基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能綜合教室(體驗(yàn)室)

1、1 / 6基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能綜合教室（體驗(yàn)室）一、項(xiàng)目目的運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、機(jī)電控制等相關(guān)技術(shù)，按照物聯(lián)網(wǎng)概念，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)用于 高等院校本科生理論教案和科技實(shí)踐的智能綜合教室，為教師和學(xué)生認(rèn)識和了解物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)提供必 要的環(huán)境和設(shè)備條件，為參與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的研究開發(fā)提供一定的實(shí)施和驗(yàn)證基礎(chǔ)。二、項(xiàng)目總體要求結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)概念與技術(shù)，選擇高等院校本科生課程教案和科技實(shí)踐綜合教室為應(yīng)用對象，運(yùn)用無線傳 感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建一體化的綜合教室信息管控體系，對智能綜合教室的各種設(shè)施進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能 化的管理與控制，采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的無線短距離數(shù)字通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、技術(shù)、

2、機(jī)電控制技術(shù)等,構(gòu)成室內(nèi)各種功能模塊的信息網(wǎng)絡(luò)，滿足遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和本地操作條件下的設(shè)備監(jiān)控、信息查詢、環(huán)境調(diào)節(jié)、安全防衛(wèi)等多種功能。三、項(xiàng)目總體結(jié)構(gòu)該項(xiàng)目系統(tǒng)由系統(tǒng)控制器子系統(tǒng)、教案設(shè)施管控子系統(tǒng)、環(huán)境調(diào)節(jié)管控子系統(tǒng)、電氣設(shè)備管控子系統(tǒng)、四、各子系統(tǒng)功能與設(shè)計(jì)要求.系統(tǒng)控制器子系統(tǒng)系統(tǒng)控制器子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的信息處理核心，主要負(fù)責(zé)與系統(tǒng)中協(xié)調(diào)器、路由器、模塊和互聯(lián)網(wǎng)的 通信任務(wù)，以及通過作息時間提示模塊噪音檢測模塊分路電源開關(guān)模塊輪式講解機(jī)器人攝像頭云臺模塊教師計(jì)算機(jī)控制模塊環(huán)境參數(shù)檢測模塊熱水器控制模塊公共信息發(fā)布模塊火災(zāi)煙霧探測模塊資料信息管控子系統(tǒng)和安全防衛(wèi)監(jiān)控子系統(tǒng)六個部分組成，其系統(tǒng)組成

3、框圖如下圖所示:2 / 6人機(jī)界面的管控操作，實(shí)現(xiàn)對各個功能模塊的參數(shù)獲取、動作控制和信息處理功能。 主要技術(shù)要求如下：()互聯(lián)網(wǎng)功能可以通過接口實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，滿足上網(wǎng)需要，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程專用界面(瀏覽器環(huán)境)下的遠(yuǎn)程 網(wǎng)上管控。同時，可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行各種常規(guī)的網(wǎng)上操作，如信息查詢、資料下載等。()模塊功能可以通過手機(jī)短信方式對該系統(tǒng)進(jìn)行訪問和管控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管控和告警等功能。()協(xié)調(diào)器功能協(xié)調(diào)器以接口形式與系統(tǒng)主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，負(fù)責(zé)將主控制器信息和命令通過路由器發(fā)送給各相 關(guān)功能模塊；同時，完成接收來自路由器的各功能模塊的相關(guān)信息，起到信息傳輸中樞節(jié)點(diǎn)的作用；協(xié)調(diào) 器要求采用模塊設(shè)計(jì)

4、，并具備接口供電方式。()路由器功能路由器要求采用外接直流穩(wěn)壓電源和充電鋰電池供電方式，與協(xié)調(diào)器一起構(gòu)建出整個系統(tǒng)的信息通訊 鏈路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制器與指定的相關(guān)功能模塊進(jìn)行信息交換的功能。路由器要求采用模塊設(shè)計(jì)。()無線視頻傳輸模塊無線視頻傳輸模塊用來將體驗(yàn)室內(nèi)攝像頭傳輸來的無線視頻信號傳送給系統(tǒng)主控制器，經(jīng)系統(tǒng)主控制 器處理后，進(jìn)行必要的記錄、儲存或轉(zhuǎn)發(fā)，可采用市場現(xiàn)成產(chǎn)品。()通信模塊通信模塊用來將系統(tǒng)主控制器發(fā)出的相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給指定用戶。.教案設(shè)施管控子系統(tǒng)教案設(shè)施管控子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對體驗(yàn)室中的教案設(shè)備進(jìn)行功能操作與控制，主要的功能模塊技術(shù)要求 如下：()投影儀控制模塊投影儀控制功

