門窗開合狀態網絡監測系統

文 武漢大學附屬中學高三（五）班 舒 云

人們在生活中經常忘記關好門窗，引發很多安全隱患。基于在高中物理中學習的霍爾器件原理，我設計了一套門窗開合狀態網絡監測系統。

一、設計思路

要完成門窗開合狀態的網絡監測，需要完成三項基本功能：檢測開合狀態；檢測藍牙傳輸；采集開合狀態信息，實現用戶對門窗開合狀態的終端監測。門窗開合網絡監測系統的框架設計如下圖。

二、設計原理

1.門窗開合狀態的檢測

將微功耗全極性霍爾開關HAL13S安裝在門或窗戶邊緣固定的地方，將磁鐵安裝在門窗可以活動的、霍爾器件能感應到的地方。

霍爾開關器件中有持續的微小工作電流，當門窗閉合時，磁鐵安裝的位置正好貼近霍爾器件所在的位置，磁場強度發生變化，霍爾器件輸出信號，表示門窗已經閉合；當門窗打開時，磁鐵遠離開關器件，輸出信號消失。

2.門窗開合狀態信息的藍牙傳輸

將霍爾開關器件和藍牙收發器安裝在一塊電路板上，實現門窗開合狀態信息的藍牙傳輸。

藍牙收發器使用藍牙低功耗模塊，將霍爾開關的信號輸出端連接到藍牙低功耗模塊的一個引腳上，藍牙低功耗模塊能檢測開關的信號變化，通過藍牙收發裝置，將信號變化發送到連接的藍牙主機上，藍牙主機通過網絡把檢測到的門窗開合狀態發送給服務器。

3.網絡監測設計

通過在Linux環境下的python開發的小程序，將藍牙低功耗模塊傳輸的門窗開合狀態信息以MQTT協議發送到網絡服務器。網絡服務器可為多個用戶提供門窗開合信息的訂閱，因此可實現所有家庭成員對門窗開合狀態的即時監測。

如果利用先進的升降裝置對門窗進行改造，結合本系統還可以實現對門窗開合的遠程控制。