基于移動(dòng)互聯(lián)的實(shí)驗(yàn)室安全智能防控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：針對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套基于移動(dòng)互聯(lián)的實(shí)驗(yàn)室安全智能防控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含傳感器、傳輸單元、執(zhí)行器和軟件APP，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)室的防水、防火和防盜進(jìn)行在線集中監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)人員可通過(guò)智能終端對(duì)實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室安全；移動(dòng)互聯(lián)；智能；監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP311.52；TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2018）01-0171-03

Abstract：Aiming at the problem of laboratory safety，a set of laboratory security intelligent control system based on mobile interconnection is designed. The system includes sensor，transmission unit，actuator and software APP，and it implements the online centralized monitoring functions of waterproof，fireproof and antitheft of the laboratory. The laboratory can monitor the real-time status of the laboratory through intelligent terminals. The experimental results show that the system is stable and reliable，it has strong practical value.

Keywords：laboratory safety；mobile interconnection；intelligent；monitoring

0 引 言

2013年，教育部辦公廳發(fā)布了《教育部辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理工作的通知》（教技廳[2013]1號(hào)）文件[1]。2017年2月，教育部辦公廳又發(fā)布了《教育部辦公廳關(guān)于加強(qiáng)高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全工作的通知》（教高廳[2017]2號(hào)）[2]。通知指出了實(shí)驗(yàn)室的安全不僅要通過(guò)安全意識(shí)、建立安全責(zé)任體系、完善安全運(yùn)行機(jī)制、推進(jìn)安全宣傳教育、開(kāi)展安全專項(xiàng)檢查等，還需要進(jìn)行多方聯(lián)動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)室安全應(yīng)急能力。由此不難看出，高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全工作對(duì)于各高校來(lái)說(shuō)都非常重要。

隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，特別是移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)時(shí)、全天候進(jìn)行監(jiān)控成為了可能，用于實(shí)驗(yàn)室防火、防盜、防水的相關(guān)檢測(cè)設(shè)備在國(guó)內(nèi)外也已非常普遍，但是能夠?qū)⒁陨瞎δ芨叨燃刹⑼ㄟ^(guò)APP來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的智能化系統(tǒng)還很少[3-6]。

為提高實(shí)驗(yàn)室安全應(yīng)急能力，本文設(shè)計(jì)一套能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室安全智能防控系統(tǒng)。通過(guò)使用該系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室情況的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)省人力物力，可提升實(shí)驗(yàn)室安全管理的水平。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示，實(shí)驗(yàn)室安全智能防控系統(tǒng)包含硬件和軟件APP，其中硬件主要包括傳感器（水浸傳感器、煙霧報(bào)警器、門磁傳感器、人體紅外探測(cè)器）、傳輸單元（ZigBee組網(wǎng)、藍(lán)牙通信、Wifi通信）和執(zhí)行器（聲光報(bào)警）。

1.1 傳感器部分

用于感知外界信號(hào)，產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)RS485傳送到ZigBee節(jié)點(diǎn)。具體包括：

（1）水浸傳感器：由水浸探頭和檢測(cè)器組成，當(dāng)水浸探頭被水浸濕時(shí)，檢測(cè)器會(huì)輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)（精度為0.5mm），用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室是否發(fā)生漏水事故；

（2）煙霧報(bào)警器：采用煙霧中的顆粒折射紅外光的原理，當(dāng)有煙霧進(jìn)入時(shí)，由于散射作用，使接收光信號(hào)增強(qiáng)，當(dāng)煙霧達(dá)到一定濃度時(shí)，探測(cè)器報(bào)警指示等閃爍，并發(fā)出報(bào)警聲，輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)；

（3）門磁傳感器：用來(lái)探測(cè)門窗是否被非法打開(kāi)或移動(dòng)。平時(shí)處于工作守候狀態(tài)，一旦永久磁體離開(kāi)干簧管一定距離后，傳感器的觸點(diǎn)端子處于開(kāi)路狀態(tài)；

（4）人體紅外探測(cè)器：依靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線來(lái)進(jìn)行工作。一旦有人入侵到實(shí)驗(yàn)室，將轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

1.2 傳輸單元

本系統(tǒng)采用了北京神州祥升公司的移動(dòng)互聯(lián)控制設(shè)備，該設(shè)備支持RS485有線和4種無(wú)線通信，分別是ZigBee、藍(lán)牙、433MHz通信、315MHz通信。

（1）RS485有線通信：主要用于ZigBee節(jié)點(diǎn)連接各繼電器；

（2）ZigBee組網(wǎng)：是一種低速、短距離的無(wú)線傳輸方式，具有低速、低成本、低功耗等特點(diǎn)，支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、快速、安全。在本系統(tǒng)由于包含大量感知器件，采用ZigBee方式組網(wǎng)能夠很好的滿足系統(tǒng)的要求；

