CN104778826A - 一种基于Zigbee技术的学生宿舍防火防盗控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Zigbee技术的学生宿舍防火防盗控制系统，该系统包括多个Zigbee从站和一个Zigbee主站，Zigbee从站分别安装于各个宿舍房间内，Zigbee主站安装于宿舍管理员办公室，Zigbee从站能通过加速度传感器、温度传感器和烟雾传感器检测到宿舍内是否有异常情况，并通过Zigbee技术与Zigbee主站进行无线通信，Zigbee从站具有自动报警功能，还能能将宿舍内的异常情况通过GSM模块发送到学生手机上，本发明有较为广阔的应用前景，对大学生宿舍的安全建设方面具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种学生宿舍防火防盗智能系统，特别涉及一种基于Zigbee技术的学生宿舍防火防盗控制系统。
背景技术
随着科学技术水平的提高，各种类型和功能的防火防盗装置，例如无线、有线等防火防盗报警装置，给我们的生活带来很大的安全保障，但是这些装置大多针对普通家庭安全所设计，针对学校宿舍的甚少。目前存在着，学生拥有的数码产品比较多，如笔记本电脑、PAD、智能手机、数码相机等，但宿舍内又无相应的保险装置，当学生上课或外出宿舍无人时，给窃贼以可乘之机，很又可能造成学生的贵重物品丢失，且一旦丢失很难被找回。另外，当宿舍学生因疏忽，如大功率用电设备忘关或用电线路改接时，很容易发生火灾，给学生的生命财产安全带来一定隐患。因此，设计一种针对学生宿舍的防火防盗智能系统是很必要的。
发明内容
本发明的目的就是针对学生宿舍存在的上述问题，提供一种基于Zigbee技术的学生宿舍防火防盗控制系统。它具有防火、防盗、自动报警、语音通话、GSM短信通知等功能，保障宿舍安全。
为了实现以上目的，本发明的技术方案是：一种基于Zigbee技术的学生宿舍防火防盗控制系统，它包括一个Zigbee主站和若干个Zigbee从站，该Zigbee主站安装在宿舍管理员办公室，Zigbee从站分别安装在每个学生宿舍内，主站与各个从站通过Zigbee无线通信，其特征在于。
所述的Zigbee主站，其包括Zigbee模块、中央控制模块、报警模块、液晶显示模块、语音模块。中央控制模块通过有线与各模块相连接。
所述的Zigbee从站，其包括烟雾传感器模块、温度传感器模块、加速度模块、中央控制模块、报警模块、语音模块、Zigbee模块、GSM模块、手持遥控模块、供电模块。烟雾传感器模块和温度传感器模块安装在宿舍正上方墙壁上，加速度模块安装在宿舍窗户和门上，烟雾传感器模块、温度传感器模块、加速度模块、报警模块、语音模块、Zigbee模块和GSM模块通过有线与中央控制模块相连接，手持遥控模块与中央控制模块进行无线传输，供电模块为Zigbee从站各模块供电。
所述Zigbee主站的Zigbee模块使用的是顺舟科技的SZ05-PRO嵌入式无线串口通信模块，采用了加强型的ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性，且通信有效距离超过800米。该Zigbee模块用于接收多路Zigbee从站发来的信号，并交由中央控制模块进行处理。
所述Zigbee主站的中央控制模块为STC12C5A60S2，它是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，2个独立串口，用于处理Zigbee主站的Zigbee模块接收的信号，控制液晶显示模块和报警模块，并在有需要时，可以通过Zigbee模块实现与各个宿舍的临时通话。
所述Zigbee主站的报警模块，用于实现异常情况下的报警功能。
所述Zigbee主站的液晶显示模块，用于显示各个宿舍的安全情况，如是否发生火灾或盗窃。
所述Zigbee主站的语音模块，用于通过Zigbee无线传输实现与各个宿舍的语音通话。
所述Zigbee从站的烟雾传感器模块为MQ-2，是一款可燃气体探测器，具有高灵敏度、快速响应恢复、优异的稳定性、寿命长，驱动电路简单，用于实现对宿舍内烟雾浓度的检测，并传输至Zigbee从站的中央控制模块。
