專利名稱：一種基于ZigBee無線技術(shù)的宿舍智能監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于ZigBee無線技術(shù)的宿舍智能監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在學(xué)校以及大型企業(yè)之中，集體宿舍是學(xué)生以及工人的主要居住場所。尤其是高校學(xué)生宿舍，不僅體系結(jié)構(gòu)相對龐大，而且其安全文明狀況影響家庭和社會。為了提高宿舍的安全性，有必要對宿舍進(jìn)行一些環(huán)境參數(shù)監(jiān)測以及報(bào)警預(yù)防?，F(xiàn)有的有線監(jiān)測系統(tǒng)存在安全可靠性差，易受損，布線麻煩與成本高等問題，難以實(shí)現(xiàn)有效的安全防范與監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于ZigBee無線技術(shù)的宿舍智能監(jiān)測系統(tǒng)，以解決目前有線監(jiān)控的不足。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于ZigBee無線技術(shù)的宿舍智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一臺PC機(jī)和至少一個終端節(jié)點(diǎn)，還包括至少一臺協(xié)調(diào)器和至少一臺路由器，所述協(xié)調(diào)器、 路由器或者終端節(jié)點(diǎn)由至少一個具有增強(qiáng)型8051內(nèi)核的CCM30芯片以及外圍電路組成， 所述的終端節(jié)點(diǎn)還包括一個求救按鍵和多個傳感器，所述的終端節(jié)點(diǎn)通過ZigBee無線技術(shù)接入所述路由器，所述路由器接入所述協(xié)調(diào)器再接入PC機(jī)，形成以PC機(jī)為頂點(diǎn)的樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明將ZigBee無線通信技術(shù)應(yīng)用于宿舍智能監(jiān)測之上的設(shè)計(jì)。不僅提出對宿舍的智能監(jiān)測，提高宿舍的安全性和文明管理程度，同時改變以往的有線傳輸技術(shù)，使用 ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)宿舍的安全監(jiān)測及信號的無線傳輸與控制。


圖1本發(fā)明一個實(shí)施例中系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖的示意圖
具體實(shí)施例方式ZigBee技術(shù)是采用IEEE 802. 15. 4協(xié)議的新一代無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是專門為控制數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)的，因而傳輸能力強(qiáng)、可靠性高，且具有近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本等特點(diǎn)。相較于現(xiàn)有的各種無線通信技術(shù)，ZigBee射頻發(fā)射所需的功率低，2節(jié)普通容量的干電池就能保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)正常工作一年以上，同時處理器還支持多種休眠模式，能進(jìn)一步降低功耗。由于工作在2. 4 GHz的免執(zhí)照頻段內(nèi)，使ZigBee網(wǎng)絡(luò)不僅具有免費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)，同時具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并且具有自組網(wǎng)、自動路由和自愈合等功能。它是實(shí)現(xiàn)宿舍環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的理想解決方案。本發(fā)明的一個實(shí)施例如圖1所示，宿舍安全智能監(jiān)測系統(tǒng)由位于各個宿舍內(nèi)部的終端節(jié)點(diǎn)，各樓層的路由器以及每幢樓值班室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與監(jiān)控PC組成。ZigBee模塊采用CCM30芯片為核心構(gòu)建，各終端節(jié)點(diǎn)連接電流傳感器、溫濕度傳感器、煙霧感應(yīng)傳感器和人體感應(yīng)傳感器等，并配置有一個緊急求救按鍵；路由器的主要功能是完成數(shù)據(jù)的中繼傳輸，增大無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)與PC間的通信和無線網(wǎng)絡(luò)的組建，同時連接聲光報(bào)警電路，并配合監(jiān)控軟件，判斷突發(fā)事件的發(fā)生時間與地點(diǎn)，做出相應(yīng)反饋。系統(tǒng)內(nèi)各無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)均以CCM30芯片為核心，終端節(jié)點(diǎn)外圍電路主要包括傳感器電路及緊急求救按鍵。由于CCM30芯片是一款自帶10位ADC與增強(qiáng)型8051內(nèi)核的 SoC (片上系統(tǒng))，具有21個可編程的I/O 口引腳，故可以選擇數(shù)字傳感器與模擬傳感器與其連接。本發(fā)明選擇霍爾電流傳感器作為電流傳感器模塊，對宿舍內(nèi)的輸電線路進(jìn)行監(jiān)測，以判斷是否有違章用電現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)電流傳感器檢測到宿舍內(nèi)用電電流超過額定值后，將首先切斷宿舍電源，以避免安全隱患的發(fā)生；同時，將觸發(fā)違章用電預(yù)警信號，通過 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機(jī)。選擇AM2301單總線數(shù)字溫濕度傳感器作為溫濕度傳感器模塊，監(jiān)測宿舍內(nèi)的溫濕度環(huán)境參數(shù)，選擇以MQ-2氣體傳感器為主要組成部分的感應(yīng)模塊GH-312作為煙霧傳感器模塊，對煙霧進(jìn)行監(jiān)測，以配合判定是否有火災(zāi)發(fā)生。若傳感器檢測到相應(yīng)環(huán)境參數(shù)顯著變化后，將觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警信號。