CN211928707U - 一种宿舍安全智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种宿舍安全智能监测系统，包括单片机以及与单片机连接的电力线载波模块、电流检测模块、烟雾监测系统、人体红外检测模块、声音强度检测模块、语音提示模块、插座、宿舍楼管理员控制器；电力线载波模块与电力线通信连接；电流检测模块与插座串联，用于检测该插座的电流，并将电流检测数据传送至单片机；烟雾监测系统用于监测宿舍的烟雾和火焰信息，并将监测信号数据传送至单片机，其安装于宿舍内天花板上；本实用新型具有能够实时监测宿舍用电安全，即监测有无使用大功率电器等；烟雾报警可监测学生有无在寝室吸烟；夜晚时监测学生是否有大声喧哗和夜不归宿；发生违规事件时，通过语音提醒劝阻。

Description

一种宿舍安全智能监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种安全管理系统，特别是一种宿舍安全智能监测系统。

背景技术

学生宿舍安全管理一直是高校管理部门亟待解决的一个问题，发明人作为一名在校生，无论是中学还是大学都离不开宿舍，宿舍就像是学生的第二个家，而这个“家”是大家的，营造一个良好的宿舍生活习惯也是学习的重要部分，好的生活习惯成就未来的成功。

但就目前来说，学生往往不重视寝室安全和卫生，虽然有宿管会的介入却还是只能做到表面，根本的习惯并没有养成，却养成了临时敷衍的习惯。

现有技术的缺点：

现在多数的学生宿舍安全系统，大多以大功率电器监测为主，对于学生夜不归宿，熄灯后喧哗等现象并没有涉及到。只是单方面限制学生对违规电器的使用，并没有培养学生文明宿舍生活的习惯。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决背景技术中的不足之处，提供一种宿舍安全智能监测系统。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种宿舍安全智能监测系统，包括单片机以及与单片机电性连接的电力线载波模块、电流检测模块、烟雾监测系统、人体红外检测模块、声音强度检测模块、语音提示模块、报警按钮、插座、宿舍楼管理员控制器；

所述电力线载波模块与220v电力线通信连接，用于与电力线进行数据发送至单片机；

所述电流检测模块与插座串联，用于检测该插座的电流，并将电流检测数据传送至单片机；

所述烟雾监测系统用于监测宿舍的烟雾和火焰信息，并将监测信号数据传送至单片机，其安装于宿舍内天花板上；

所述人体红外检测模块通过检测红外线来探测宿舍内人的状态信息，并将检测信号传送至单片机，若干人体红外检测模块安装于宿舍内各床位相对的上方，其探测端均朝向对应床位；

所述声音强度检测模块用于检测采集的声音信号声音强度，其设置于宿舍内天花板上，用于将检测到的声音强度数据发送给单片机；

所述语音提示模块包括储存有若干语音信息的存储器、语音芯片和集成有语音功放电路的喇叭，通过语音芯片、喇叭播放存储器中的语音信息；

所述报警按钮，其用于紧急情况下经单片机向宿舍楼管理员控制器发出报警信号。

宿舍楼管理员控制器包括上位管理机、电力线载波通信模块、以太网接口，所述上位管理机通过电力线载波通信模块接受自由单片机通过电力线载波模块经220v电力线发出的信号，以太网接口则用于连接有线通讯网络。

对于本实用新型的一种优化，所述单片机采用IAP15W4K58S4单片机。

对于本实用新型的一种优化，所述电流检测模块采用ACS712电流检测芯片，其内部集成包括检测电流的铜制电流路径、线性霍尔传感器及模块信号引脚，铜制电流路径靠近线性霍尔传感器，所述铜制电流路径的两端与插座串接，模块信号引脚与单片机具有ADC模数转换功能的P1端口连接。

对于本实用新型的一种优化，所述烟雾监测系统采用光电式烟雾传感器。

对于本实用新型的一种优化，所述人体红外检测模块采用HC-SR501人体红外热释传感器，HC-SR501人体红外热释传感器的探测端设有窗口，在窗口内装设有滤光镜片。

