基于Arduino的遠程河邊安全管理系統

章魁 安新艷

【摘要】 針對當前國內河邊安全管理的現狀，研發了一種基于Arduino和ZigBee的遠程河邊安全管理系統。該系統不僅通過ZigBee無線網絡采集傳感器信號和控制執行器，還可以通過GSM網絡遠程控制。

【關鍵詞】 河邊安全 Arduino ZigBee GSM

近年來，隨著經濟的飛速增長，政府加大了對城市河流的綠化改造，人們也更喜歡去河邊游玩、散步，據不完全統計，中小學生，全國每年約有4萬人死于溺水，究其原因，多數是由管理不到位、搶救不及時所致，河邊安全問題不容忽視。針對這一問題，設計了一種遠程河邊安全管理系統。運用此系統，可以在投入較少的人力情況下，提高管理的效率，極大的減少溺水傷亡人數。并且，此產品方便組網工作，實現對全河岸的全覆蓋監控。

一、遠程河邊安全管理系統總體方案設計

該系統要實現河邊兩級安全管理：（1）當有人接近河邊時，LED顯示屏顯示“河水較深”并伴隨語音廣播提醒。同時，管理員也會收到有人闖入的短信，這時管理員可以通過攝像頭監控現場狀況，管理員應該通過廣播警告；（2）當有人進入河水時， LED顯示屏顯示“水深危險”并伴隨語音廣播提醒。同時，管理員也會收到有人有危險的短信，管理員應該立即前往現場制止游客的危險行為，防患于未然。

系統主要包括Arduino控制模塊、顯示模塊、GSM模塊、傳感器模塊、報警器模塊、語音模塊、視頻監控模塊共七大部分。系統的總體框架圖如圖1所示。其中，Arduino控制模塊作為ZigBee網絡的協調器，傳感器模塊、報警器模塊、顯示模塊和語音模塊是分散在河邊的ZigBee節點。

二、系統硬件設計

2.1 Arduino控制器

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）[1]。本設計選用的核心控制器是Arduino Mega2560。

2.2 GSM模塊

本設計選用的的GSM 控制模塊是SIM 900A，SIM 900A是由SIMCOM公司推出的一款新型GSM/GPRS 通訊模塊，主要功能有語言通話、短信收發、GPRS 網絡數據收發以及彩信收發和基站定位功能。GSM 是具有電話報警功能的監控系統，系統利用GSM 網絡對河邊進行遠程控制，當系統檢測的河邊內有危害情況時，通過GSM 模塊給用戶發送短信告知用戶，同時可以利用GSM 模塊對河邊執行器進行控制[2]。

2.3無線模塊

目前的無線技術主要有紅外通訊技術、藍牙技術、WLAN 無線技術、ZigBee技術等，采用哪種無線技術，要根據它們各自優缺點再結合產品市場等所要實現的目的來決定的[3]。本設計選用的是ZigBee無線技術。

2.4視頻監控模塊

本設計選用的視頻監控模塊是基于Wifi的攝像頭。通過手機或電腦隨時隨地實時監控；通過手機可與設備進行雙向語音；可上下左右轉動，適用于夜間環境。

1、可355度左右旋轉，120度上下轉動，達到全視角觀看，監控畫面無死角產品的主要功能如下：1，雙向語音 可外接音頻設備，通過手機及可與設備雙向語音，進行實時通話。2、WIFI 內置WIFI模塊，靈活方便，組建無線環境。3、通過手機或電腦隨時隨地實時觀看，監控現場畫面。4、搖頭功能 可355度左右旋轉，120度上下轉動，達到全視角觀看，監控畫面無死角。5、紅外功能 應用于夜間環境，使弱光環境下畫面依舊清晰。6、移動偵測 監控范圍內有物體移動就好自動錄像報警，通過TF卡錄像，郵件推送現場圖片，報警器警報等。

1、雙向語音 可外接音頻設備，通過手機及可與設備雙向語音，進行實時通話。2、WIFI 內置WIFI模塊，靈活方便，組建無線環境。3、通過手機或電腦隨時隨地實時觀看，監控現場畫面。4、搖頭功能 可355度左右旋轉，120度上下轉動，達到全視角觀看，監控畫面無死角。5、紅外功能 應用于夜間環境，使弱光環境下畫面依舊清晰。6、移動偵測 監控范圍內有物體移動就好自動錄像報警，通過TF卡錄像，郵件推送現場圖片，報警器警報等。

三、結束語

本文針對河邊安全管理系統的信息采集、傳輸和遠程控制開展研究。目前實現了基于GSM網絡的遠程控制功能，實際應用還可以增強用戶的可操作性，設計基于WAP的遠程控制系統。

參 考 文 獻

[1]李德駿，馬孝輝.基于Arduino 平臺的家用安防監控系統設計[J].科技與生活，2011（1）：114.

[2]盧軍，趙慧濤，鐘華.基于GSM 的電機智能監測系統的研究與實現[J].微計算機信息，2009（19）：85-87.

[3] 莫滿春. 射頻路由算法的研究及智能家居無線控制系統的實現[D].廣州：中山大學，2008.