選擇MR熱釋電傳感器與菲涅爾透鏡構(gòu)成的感應(yīng)模塊GH-718作為人體感應(yīng)傳感器，以判定學(xué)生上課期間、夜晚休息及假期內(nèi)等時刻是否有非法進(jìn)入宿舍等情況的發(fā)生。同時，在終端節(jié)點(diǎn)處連接一按鍵，以便在有緊急情況，如火災(zāi)發(fā)生時，宿舍內(nèi)人員能及時向外界求救。由于傳感器均為單總線形式，按鍵也不需要輔助電路，故其可以直接連接于CC2430芯片之上。由于路由器主要負(fù)責(zé)無線信號的中繼傳輸，故基本不需要外圍電路。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器外圍電路主要包括聲光報(bào)警電路及與上位機(jī)的通信電路。當(dāng)緊急求救按鍵被觸發(fā)，或者各傳感器模塊檢測到有異常事件發(fā)生時，終端節(jié)點(diǎn)均會向網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)送相應(yīng)突發(fā)事件報(bào)警信號。此時，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器會首先觸發(fā)聲光報(bào)警電路，管理員可根據(jù)上位機(jī)對接收數(shù)據(jù)的處理，判斷出有意外情況發(fā)生的宿舍。由于需要把采集到的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)顯示、分析和存儲，因此需要建立CCM30 芯片與PC間的通信電路。CCM30內(nèi)部集成一個高性能的8051內(nèi)核，其具有2個支持多種串行通信協(xié)議的強(qiáng)大USART，接收、發(fā)送均可觸發(fā)中斷系統(tǒng)，使用十分方便。因此，CC2430與 PC之間采用串口通信。無線模塊程序主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、無線發(fā)送、無線接收與串口通信等功能，采用 IAR Embedded Woriibench集成環(huán)境開發(fā)軟件編寫。數(shù)據(jù)采集與串口通信功能通過CCM30 內(nèi)嵌的8051內(nèi)核實(shí)現(xiàn)。無線通信部分則采用調(diào)用ZigBee協(xié)議棧(Z-Stack)的方式實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器初始化之后，將建立一個新的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)初始化完成后，如果在其高頻覆蓋范圍內(nèi)有一處于工作狀態(tài)的同頻網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，節(jié)點(diǎn)可以綁定的方式加入網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)短地址事先分配好，這樣在協(xié)調(diào)器查詢的時候可以根據(jù)其短地址判斷節(jié)點(diǎn)位置。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器根據(jù)接收到的不同信息，進(jìn)行相應(yīng)的操作，若有突發(fā)意外情況，系統(tǒng)將觸發(fā)報(bào)警電路，同時上位機(jī)主界面也將會顯示相應(yīng)報(bào)警信息。上位機(jī)軟件由Visual C++編寫。軟件主要實(shí)現(xiàn)與CCM30協(xié)調(diào)器的串口通信、溫濕度值顯示、突發(fā)事件記錄與數(shù)據(jù)存儲等功能。各宿舍監(jiān)測節(jié)點(diǎn)均有與之匹配的編號，可以據(jù)此來區(qū)分各個宿舍。當(dāng)有意外情況發(fā)生時，主界面將顯示突發(fā)事件所在宿舍號，事件名稱與發(fā)生時間，協(xié)助管理員盡快了解相應(yīng)情況與解除潛在危險。同時，管理員還能導(dǎo)出所有突發(fā)事件數(shù)據(jù)生成Excel文件，進(jìn)行有效管理。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對涉及宿舍安全的環(huán)境參數(shù)的無線監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)宿舍內(nèi)一鍵式緊急無線求救；提高宿舍的用電安全性和居住安全性；便于宿舍安全文明管理，提高管理成效，減少管理人員的工作量。
權(quán)利要求
1. 一種基于ZigBee無線技術(shù)的宿舍智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一臺PC機(jī)和至少一個終端節(jié)點(diǎn)，其特征在于，還包括至少一臺協(xié)調(diào)器和至少一臺路由器，所述協(xié)調(diào)器、路由器或者終端節(jié)點(diǎn)由至少一個具有增強(qiáng)型8051內(nèi)核的CCM30芯片以及外圍電路組成，所述的終端節(jié)點(diǎn)還包括一個求救按鍵和多個傳感器，所述的終端節(jié)點(diǎn)通過ZigBee無線技術(shù)接入所述路由器，所述路由器接入所述協(xié)調(diào)器再接入PC機(jī)，形成以PC機(jī)為頂點(diǎn)的樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于ZigBee無線技術(shù)的宿舍智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一臺PC機(jī)和至少一個終端節(jié)點(diǎn)，還包括至少一臺協(xié)調(diào)器和至少一臺路由器，所述協(xié)調(diào)器、路由器或者終端節(jié)點(diǎn)由至少一個具有增強(qiáng)型8051內(nèi)核的CC2430芯片以及外圍電路組成，所述的終端節(jié)點(diǎn)還包括一個求救按鍵和多個傳感器，所述的終端節(jié)點(diǎn)通過ZigBee無線技術(shù)接入所述路由器，所述路由器接入所述協(xié)調(diào)器再接入PC機(jī)，形成以PC機(jī)為頂點(diǎn)的樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明將ZigBee無線通信技術(shù)應(yīng)用于宿舍智能監(jiān)測之上的設(shè)計(jì)，改變了以往的有線傳輸技術(shù)，使用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了宿舍的安全監(jiān)測及信號的無線傳輸與控制。
文檔編號H04W84/18GK102185893SQ20111008560
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者劉凱俊, 張翔彥, 徐蘇明, 林軍 申請人:上海師范大學(xué)