对于本实用新型的一种优化，所述声音强度检测模块采用驻极体话筒作为声音强度的检测元件。

对于本实用新型的一种优化，报警按钮通过电阻与GND相连。

本实用新型与背景技术相比，具有能够实时监测宿舍用电安全，即监测有无使用大功率电器等；烟雾报警可监测学生有无在寝室吸烟；夜晚时监测学生是否有大声喧哗和夜不归宿；发生违规事件时，通过语音提醒劝阻。

附图说明

图1是本实用新型所述宿舍安全智能监测系统的原理框图。

图2是本实用新型所述电流检测模块的原理框图。

图3是本实用新型所述宿舍内烟雾监测系统、人体红外检测模块、声音强度检测模块、语音提示模块、报警按钮的安装位置示意图。

图4是本实用新型所述声音强度检测模块的原理框图。

图5是本实用新型所述语音提示模块的原理框图。

具体实施方式

实施例1：参照图1-5。一种宿舍安全智能监测系统，包括单片机1以及与单片机1电性连接的电力线载波模块2、电流检测模块3、烟雾监测系统4、人体红外检测模块5、声音强度检测模块6、语音提示模块7、报警按钮8、插座9、宿舍楼管理员控制器13；

单片机1使用STC15W4K32S4，该单片机1内核为增强型8051CPU，指令代码完全兼容传统8051但运行速度是传统51单片机的8倍，可靠性高，其具有8 路ADC转换接口、四个串口，其中P1总线为8路总线通道，可通过对单片机内部寄存器写操作来配置ADC模式，P3.0、P3.1、P3.6、P3.7为单片机的四个外部中断口，可配置外部中断寄存器来设置外部中断触发模式。

所述电力线载波模块2与220v电力线通信连接，用于与电力线进行数据发送给单片机1；该电力线载波模块采用KQ-130F电力线载波芯片，通过电力线进行数据传输，最大可支持255路信号，KQ-130F电力线载波芯片是单列9针小体积高性能过零载波数据收发模块，其专门为在220V交流上，强干扰、强衰减，远距离要求的环境下，可靠的传送数据而特别设计和开发的性价比很高的载波模块。芯片串口与单片机1串口相连，设置通讯波特率为115200。

参照图1和图2所示，所述电流检测模块3与插座9串联，用于检测该插座9的电流，并将电流检测数据传送至单片机1；电流检测模块3采用ACS712 电流检测芯片，其内部集成包括检测电流的铜制电流路径、线性霍尔传感器及模块信号引脚，铜制电流路径靠近线性霍尔传感器，所述铜制电流路径的两端与插座9串接，模块信号引脚与单片机具有ADC模数转换功能的P1端口连接。即：ACS712是一种带电压绝缘及低电阻电流导体的基于霍尔效应的线性电流传感器芯片，内部集成了检测电流的铜制电流路径和线性霍尔传感器及其输出电路等，待测电流通过线性电流传感器芯片内部的铜制电流路径产生磁场，线性霍尔传感器接受该磁场经处理产生与待测磁场等比例的输出电压。所以电流检测模块铜制电流路径两端与插座9串联，最大可检测20A电流。

其中电流检测引脚应串联在单孔插座9中，该模块输出为模拟量信号，为了减少ADC模数转换成本，模块的信号引脚与单片机具有ADC模数转换功能的 P1端口连接。

参照图1和图3所示，所述烟雾监测系统4用于监测宿舍的烟雾和火焰信息，并将监测信号数据传送至单片机1，其安装于宿舍30内天花板20上；该烟雾监测系统4采用光电式烟雾传感器，检测灵敏度为烟雾浓度8％，光电式烟雾传感器内有一个光学迷宫，安装有红外接收管管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光。在正常情况下，受光器件接收到发光器件发出的一定光量；而在有烟雾时，发光器件的发射光受到烟雾的遮挡，时受光器件接受的光量减少，光电流降低，经过信号对比电路处理后对外输出低电平。与离子式烟雾传感器相比，光电式烟雾传感器更安全经济，离子式烟雾传感器虽然检测灵敏度高于高于光电式烟雾传感器，但前者使用放射元素－镅241作为检测核心元件，虽然放射性活度很低，但不如光电式安全。光电式烟雾传感器信号输出端与单片机的外部中断0连接，可保证当发生火灾隐患时能第一时间通知宿舍管理员。