（3）藍(lán)牙通信：本系統(tǒng)采用藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)移動(dòng)h互聯(lián)控制器與平板APP之間進(jìn)行通信；

（4）Wifi組網(wǎng)：通過(guò)使用Internet網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與其它移動(dòng)終端的通信；

（5）RF315通信：人體紅外直接通過(guò)RF315與移動(dòng)互聯(lián)控制器進(jìn)行通信。

1.3 執(zhí)行器

本系統(tǒng)執(zhí)行器主要是指聲光報(bào)警器，如有其它需要，可增加排風(fēng)扇，開(kāi)燈查監(jiān)控等執(zhí)行操作。

軟件APP又包含平臺(tái)APP和智能手機(jī)端APP。其中，平板上的APP主要功能包括：

（1）布防/撤防功能：實(shí)驗(yàn)管理人員或教師不在實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候布防，在的時(shí)候撤防；

（2）漏水報(bào)警：當(dāng)實(shí)驗(yàn)室發(fā)生漏水時(shí)，物業(yè)中心的報(bào)警器會(huì)響起，實(shí)驗(yàn)室的智能終端會(huì)收到消息，并將消息及時(shí)通知到實(shí)驗(yàn)人員手機(jī)上，同時(shí)記錄消息類型和時(shí)間；

（3）防火報(bào)警：一旦實(shí)驗(yàn)室存在煙霧，物業(yè)中心的報(bào)警器會(huì)響起，實(shí)驗(yàn)室的智能終端會(huì)收到消息，并將消息及時(shí)通知到實(shí)驗(yàn)人員手機(jī)上，同時(shí)記錄消息類型和時(shí)間；

（4）防盜報(bào)警：通過(guò)安裝門磁傳感器和人體紅外探測(cè)器來(lái)檢測(cè)非法人員入侵，防止被盜，一旦存在非法入侵，物業(yè)中心的報(bào)警器會(huì)響起，實(shí)驗(yàn)室的智能終端會(huì)收到消息，并將消息及時(shí)發(fā)送到實(shí)驗(yàn)人員手機(jī)上，同時(shí)記錄消息類型和時(shí)間；

（5）可解除紅外聲光報(bào)警。

智能手機(jī)上的APP主要功能包括：

（1）接收平板發(fā)出的報(bào)警信息，并顯示、記錄報(bào)警信息；

（2）可解除紅外聲光報(bào)警。

2 軟件流程分析

如圖2所示，為本系統(tǒng)軟件流程圖，具體執(zhí)行過(guò)程如下：

（1）當(dāng)有報(bào)警消息到來(lái)時(shí)，將數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送至平臺(tái)APP，平板APP將根據(jù)報(bào)警消息類型，確定響應(yīng)具體的執(zhí)行器，通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送指令至移動(dòng)互聯(lián)控制器，做出相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作；同時(shí)，彈出報(bào)警信息，并記錄消息至數(shù)據(jù)庫(kù)；最后，還將報(bào)警消息通過(guò)因特網(wǎng)發(fā)送至智能終端APP。

（2）智能終端APP收到來(lái)自因特網(wǎng)的報(bào)警消息后，也將彈出報(bào)警消息，并記錄消息至數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）手持智能終端和平板的用戶都可取消報(bào)警。當(dāng)智能終端用戶取消報(bào)警時(shí)，通過(guò)因特網(wǎng)發(fā)送至平板APP，平板APP則先發(fā)送取消指令至移動(dòng)互聯(lián)控制器，執(zhí)行取消執(zhí)行器動(dòng)作操作，然后發(fā)送指令至智能終端APP，執(zhí)行取消報(bào)警操作；平板用戶還可直接點(diǎn)擊取消報(bào)警，這時(shí)將發(fā)送取消指令至移動(dòng)互聯(lián)控制器，執(zhí)行取消執(zhí)行器動(dòng)作操作。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)涉及到要記錄報(bào)警信息，因此需要涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。本文采用了輕型的數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite。程序啟動(dòng)時(shí)，判斷表是否存在，如果不存在則新建一個(gè)。

建表的SQL代碼為：

create table if not exists alerting_table（time varchar（10），news varchar（10））

在后續(xù)的編程中，當(dāng)有報(bào)警信息時(shí)，則執(zhí)行插入操作。當(dāng)需要查看時(shí)，則執(zhí)行查詢操作。

4 結(jié) 論

本文充分利用移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，可對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、組網(wǎng)、傳輸、處理，還能將不同的報(bào)警信息集中在一個(gè)平臺(tái)上（APP）處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室防水、防火和防盜進(jìn)行在線集中監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)送警報(bào)消息到實(shí)驗(yàn)室管理人員手機(jī)（APP），可對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：梁博（1996-），男，江蘇鹽城人，常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生，2017年國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金獲得者，江蘇省高等職業(yè)院校技能大賽二等獎(jiǎng)獲得者，主持2017年江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用技術(shù)。