基于物联网的校园实验室安防预警系统

2021-04-04朱国旺徐巧年通讯作者

信息记录材料 2021年3期

朱国旺，徐巧年（通讯作者）

（武威职业学院甘肃武威 733000）

1 引言

随着计算机技术的发展，万物互联的时代即将到来，其最终目标是把人、数据和事物通过互联网相结合，这种新时代的理念将会带来前所未有的发展机遇和挑战。基于此，本文充分研究了基于物联网的校园实验室安防预警系统的设计和实现，为校园实验室安全提供确切保障。

2 系统设计方案

2.1 设计要求

（1）兼容性优良：基于物联网的校园实验室安防预警系统的移动终端对于安装环境没有要求，Android、IOS等平台都可以通用使用。

（2）人机交互功能：要求系统能拥有比较完善的交互界面、交互轻松、界面简单、方便简洁、轻松上手。

（3）火焰预警控制功能：要求系统与室内火警警报相连接，同时在接收到烟雾报警或者接收到预防火焰控制警报的时候，可以远程的完成预警信息发送的功能。

（4）终端控制：要求系统可以远距离、零失误、无时差的接受实验室控制信息并且完成对实验室的开关控制。

（5）烟雾监测功能：要求系统可以及时的监测出烟雾或可燃气体的浓度，是否达到监测顶值，并自动完成远程报警，与火焰预警控制功能相结合，完成自动化灭火。

（6）防盗功能：要求此项功能为安全系数最高，能够及时的监测出是否有人进入实验室内，如有人进入后自动完成报警触发和用户信息远程发送[1]。

2.2 设计思路

在该系统设计中，选用开源的安卓系统作为操作系统，开源系统的应用能够极大程度上提高兼容性。本系统主要功能模块包括主控、防盗、防火块、烟雾检测、报警和终端等。

主控模块：其是整个校园实验室安防预警系统的核心部分，它控制着整个系统的稳定运行。无线通信模块中的ZIGBEE组件是无线通信的重要部分，通过GSM建立手机短信与主控模块之间的通信，接收用户在手机上发送的指令、上传模块的信息状态。无线通信模块是系统与用户沟通的唯一桥梁。报警通知模块是在遇到报警事件时及时的触发自己的报警信息或用户远程开启报警通知警告管理员。

防盗模块：其主要是通过人体红外检测传感器，在系统启动的时候，如果有人在传感器前移动或者贴近模块时，人体红外检测传感器会根据人物的接近，将信号传送给单片机，并将通知发送到用户的移动端中，同时会及时将有入侵的信息发送到报警模块里，接着报警模块接受信息后根据预设工作模式进行工作。防盗模块中包括人体传感器：将其放在窗户、实验室门前，如有人强迫入室会直接触发警报。在日常生活中，还可以根据实际效果调整人体传感器的角度、方向、距离，以实现更好的传感效果。

烟雾检测模块：其是通过气敏电阻传感器在不同浓度的可燃气体下电阻值的变化来监测可燃气体浓度。通过单片机读取烟雾传感器的高低电平并根据电平判断是否有烟雾报警，当烟雾报警器监测到烟雾报警时，将消息传送到单片机，同时实验室中的报警电路开始工作，提示实验室中的教师和学生发生烟雾报警。

防火监控模块：其主要作用是火焰传感器监测到火焰信号时向主模块发出报警信号，及时提醒管理员第一时间到达实验室现场进行处理。

报警模块：主要由三个模块构成，监视模块、控制模块、远程通信模块，监视模块由外部设备的信号通过监视模块进入主体，开始监视；控制模块主要是控制外部设备的模块；报警模块里采用喇叭驱动完成内部报警，同时通过主控模块将报警信息通报给用户，使用户及时得知实验室的报警信息。

远程通信模块：主要由GSM/GPRS模块和单片机组成，主控模块向GSM/GPRS模块发送指令控制，GSM/GPRS模块向用户发出短信并接收来自用户的控制短信。整个系统可以实现双向通道，从而达到用户可以利用互联网远程操控整个系统的目的。

终端模块：该安防系统的终端模块是由手机短信控制，这部分人机交互的核心，使其达到信息交互的效果，手机通过网络和链接达到对每个模块的状态信息的查询与监控。终端模块分为三个小部分：模块状态查询，模块控制，系统配置[2]。

3 系统运行流程

随着当代科技网络信息技术的发展和人们居住环境条件的变化，促使着人们对校园实验室安防的意识得到了进一步提升，实验室安防预警监控系统是由人力、信息、科技这三个方面组成的综合安防监控体系。

当用户在进入移动端程序后，用户首先需要登录。身份信息的登录能够让用户与实验室之间建立联系，确保多个实验室的预警系统的并发运行。手机移动端通过网络对报警模块进行实时监控。用户可随时检查各个监测模块的运行情况，以确保每个监测模块都处于正常的运行状态中。设计中涉及的各种环境监测模块会持续监测不同种类的实况信息，从而起到采集报警信息的作用。如果发现报警信息，用户会通过手机短信的方式及时接收到预警系统的报警信息，便于用户在第一时间根据报警信息采取各种的应对措施。在报警模块工作结束后，会再次进入戒备状态[3]。