参照图1和图3所示，所述人体红外检测模块5通过检测红外线来探测宿舍内人的状态信息，并将检测信号传送至单片机1，若干人体红外检测模块5安装于宿舍30内各床位10相对的上方，其探测端均朝向对应床位10；该人体红外检测模块5采用进口HC-SR501人体红外热释传感器，该模块检测距离可大7M 且响应速度快。人体辐射的红外线中心波长为9～10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2～20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收。将传感器安置在各个床位的中上方，当在学生正常就寝时人体红外检测模块10向单片机1发送低电平；若有学生夜不归宿，则该学生床位上的人体红外检测模块10检测不到该学生，人体红外检测模块10就会一直保持高电平输出。单片机1在熄灯后半小内都未检测到该床位的学生就寝信号，即认定为学生夜不归宿。人体红外检测模块10可按照床位顺序安防，单个产品最大可挂接8组人体红外检测模块并与单片机1 的P2总线端口连接。

参照图1、图3和图4所示，所述声音强度检测模块6用于检测采集的声音信号声音强度，其设置于宿舍30内天花板20上，用于将检测到的声音强度数据发送给单片机1；声音强度检测模块6采用驻极体话筒61作为声音强度的检测元件，检测到的信号发送至转化输出电路62，随着声音的增大驻极体话筒的电阻增大，施加驻极体话筒两端的电压信号增大，而转化输出电路为典型的 LM358组成电压比较电路，当驻极体话筒61两端电压高于LM258基准电压，转化输出电路62对外送出高电平信号；在无声音时，转化输出电路62对外输出低电平，转化输出电路62的信号输出端口与单片机P3.6端口连接，因为内部转化输出电路62已经将模拟信号转化为单片机1可直接识别的数字信号，故信号输出端只需要通用I/O端口即可。LM358是双运算放大器。其安装于宿舍30 内任意位置，优选安装于天花板20上。

在熄灯后，驻极体话筒61应处于低阻状态，驻极体话筒61两端为0～1V的模拟电压信号。若学生在宿舍大声喧哗，驻极体话筒61电阻值增高，驻极体话筒61两端为2～4V的模拟电压信号；LM358基准电压为2V，即驻极体话筒61两端电压高于2V时，模块输出高电平信号。只有熄灯后到早餐5点期间，模块所检测到的连续高模拟电压信号才认定为学生吵闹。该模块安装在宿舍天花板20 上。

参照图1、图3和图5所示，所述语音提示模块7包括储存有若干语音信息的存储器71、语音芯片72和集成有语音功放电路的喇叭73，通过语音芯片71、喇叭73播放存储器71中的语音信息；存储器71中的语音信息的可通过计算机进行更改。其任意安装于宿舍20内任一位置，优选安装于天花板30上。

参照图1和图3所示，所述报警按钮8，其用于紧急情况下经单片机向宿舍楼管理员控制器发出报警信号。报警按钮8通过电阻13与GND相连，报警按钮 8的按键按下后向单片机1外部中断发送下降沿信号，单片机1立即响应中断向宿舍楼管理员控制器发送报警信号。其安装于宿舍20内偏于学生触摸按压的位置。

参照图1所示，宿舍楼管理员控制器12包括上位管理机121、电力线载波通信模块122、以太网接口123，所述上位管理机121通过电力线载波通信模块 122接受自由单片机1通过电力线载波模2块经220v电力线发出的信号，以太网接口123则用于连接有线通讯网络。

本申请所述一种宿舍安全智能监测系统，其具有如下特点：

1.该系统能24小时、全覆盖实时监控学生宿舍安全状况。一出现违规事件，立即报警并记录，同时推送给授权用户手机；当通过烟雾监测系统4发现如吸烟和火光现象时，发送给信号至单片机1，由单片机1经电力线载波模块2发出信号至宿舍楼管理员控制器12，优先显示在宿舍楼管理员控制器12的管理界面中，管理人员能及时制止防止隐患的发生；管理员可查阅、分析记录数据，并作为学生考核、改进管理水平的依据。

2.该系统可每天通过语音提示模块7定时提示学生整理宿舍，打扫宿舍卫生；以及根据寝室人员人数状况，适当做出提示，要切断用电器设备且锁好门窗；

3.根据人体红外检测模块5了解学生就寝情况，如出现夜不归宿现象时能及发现，从而便于管理员对未就寝的学生进行引导教育。

4.采用电力线载波通信技术，有效利用了宿舍楼的电力线路资源，无需布线。传统的通信方法用于学生宿舍有各种缺点，而采用RS485通信，需要布设电缆线，改造难度大，影响美观；而通过GPRS无线通信模块通信，虽无需布线但有运营流量费，但是长期使用成本较高。

