性好，系统预留的串口及引脚可以为后续系统设计的功能优化、拓展提供便利。