基于无线传感网络的智能教室

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基于无线传感网络的智能教室

基于无线传感网络的智能综合教室（体验室）一、项目目的运用互联网、无线传感网络、嵌入式系统、机电控制等相关技术，按照物联网概念，设计并实现用于高等院校本科生理论教学和科技实践的智能综合教室，为教师和学生认识和了解物联网的技术特点提供必要的环境和设备条件，为参与物联网应用技术的研究开发提供一定的实施和验证基础。

二、项目总体要求结合物联网概念与技术，选择高等院校本科生课程教学和科技实践综合教室为应用对象，运用无线传感网络技术构建一体化的综合教室信息管控体系，对智能综合教室的各种设施进行网络化、信息化、智能化的管理与控制，采用无线传感网络中的无线短距离数字通信技术、传感器技术、 RFID 技术、机电控制技术等，构成室内各种功能模块的信息网络，满足远程网络和本地操作条件下的设备监控、信息查询、环境调节、安全防卫等多种功能。

三、项目总体结构该项目系统由系统控制器子系统、教学设施管控子系统、环境调节管控子系统、电气设备管控子系统、资料信息管控子系统和安全防卫监控子系统六个部分组成，其系统组成框图如下图所示：

系统控制器子系统互联网GSM 模块

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教师计算机控制模块教学设施管控子系统环境调节管控子系统电气设备管控子系统资料信息管控子系统安全防卫监控子系统四、各子系统功能与设计要求 1 . 系统控制器子系统系统主控制器 ZigBee 协调器路由器路由器路由器路由器路由器投影仪控制模块门窗闯入检测模块灯光控制模块市电电量检测模块座位信息模块窗帘控制模块三相电量检测模块柜内物品信息模块风扇控制模块电源插座电量模块 RFID信息采集模块噪音检测模块分路电源开关模块轮式讲解机器人热释电超声波模块门禁刷卡记录模块摄像头云台模块喇叭音量控制模块幕布升降控制模块作息时间提示模块环境参数检测模块公共信息发布模块火灾烟雾探测模块热水器控制模块视频无线模块 3G 模块系统控制器子系统是整个系统的信息处理核心，主要负责与系统中协调器、路由器、 GSM 模块和互联网的通信任务，以及通过人机界面的管控操作，实现对各个功能模块的参数获取、动作控制和信息处理功能。

主要技术要求如下：

（1）互联网功能可以通过 LAN 接口实现与互联网的连接，满足上网需要，并且实现远程专用界面（浏览器环境）下的远程网上管控。

同时，可以通过互联网进行各种常规的网上操作，如信息查询、资料下载等。

（2） GSM 模块功能可以通过手机短信方式对该系统进行访

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（3） ZigBee 协调器功能 ZigBee 协调器以 USB 接口形式与系统主控制器进行数据通信，负责将主控制器信息和命令通过路由器发送给各相关功能模块；同时，完成接收来自路由器的各功能模块的相关信息，起到信息传输中枢节点的作用； ZigBee 协调器要求采用MSP430F5529+CC2520 模块设计，并具备 USB 接口供电方式。

（4） ZigBee 路由器功能 ZigBee 路由器要求采用外接直流稳压电源和充电锂电池供电方式，与 ZigBee 协调器一起构建出整个系统的信息通讯链路，实现系统控制器与指定的相关功能模块进行信息交换的功能。

ZigBee 路由器要求采用 MSP430F2618+CC2520 模块设计。

（5）无线视频传输模块无线视频传输模块用来将体验室内摄像头传输来的无线视频信号传送给系统主控制器，经系统主控制器处理后，进行必要的记录、储存或转发，可采用市场现成产品。

（6） 3G 通信模块 3G 通信模块用来将系统主控制器发出的相关信息通过 3G 网络传输给指定用户。

2. 教学设施管控子系统教学设施管控子系统主要实现对体验室中的教学设备进行功能操作与控制，主要的功能模块技术要求如下：

（1）投影仪控制模块投影仪控制功能模块用来实现对投影仪的开关控制，要求能够按照系统控制器通过 ZigBee 无线数据通

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信网络发送的开启和关闭命令进行控制，考虑到目前无法对投影仪控制电路进行改造的现实情况，建议采用直流电机带动凸轮机构实现对投影仪遥控器电源开关进行按键操作方式进行。

该功能模块要求采用 MSP430 单片机+CC2520 模块设计，并采用 AC220V 市电供电方式。

（2）喇叭音量控制模块喇叭音量控制功能模块用来检测教室中的教师讲课声音的声音强度，并根据声音强度自动调节教室音箱中喇叭音响电路的输出功率，用来控制声音的大小，以保证教师讲课时在教室环境下具有合适的声音强度（音量）。

该功能模块要求采用MSP430 单片机+CC2520 模块设计，并采用 AC220V 市电供电方式，要求具有一定的抗环境噪声能力，能够在一定的环境噪声背景下，对教师讲课声音的强弱进行检测和自动调节喇叭音量的能力。

（3）幕布升降控制模块幕布升降控制功能模块用来实现对投影幕布的升降控制，分为固定控制功能模块和手操遥控功能模块两个部分，要求既能够按照系统控制器通过 ZigBee 无线数据通信网络发送的升幕和降幕命令进行控制，也能够通过手动遥控器实现遥控操作。

固定控制功能模块需结合现有的投影幕布装置和驱动控制器进行改造性设计，在原驱动控制器上增加 MSP430 单片机控制信号产生电路和 ZigBee 无线数据通信模块，要求采用 MSP430 单片机+CC2520 模块设计，并采用 AC220V 市电供电方式。