本申请通过集成程序可完成功能如下：

(1)违规用电记录与报警实时监测宿舍用电插座9用电电流大小，一旦用电电流超过设定值，系统将向管理员控制器发送报警信号；

(2)违规用火、抽烟记录与报警通过烟雾传感器实时监测宿舍是否有人用火或抽烟，旦检测到此事件，系统将向管理员控制器发送报警信号；

(3)所述电流检测模块3与插座9串联，用于检测该插座9的电流，并将电流检测数据传送至单片机1，若用电电流持续时间大于设定值或使用大功率电器时，系统将向管理员控制器发送报警信号；

(4)所述声音强度检测模块6用于检测采集的声音信号声音强度，休息时间大声喧哗记录与报警实时监测宿舍声音强度，若声音强度大于设定分贝值，系统将向管理员控制器发送报警信号；

(5)所述语音提示模块7可以语音警示与提醒发生设定的违规事件，发出语音警示；平时根据特定场景，温馨提醒学生，如注意关门、注意宿舍卫生等。

需要理解到的是：本实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本发明的简单说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种宿舍安全智能监测系统，其特征在于包括单片机(1)以及与单片机(1)电性连接的电力线载波模块(2)、电流检测模块(3)、烟雾监测系统(4)、人体红外检测模块(5)、声音强度检测模块(6)、语音提示模块(7)、报警按钮(8)、插座(9)、宿舍楼管理员控制器(12)；

所述电力线载波模块(2)与220v电力线通信连接，用于通过电力线进行数据传输至单片机(1)；

所述电流检测模块(3)采用ACS712电流检测芯片，其内部集成包括检测电流的铜制电流路径(31)、线性霍尔传感器(32)及模块信号引脚，铜制电流路径(31)靠近线性霍尔传感器(32)，所述铜制电流路径(31)的两端与插座(9)串接，模块信号引脚与单片机具有ADC模数转换功能的P1端口连接；

所述烟雾监测系统(4)用于监测宿舍的烟雾和火焰信息，并将监测信号数据传送至单片机(1)，其安装于宿舍(30)内天花板(20)上；

所述人体红外检测模块(5)通过检测红外线来探测宿舍内人的状态信息，并将检测信号传送至单片机(1)，若干人体红外检测模块安装于宿舍(30)内各床位(10)相对的上方，其探测端均朝向对应床位(10)；

所述声音强度检测模块(6)用于检测采集的声音信号声音强度，其设置于宿舍(30)内天花板(20)上，用于将检测到的声音强度数据发送给单片机(1)；

所述语音提示模块(7)包括储存有若干语音信息的存储器、语音芯片和集成有语音功放电路的喇叭，通过语音芯片、喇叭播放存储器中的语音信息；

所述报警按钮(8)，其用于紧急情况下经单片机向宿舍楼管理员控制器发出报警信号；

宿舍楼管理员控制器(12)包括上位管理机(121)、电力线载波通信模块(122)、以太网接口(123)，所述上位管理机(121)通过电力线载波通信模块(122)接受自由单片机(1)通过电力线载波模块经220v电力线发出的信号，以太网接口(123)则用于连接有线通讯网络。

2.根据权利要求1所述的宿舍安全智能监测系统，其特征是：所述单片机(1)采用IAP15W4K58S4单片机。

3.根据权利要求1所述的宿舍安全智能监测系统，其特征是：所述烟雾监测系统(4)采用光电式烟雾传感器。

4.根据权利要求1所述的宿舍安全智能监测系统，其特征是：所述人体红外检测模块(5)采用HC-SR501人体红外热释传感器，HC-SR501人体红外热释传感器的探测端设有窗口，在窗口内装设有滤光镜片。

5.根据权利要求1所述的宿舍安全智能监测系统，其特征是：所述声音强度检测模块(6)采用驻极体话筒(61)作为声音强度的检测元件。

6.根据权利要求1所述的宿舍安全智能监测系统，其特征是：报警按钮(8)通过电阻(13)与GND相连。

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