基于物聯網的校園實驗室安防預警系統

朱國旺，徐巧年（通訊作者）

（武威職業學院 甘肅 武威 733000）

1 引言

隨著計算機技術的發展，萬物互聯的時代即將到來，其最終目標是把人、數據和事物通過互聯網相結合，這種新時代的理念將會帶來前所未有的發展機遇和挑戰。基于此，本文充分研究了基于物聯網的校園實驗室安防預警系統的設計和實現，為校園實驗室安全提供確切保障。

2 系統設計方案

2.1 設計要求

（1）兼容性優良：基于物聯網的校園實驗室安防預警系統的移動終端對于安裝環境沒有要求，Android、IOS等平臺都可以通用使用。

（2）人機交互功能：要求系統能擁有比較完善的交互界面、交互輕松、界面簡單、方便簡潔、輕松上手。

（3）火焰預警控制功能：要求系統與室內火警警報相連接，同時在接收到煙霧報警或者接收到預防火焰控制警報的時候，可以遠程的完成預警信息發送的功能。

（4）終端控制：要求系統可以遠距離、零失誤、無時差的接受實驗室控制信息并且完成對實驗室的開關控制。

（5）煙霧監測功能：要求系統可以及時的監測出煙霧或可燃氣體的濃度，是否達到監測頂值，并自動完成遠程報警，與火焰預警控制功能相結合，完成自動化滅火。

（6）防盜功能：要求此項功能為安全系數最高，能夠及時的監測出是否有人進入實驗室內，如有人進入后自動完成報警觸發和用戶信息遠程發送[1]。

2.2 設計思路

在該系統設計中，選用開源的安卓系統作為操作系統，開源系統的應用能夠極大程度上提高兼容性。本系統主要功能模塊包括主控、防盜、防火塊、煙霧檢測、報警和終端等。

主控模塊：其是整個校園實驗室安防預警系統的核心部分，它控制著整個系統的穩定運行。無線通信模塊中的ZIGBEE組件是無線通信的重要部分，通過GSM建立手機短信與主控模塊之間的通信，接收用戶在手機上發送的指令、上傳模塊的信息狀態。無線通信模塊是系統與用戶溝通的唯一橋梁。報警通知模塊是在遇到報警事件時及時的觸發自己的報警信息或用戶遠程開啟報警通知警告管理員。

防盜模塊：其主要是通過人體紅外檢測傳感器，在系統啟動的時候，如果有人在傳感器前移動或者貼近模塊時，人體紅外檢測傳感器會根據人物的接近，將信號傳送給單片機，并將通知發送到用戶的移動端中，同時會及時將有入侵的信息發送到報警模塊里，接著報警模塊接受信息后根據預設工作模式進行工作。防盜模塊中包括人體傳感器：將其放在窗戶、實驗室門前，如有人強迫入室會直接觸發警報。在日常生活中，還可以根據實際效果調整人體傳感器的角度、方向、距離，以實現更好的傳感效果。

煙霧檢測模塊：其是通過氣敏電阻傳感器在不同濃度的可燃氣體下電阻值的變化來監測可燃氣體濃度。通過單片機讀取煙霧傳感器的高低電平并根據電平判斷是否有煙霧報警，當煙霧報警器監測到煙霧報警時，將消息傳送到單片機，同時實驗室中的報警電路開始工作，提示實驗室中的教師和學生發生煙霧報警。

防火監控模塊：其主要作用是火焰傳感器監測到火焰信號時向主模塊發出報警信號，及時提醒管理員第一時間到達實驗室現場進行處理。

報警模塊：主要由三個模塊構成，監視模塊、控制模塊、遠程通信模塊，監視模塊由外部設備的信號通過監視模塊進入主體，開始監視；控制模塊主要是控制外部設備的模塊；報警模塊里采用喇叭驅動完成內部報警，同時通過主控模塊將報警信息通報給用戶，使用戶及時得知實驗室的報警信息。

遠程通信模塊：主要由GSM/GPRS模塊和單片機組成，主控模塊向GSM/GPRS模塊發送指令控制，GSM/GPRS模塊向用戶發出短信并接收來自用戶的控制短信。整個系統可以實現雙向通道，從而達到用戶可以利用互聯網遠程操控整個系統的目的。

終端模塊：該安防系統的終端模塊是由手機短信控制，這部分人機交互的核心，使其達到信息交互的效果，手機通過網絡和鏈接達到對每個模塊的狀態信息的查詢與監控。終端模塊分為三個小部分：模塊狀態查詢，模塊控制，系統配置[2]。

3 系統運行流程

隨著當代科技網絡信息技術的發展和人們居住環境條件的變化，促使著人們對校園實驗室安防的意識得到了進一步提升，實驗室安防預警監控系統是由人力、信息、科技這三個方面組成的綜合安防監控體系。

當用戶在進入移動端程序后，用戶首先需要登錄。身份信息的登錄能夠讓用戶與實驗室之間建立聯系，確保多個實驗室的預警系統的并發運行。手機移動端通過網絡對報警模塊進行實時監控。用戶可隨時檢查各個監測模塊的運行情況，以確保每個監測模塊都處于正常的運行狀態中。設計中涉及的各種環境監測模塊會持續監測不同種類的實況信息，從而起到采集報警信息的作用。如果發現報警信息，用戶會通過手機短信的方式及時接收到預警系統的報警信息，便于用戶在第一時間根據報警信息采取各種的應對措施。在報警模塊工作結束后，會再次進入戒備狀態[3]。

4 結論

保證安全是任何生產工作的基礎和前提，而基于物聯網的校園實驗室安防預警系統的設計，使校園實驗室的安全得到了切實保障。推進安防預警系統朝著自動化、智能化和人性化的方向發展，實現了管理人員對實驗室的實時監控，此類物聯網安防系統的出現，不僅僅是技術上的革新，更為人們的生活帶來了保障。