所述Zigbee从站的温度传感器模块为DS18b20，具有全数字温度转换及输出、单总线数据通信、12位分辨率，精度可达±0.5摄氏度等优点，用于实现对宿舍内温度的检测，当宿舍发生火灾时，用于将空气中的烟雾浓度变量转换成对应关系的电压信号，并传输至Zigbee从站的中央控制模块。
所述Zigbee从站的加速度模块为MPU-6050，其主要功能为测量加速度、运动、振动、撞击、倾斜和倾角，具有低成本、高抗撞击能力和良好的温度性能等优点。安装于宿舍的窗户和门上，用于检测窗户和门的状态，将检测参数传输至Zigbee从站的中央控制模块。
所述Zigbee从站的中央控制模块为STC12C5A60S2，它是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，2个独立串口，用于处理烟雾传感器模块、温度传感器模块、加速度模块、语音模块和手持遥控模块传输的参数信息，通过Zigbee从站的Zigbee模块实现与Zigbee主站的无线通信，并控制Zigbee从站的语音模块、报警模块和GSM模块。
所述Zigbee从站的报警模块为一种声光报警器，中央控制模块通过对各传感器检测到的信号处理时，一旦判定宿舍内有异常情况，立即通过Zigbee模块向Zigbee主站发出宿舍异常情况信息，并触发报警模块，提醒人员注意宿舍出现异常情况。
所述Zigbee从站的语音模块，可主动或被动的通过Zigbee模块与Zigbee主站进行语音通信。
所述Zigbee从站的Zigbee模块，同样采用SZ05-PRO嵌入式无线串口通信模块，每个宿舍的Zigbee模块按一定的编码方式编码，实现与Zigbee主站的实时通信。
所述Zigbee从站的GSM模块，是一种全球移动通信系统，当宿舍出现异常情况时，中央控制模块可将异常信息通过GSM模块以短信的方式发送到用户手机中，并且同时通过Zigbee模块将宿舍异常情况发送至Zigbee主站，让楼管人员也可以及时掌控宿舍情况。
所述Zigbee从站的手持遥控模块，一种短距离的无线通信装置，宿舍人员人手一个，用于启动或关闭自己宿舍Zigbee从站的加速度模块。
所述Zigbee从站的供电模块，由整流、滤波和稳压等电路组成，给各模块提供稳定的工作电压。
附图说明
图1是本发明整体框图。
图2是本发明Zigbee主站的功能框图。
图3是本发明Zigbee从站的功能框图。
图4是本发明Zigbee从站的烟雾传感器模块原理图。
图5 是本发明Zigbee从站的温度传感器模块原理图。
图6是本发明Zigbee从站的加速度模块原理图。
图7是本发明Zigbee从站的中央控制模块原理图。
图8是本发明Zigbee从站的报警模块原理图。
图9是本发明Zigbee从站的语音模块。
图10是本发明Zigbee从站的Zigbee模块原理图。
图11是本发明Zigbee从站的GSM模块原理图。
图12是本发明Zigbee从站的手持遥控模块原理图。
图13是本发明Zigbee从站的供电模块原理图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1所示，一种基于Zigbee技术的学生宿舍防火防盗控制系统，它包括安装于每个宿舍内的Zigbee从站和安装在宿舍管理员办公室的Zigbee主站。Zigbee从站与Zigbee主站之间通过Zigbee无线技术传输。Zigbee模块使用的是顺舟科技的SZ05-PRO嵌入式无线串口通信模块，采用了加强型的ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性，且通信有效距离超过800米。
如图2所示，是本发明Zigbee主站的功能框图。Zigbee主站包括Zigbee模块、中央控制模块、报警模块、液晶显示模块、语音模块。中央控制模块采用STC12C5A60S2将Zigbee模块接受到的信号进行处理并驱动液晶显示模块和报警模块。宿舍管理员可通过语音模块和Zigbee模块与各宿舍进行语音通话。