5、能模塊用來實(shí)現(xiàn)對投影儀的開關(guān)控制， 要求能夠按照系統(tǒng)控制器通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送的開啟和關(guān)閉命令進(jìn)行控制，考慮到目前無法對投影儀控制電路進(jìn)行改造的現(xiàn)實(shí)情況，建議采用直流 電機(jī)帶動凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對投影儀遙控器電源開關(guān)進(jìn)行按鍵操作方式進(jìn)行。該功能模塊要求采用單片機(jī)模塊 設(shè)計(jì)，并采用市電供電方式。()喇叭音量控制模塊喇叭音量控制功能模塊用來檢測教室中的教師講課聲音的聲音強(qiáng)度， 并根據(jù)聲音強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)教室音 箱中喇叭音響電路的輸出功率，用來控制聲音的大小，以保證教師講課時在教室環(huán)境下具有合適的聲音強(qiáng) 度(音量)。該功能模塊要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，并采用市電供電方式，要求具有一定的抗環(huán)境噪聲能 力，能

6、夠在一定的環(huán)境噪聲背景下，對教師講課聲音的強(qiáng)弱進(jìn)行檢測和自動調(diào)節(jié)喇叭音量的能力。3 / 6()幕布升降控制模塊幕布升降控制功能模塊用來實(shí)現(xiàn)對投影幕布的升降控制，分為固定控制功能模塊和手操遙控功能模塊 兩個部分，要求既能夠按照系統(tǒng)控制器通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的升幕和降幕命令進(jìn)行控制，也能夠通 過手動遙控器實(shí)現(xiàn)遙控操作。固定控制功能模塊需結(jié)合現(xiàn)有的投影幕布裝置和驅(qū)動控制器進(jìn)行改造性設(shè) 計(jì)，在原驅(qū)動控制器上增加單片機(jī)控制信號產(chǎn)生電路和無線數(shù)據(jù)通信模塊，要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，并 采用市電供電方式。手操遙控器功能模塊自行設(shè)計(jì)，也要求采用單片機(jī)模塊的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對幕布升降 的手動控制，要求采用充電鋰

7、電池供電方式。()作息時間提示模塊作息時間提示功能模塊主要用來為教師提供授課時的時間提示功能，能夠?yàn)槭谡n教師自動按照上課時 間表進(jìn)行課程時間參數(shù)顯示，如第幾節(jié)課、課程時間倒計(jì)時、課間休息時間倒計(jì)時，以及正常的實(shí)時鐘 年、月、日、時、分、秒)顯示等功能。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，并采用外接直流穩(wěn)壓電源和充電鋰電 池供電方式，顯示屏應(yīng)具備較大尺寸及較好的顯示效果，并便于手動操作。同時，各種顯示參數(shù)和操作均 可以按照系統(tǒng)控制器通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的命令與參數(shù)進(jìn)行。()教師計(jì)算機(jī)控制模塊教師計(jì)算機(jī)控制功能模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對教師計(jì)算機(jī)開機(jī)與關(guān)機(jī)的遠(yuǎn)程遙控，可在教師到教室前就可 以啟動計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)進(jìn)

8、入正常工作狀態(tài)，節(jié)省時間，提高效率。要求該功能模塊采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì), 并采用市電直接供電方式，既可以按照系統(tǒng)控制器通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的命令進(jìn)行控制，也保留對 計(jì)算機(jī)開關(guān)機(jī)的手動操作功能。.環(huán)境調(diào)節(jié)管控子系統(tǒng)環(huán)境調(diào)節(jié)管控子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對體驗(yàn)室中的教案環(huán)境情況與設(shè)施進(jìn)行信息采集和功能操作控制， 主要 的功能模塊技術(shù)要求如下：()燈光控制模塊燈光控制功能模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對教室照明燈的管理與控制，可以按照系統(tǒng)主控制器的命令控制各個 照明燈的開關(guān)。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市電直接供電方式，可按照同時控制盞照明燈的繼電器輸 出觸點(diǎn)要求實(shí)現(xiàn)，注意應(yīng)選用直流電壓驅(qū)動的，可提供市電輸出觸點(diǎn)的中功率繼

