基于物联网的智能安全寝室

智能寝室

一、前景及市场

智能寝室是以现代大学生宿舍为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术将寝室生活有关的设施集成，构建高效的寝室设施管理系统，提升寝室生活安全性、便利性、舒适性，并实现环保节能的居住环境。

大学校园内的学生公寓，无疑是大学生学习生活中的主要活动场所，而如今大部分学生公寓仍只有传统的单一住宿功能，而解决这一问题，将人力解放出来就成了我们的任务。

智能寝室能实现人文社会便捷生活的人力解放最大化。对几十年不曾进步的寝室文化进行创新变革，与瞬息万变的时代接轨，带给大学生舒适的物质生活与精神享受。智能寝室内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。智能寝室不仅具有传统的居住功能，提供；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，优化大学生的生活方式，帮助大学生有效安排时间，增强生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

二、主要功能

我们设计的智能寝室主要实现以下几个功能：

1、对寝室开关的智能化，以及对寝室日常状态自动检测和处理。

2、寝室的安全及智能防盗系统。

3、学校对寝室的信息管理，查询。

首先，我们可以实现寝室电灯，空调以及窗帘开关控制的智能化，声控是通过人声的方式进行控制，当学生通过意愿控制按钮，拨号和开关，当忙碌和做其他事情的同时可以很容易地控制设备。再有，对于寝室人数的统计可以采用出门刷卡的方式，长时间出门的话刷一次校园卡，这对于卡不离身的大学生再简单不过了，统计过人数，当确认寝室没有人时，通过光电传感器，灰尘传感器以及湿度感器采集数据，再将数据传给单片机记性数据处理。当测定到湿度数据在40%—70%，pm2.5浓度不超过75时，判定为开窗通风模式，并进行实时检测，当某一项数据超过正常范围时判定为天气异常，关闭窗户。采集到的光强数据在正常范围时即可开窗。另外寝室的各项数据处理，开关控制可以通过手机软件或电脑软件来实现遥控，可以提前设定好睡眠时间，到睡眠时间时可以自动关窗，拉窗帘，关灯。到起床的时间根据各个传感器的数据判定窗户以及灯光等的开关，并打开闹钟提醒寝室成员起床。

关于寝室防盗系统，想到了“三把锁”的方法。第一把锁，由传统的钥匙控制开关，三把锁采用联动的方式，使用

钥匙可直接实现三把锁的同时开关，这把锁主要是宿舍成员长时间外出时使用。第二把锁，每次关门时都会自动上锁，由校园卡或者手机二维码扫描的方式实现开锁，这样设计主要是针对宿舍成员短时间外出，如去水房洗手之类的短时间内宿舍无人或者宿舍成员在睡觉的情况。第三把锁为监控锁，当有人以除了这两种方法以外的方式开门时便会自动启动摄像头，并拍下开门时门口的画面并发送至提前设定好的宿舍成员以及楼管手机当中，尽快采取措施。当然，所有的锁都可以由门内实现自由手动开关。

学生的管理可以又刷卡机器来完成，学生每天外出回寝之后会进行刷卡，寝室的人数会上传到楼管的终端，并在每天熄灯前进行统计，人数不足的寝室将会在门禁前20、10、5分钟时各进行提醒一次，缺勤的寝室将会被记录。

三、作品特色

综合整个智能寝室网络系统，有以下几个特色：

1.简单：所有控制系统采用模块化结构设计，简单灵活、安装方便。

2.灵活：根据环境及用户需求的变化，只需做软件修改设置就可以实现布局的改变和功能扩充，对寝室的温度、湿度、亮度进行检测，并驱动电器设备自动工作。

3.安全：系统可以根据生活节奏自动开启或关闭电路，避免不必要的浪费和电气老化引起的火灾。安防系统可以对陌生人入侵等情况提前及时发现并通知宿舍成员和楼管。

4.简单：操作非常简单可以通过遥控器或者门口控制器进行布防或者撤防。

5.实用：视频监控系统可以依靠安装在室外的摄像机可以有效的阻止小偷进一步行动，并且也可以在事后取证给警方提供有利证据。

四、关键技术

1、RFID技术

RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大

致上可以分成：感应耦合（Inductive Coupling) 及后向散射耦合（Backscatter Coupling）两种。一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。

阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID 系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。

2、安卓技术

Android是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统，主要使用于便携设备。目前尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系统最初由Andy Rubin开发,被谷歌收购后则由Google公司和开放手机联盟领导及开发,主要支持手机与平板。

在优势方面，Android平台首先就是其开发性，开发的平台允许任何移动终端厂商加入到Android联盟中来。显著的开放性可以使其拥有更多的开发者，随着用户和应用的日益丰富，一个崭新的平台也将很快走向成熟。

3、单片机

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。

它有几大特点：

1、主流单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。

2、系统结构简单，使用方便，实现模块化；

3、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障；

4、处理功能强，速度快。

5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品

6、控制功能强

7、环境适应能力强。

五、作品评价

衡量一个住宅小区智能化系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能否成功运行，

系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用。我们的目标就是，以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效，实现便捷高质量的生活。