如图3所示，本发明的Zigbee从站功能框图包括烟雾传感器模块、温度传感器模块、加速度模块、中央控制模块、报警模块、语音模块、Zigbee模块、GSM模块、手持遥控模块、供电模块。其中Zigbee从站的烟雾传感器模块、温度传感器模块、中央控制模块、报警模块、语音模块、Zigbee模块、GSM模块、供电模块一直处于工作状态。 学生可根据情况使用手持遥控模块启动或关闭自己宿舍Zigbee从站的加速度模块。宿舍无人时，可启动自己宿舍Zigbee从站的加速度模块，当不明身份人员打开房门或打开窗户时，加速度传感模块检测到相对位移信息并传送至中央控制模块处理。当烟雾传感器模块检测到室内烟雾含量超出预设值时，将检测信息传送至中央控制模块处理。当温度传感模块检测到室内温度超过预设温度时，将检测到的信息传送至中央控制模块处理。中央控制模块将各传感器检测到的信息与预设参数进行比较，一旦判定超出预设值，就通过Zigbee模块向Zigbee主站发送相应报警信息，并向室内报警模块发送触发信号，同时通过向GSM模块内预存的电话号码发送提示信息，通知宿舍内出现异常情况。宿舍内的语音模块能通过Zigbee模块向宿管办公室进行语音通话。
如图4所示，是本发明Zigbee从站的烟雾传感器模块原理图，烟雾传感器模块由MQ-2及外围电路组成，与中央控制模块STC12C5A60S2单片机的P0.1端口连接，将检测到的室内烟雾浓度信息传输至单片机。
如图5所示，是本发明Zigbee从站的温度传感器模块原理图。温度传感器模块由DS18b20及外围电路组成，DS18b20的I/O与中央控制模块STC12C5A60S2单片机的P1.0端口连接，将室内的温度信息传输至单片机。
如图6所示，是本发明Zigbee从站的加速度模块原理图。加速度模块由MPU-6050及外围电路组成，MPU-6050的SCL、SDA分别与中央控制模块STC12C5A60S2单片机的P0.3、P0.4端口连接，将窗户玻璃和宿舍门的位移状态信号传输至单片机。
如图7所示，是本发明Zigbee从站的中央控制模块原理图。中央控制模块由STC12C5A60S2及外围电路组成，将处理各传感器所测得的信息进行处理，并根据处理结果控制相应的模块工作。
如图8所示，是本发明Zigbee从站的报警模块原理图。中央控制模块STC12C5A60S2单片机的P0.5、P0.6端口分别经过Q1、Q2与声光报警器连接，当宿舍内出现异常情况时，驱动声光报警器。
如图9所示，是本发明Zigbee从站的语音模块。语音模块由AMBE1000编解码芯片及其外围电路组成，与中央控制模块STC12C5A60S2单片机进行并行接口被动模式通信，单片机处理后经Zigbee模块与Zigbee主站进行无线通信，实现与宿舍管理员的语音通话。
如图10所示，是本发明Zigbee从站的Zigbee模块原理图。Zigbee模块使用的是顺舟科技的SZ05-PRO嵌入式无线串口通信模块，采用了加强型的ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性，且通信有效距离超过800米。该模块RX1、TX1端分别与中央控制模块STC12C5A60S2单片机的P1.3、P1.2端口连接。实现与单片机的串行双向通信，并且与Zigbee主站的Zigbee模块进行无线通信。
如图11所示，是本发明Zigbee从站的GSM模块原理图。GSM模块由SIM900A及外围电路组成，与中央控制模块STC12C5A60S2单片机的P3.0、P3.1端口连接。当宿舍内发生异常情况时，单片机通过GSM模块将异常信息通过GSM模块以短信的方式发送到用户手机中。
如图12所示，是本发明Zigbee从站的手持遥控模块原理图。手持遥控模块由PT2262/PT2272及外围电路组成，用户手持含有PT2262电路的装置，PT2272的VT、D0、D1、D2和D3端分别与中央控制模块STC12C5A60S2单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3和P2.4端口连接，用于接受手持端发射的无线信号，将接受到的信号与固有的地址码进行两次比较核对，核对正确后，向STC12C5A60S2单片机发出信号，单片机临时关闭加速度模块。一旦核对不通过，加速度模块正常工作，如果此时有人员开门进入，单片机触发声光报警器报警，并通过Zigbee模块向Zigbee主站发送报警信号。
如图13所示，是本发明Zigbee从站的供电模块原理图。供电模块由由整流、滤波和稳压等电路组成，给各模块提供稳定的工作电压。
Claims (8)
1.所述的Zigbee主站，其包括Zigbee模块、中央控制模块、报警模块、液晶显示模块、语音模块，中央控制模块通过有线与各模块相连接。
