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(shí)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(duì)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(duì)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(gè)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(shí)間提示模塊噪音檢測(cè)模塊分路電源開關(guān)模塊輪式講解機(jī)器人攝像頭云臺(tái)模塊教師計(jì)算機(jī)控制模塊環(huán)境參數(shù)檢測(cè)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(cè)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(gè)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(duì)各個(gè)功能模塊的參數(shù)獲取、動(dòng)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(shí)，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(duì)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(shí)，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(gè)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(hào)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(chǔ)存或轉(zhuǎn)發(fā)，可采用市場(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)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(dòng)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(shí)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(duì)教師講課聲音的強(qiáng)弱進(jìn)行檢測(cè)和自動(dòng)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(duì)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(gè)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(dòng)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(dòng)控制器進(jìn)行改造性設(shè) 計(jì)，在原驅(qū)動(dòng)控制器上增加單片機(jī)控制信號(hào)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(duì)幕布升降 的手動(dòng)控制，要求采用充電鋰

7、電池供電方式。()作息時(shí)間提示模塊作息時(shí)間提示功能模塊主要用來為教師提供授課時(shí)的時(shí)間提示功能，能夠?yàn)槭谡n教師自動(dòng)按照上課時(shí) 間表進(jìn)行課程時(shí)間參數(shù)顯示，如第幾節(jié)課、課程時(shí)間倒計(jì)時(shí)、課間休息時(shí)間倒計(jì)時(shí)，以及正常的實(shí)時(shí)鐘 年、月、日、時(shí)、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(dòng)操作。同時(shí)，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(duì)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(dòng)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(shí)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(duì) 計(jì)算機(jī)開關(guān)機(jī)的手動(dòng)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(duì)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(duì)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(gè) 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(shí)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(dòng)的，可提供市電輸出觸點(diǎn)的中功率繼

9、電器，以滿足單個(gè)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(dòng)，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(shí)的強(qiáng)行停機(jī)控制；并在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上設(shè)置位置檢測(cè)裝置， 以便于對(duì)窗簾開閉位置進(jìn)行檢測(cè)和控制。()風(fēng)扇控制模塊風(fēng)扇控制功能模塊主要用來對(duì)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(duì)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和搖頭控 制。()噪音檢測(cè)模塊噪音檢測(cè)功

10、能模塊主要用來對(duì)教室內(nèi)的環(huán)境噪音進(jìn)行檢測(cè)，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(shí)，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(duì)三個(gè)區(qū)域的噪音檢測(cè)和分區(qū)報(bào)警指示。()環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊環(huán)境參數(shù)檢測(cè)功能模塊主要用來對(duì)教室環(huán)境下的溫度、相對(duì)濕度和室內(nèi)光照度進(jìn)行檢測(cè)，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(duì)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(cè)模塊市電電量檢測(cè)功能模塊主要用來對(duì)教室的交流電用電參數(shù)(電壓、電流、電量)進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)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(cè)市電的電壓和電流值， 計(jì)算出瞬時(shí)電量和累積電量。()三相電量檢測(cè)模塊三相電電量檢測(cè)功能模塊主要用來對(duì)教室的三相動(dòng)力電用電電量進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)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(cè)各相的電壓和電

12、流值，計(jì)算出瞬時(shí)電 量和累積電量，并檢測(cè)出各相電壓是否平衡。()電源插座電量檢測(cè)模塊電源插座電量檢測(cè)功能模塊主要用來對(duì)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(shí)用電情況(電壓、電流、電量)進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)發(fā)送給系統(tǒng)控制器；同時(shí)，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(duì)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(gè)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(shí) 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(dòng)的，可提供市電輸出觸點(diǎn)的中功率繼電器