9、電器，以滿足單個照明燈(,)的供電需要。()窗簾控制模塊窗簾控制功能模塊主要用來實(shí)現(xiàn)教室窗簾的管理與控制，可以按照系統(tǒng)主控制器的命令控制窗簾的開 關(guān)。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市電直接供電方式，可選用直流步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)驅(qū)動，要求 在窗簾導(dǎo)軌兩端設(shè)置行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)到端點(diǎn)位置時的強(qiáng)行停機(jī)控制；并在驅(qū)動電機(jī)上設(shè)置位置檢測裝置， 以便于對窗簾開閉位置進(jìn)行檢測和控制。()風(fēng)扇控制模塊風(fēng)扇控制功能模塊主要用來對教室的壁掛式電風(fēng)扇進(jìn)行管理與控制，可以按照系統(tǒng)主控制器的命令控 制電風(fēng)扇的開關(guān)。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市電直接供電方式，要求實(shí)現(xiàn)對電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和搖頭控 制。()噪音檢測模塊噪音檢測功

10、能模塊主要用來對教室內(nèi)的環(huán)境噪音進(jìn)行檢測，可以通過系統(tǒng)主控制器控制該功能模塊是 否開始工作，以及設(shè)定噪音閾值(即若環(huán)境噪聲超過該閾值，即可通過指示燈閃爍告警提示)；同時，可(即4 / 6將噪音數(shù)值傳送給系統(tǒng)主控制器。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市電直接供電方式。要求該功能模塊可 連接三只噪音傳感器探頭，實(shí)現(xiàn)對三個區(qū)域的噪音檢測和分區(qū)報(bào)警指示。()環(huán)境參數(shù)檢測模塊環(huán)境參數(shù)檢測功能模塊主要用來對教室環(huán)境下的溫度、相對濕度和室內(nèi)光照度進(jìn)行檢測，可以通過系 統(tǒng)主控制器控制該功能模塊是否開始工作，以及實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的傳輸。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市 電直接供電方式。要求采用可安裝在通風(fēng)良好機(jī)殼內(nèi)部的集

11、成溫濕度傳感器和安裝在機(jī)殼外表面的光照度 傳感器。.電氣設(shè)備管控子系統(tǒng)電氣設(shè)備管控子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對體驗(yàn)室中的各種電器和用電情況進(jìn)行信息采集和功能操作與控制，主 要的功能模塊技術(shù)要求如下：()市電電量檢測模塊市電電量檢測功能模塊主要用來對教室的交流電用電參數(shù)(電壓、電流、電量)進(jìn)行檢測，并實(shí)時發(fā) 送給系統(tǒng)主控制器，要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市電直接供電方式。通過檢測市電的電壓和電流值， 計(jì)算出瞬時電量和累積電量。()三相電量檢測模塊三相電電量檢測功能模塊主要用來對教室的三相動力電用電電量進(jìn)行檢測，并實(shí)時發(fā)送給系統(tǒng)主控制 器，要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用單相電直接供電方式。通過檢測各相的電壓和電

12、流值，計(jì)算出瞬時電 量和累積電量，并檢測出各相電壓是否平衡。()電源插座電量檢測模塊電源插座電量檢測功能模塊主要用來對教室中各電氣設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、儀器設(shè)備等)使用的電源插座 在設(shè)備工作時用電情況(電壓、電流、電量)進(jìn)行檢測，并實(shí)時發(fā)送給系統(tǒng)控制器；同時，可按照系統(tǒng)主 控制器的命令控制該模塊中的交流中功率繼電器(，)的通斷，滿足遠(yuǎn)程加電斷電的控制要求。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市電直接供電方式，()分路電源開關(guān)模塊分路電源開關(guān)控制功能模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對教室中有關(guān)的市電電源開關(guān)進(jìn)行管理與控制，可以按照系 統(tǒng)主控制器的命令控制各個開關(guān)的通斷。要求采用單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，采用市電直接供電方式，可按照同時 控制路繼電器輸出觸點(diǎn)要求實(shí)現(xiàn)， 注意應(yīng)選用直流電壓驅(qū)動的，可提供市電輸出觸點(diǎn)的中功率繼電器