2.所述的Zigbee从站，其包括烟雾传感器模块、温度传感器模块、加速度模块、中央控制模块、报警模块、语音模块、Zigbee模块、GSM模块、手持遥控模块、供电模块，烟雾传感器模块和温度传感器模块安装在宿舍正上方墙壁上，加速度模块安装在宿舍窗户和门上，烟雾传感器模块、温度传感器模块、加速度模块、报警模块、语音模块、Zigbee模块和GSM模块通过有线与中央控制模块相连接，手持遥控模块与中央控制模块进行无线传输，供电模块为Zigbee从站各模块供电。
3.所述Zigbee主站的Zigbee模块使用的是顺舟科技的SZ05-PRO嵌入式无线串口通信模块，采用了加强型的ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性，该Zigbee模块用于接收多路Zigbee从站发来的信号，并交由中央控制模块进行处理。
4.所述Zigbee主站的中央控制模块为STC12C5A60S2，它是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，2个独立串口，用于处理Zigbee主站的Zigbee模块接收的信号，控制液晶显示模块和报警模块，并在有需要时，可以通过Zigbee模块实现与各个宿舍的临时通话。
5.所述Zigbee主站的报警模块，用于实现异常情况下的报警功能；所述Zigbee主站的液晶显示模块，用于显示各个宿舍的安全情况，如是否发生火灾或盗窃；所述Zigbee主站的语音模块，用于通过Zigbee无线传输实现与各个宿舍的语音通话。
6.所述Zigbee从站的烟雾传感器模块为MQ-2，是一款可燃气体探测器，具有高灵敏度、快速响应恢复、优异的稳定性、寿命长，驱动电路简单，用于实现对宿舍内烟雾浓度的检测，并传输至Zigbee从站的中央控制模块；所述Zigbee从站的温度传感器模块为DS18b20，具有全数字温度转换及输出、单总线数据通信、12位分辨率，精度可达±0.5摄氏度等优点，用于实现对宿舍内温度的检测，当宿舍发生火灾时，用于将空气中的烟雾浓度变量转换成对应关系的电压信号，并传输至Zigbee从站的中央控制模块；所述Zigbee从站的加速度模块为MPU-6050，其主要功能为测量加速度、运动、振动、撞击、倾斜和倾角，具有低成本、高抗撞击能力和良好的温度性能等优点；
安装于宿舍的窗户和门上，用于检测窗户和门的状态，将检测参数传输至Zigbee从站的中央控制模块。
7.所述Zigbee从站的中央控制模块为STC12C5A60S2，它是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，2个独立串口，用于处理烟雾传感器模块、温度传感器模块、加速度模块、语音模块和手持遥控模块传输的参数信息，通过Zigbee从站的Zigbee模块实现与Zigbee主站的无线通信，并控制Zigbee从站的语音模块、报警模块和GSM模块。
8.所述Zigbee从站的报警模块为一种声光报警器，中央控制模块通过对各传感器检测到的信号处理时，一旦判定宿舍内有异常情况，立即通过Zigbee模块向Zigbee主站发出宿舍异常情况信息，并触发报警模块，提醒人员注意宿舍出现异常情况；所述Zigbee从站的语音模块，可主动或被动的通过Zigbee模块与Zigbee主站进行语音通信；所述Zigbee从站的Zigbee模块，同样采用SZ05-PRO嵌入式无线串口通信模块，每个宿舍的Zigbee模块按一定的编码方式编码，实现与Zigbee主站的实时通信；所述Zigbee从站的GSM模块，是一种全球移动通信系统，当宿舍出现异常情况时，中央控制模块可将异常信息通过GSM模块以短信的方式发送到用户手机中，并且同时通过Zigbee模块将宿舍异常情况发送至Zigbee主站；让楼管人员也可以及时掌控宿舍情况；所述Zigbee从站的手持遥控模块，一种短距离的无线通信装置，宿舍人员人手一个，用于启动或关闭自己宿舍Zigbee从站的加速度模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150715 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |