基于GSM和ZigBee的實(shí)驗室安防系統的設計

摘要：文中介紹了一種基于GSM和ZigBee的實(shí)驗室監控系統。該系統采用32位ARM單片機LPC2138作為控制器，通過(guò)各種傳感器對實(shí)驗室的環(huán)境參量進(jìn)行采集，如有告警信息，通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送至監控中心，由值班人員處理，或者由GSM模塊以短信息的形式通知實(shí)驗室管理員前去處理，該系統能夠實(shí)現對實(shí)驗室安全的實(shí)時(shí)監控和無(wú)人值守。
關(guān)鍵詞：GSM；ZigBee；實(shí)驗室安防

0 引言
文中介紹了一種基于GSM和ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的高校實(shí)驗室安防系統。該系統通過(guò)各種傳感器采集實(shí)驗室的環(huán)境信息，并通過(guò)室內的LCD顯示出來(lái)。如有危害實(shí)驗室安全的告警信息，可通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )傳送至監控中心，提示監控中心值班員處理或通過(guò)GSM通信模塊以短消息的形式通知實(shí)驗室管理員處理，實(shí)現對高校實(shí)驗室安全的實(shí)時(shí)監控和管理，也可實(shí)現實(shí)驗室監控的無(wú)人值守。

1 系統總體設計
系統由監控中心子系統和實(shí)驗室子系統組成。系統總體結構如圖1所示。

監控中心子系統中，主控制器LPC2138通過(guò)各種傳感器采集實(shí)驗室的環(huán)境信息和安全信息，然后將采集到的信息進(jìn)行處理和識別，溫度、濕度等環(huán)境信息和危害實(shí)驗室安全的警情信息在LCD上顯示出來(lái)，如有警情根據實(shí)際情況開(kāi)啟聲光報警器，然后將警情信息通過(guò)ZigBee模塊送往監控中心的同時(shí)存儲備案。用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)和LCD查詢(xún)實(shí)驗室的當前狀態(tài)、歷史報警信息，也可進(jìn)行實(shí)驗室的布防和撤防設置。
監控中心子系統由ZigBee模塊、鍵盤(pán)、LCD顯示、GSM模塊和聲光報警電路組成。監控中心子系統可根據不同情況設為值班工作模式和無(wú)人值守工作模式兩種工作模式，可以通過(guò)鍵盤(pán)電路和LCD選擇設定。在值班工作模式下，ZigBee模塊接收到來(lái)自實(shí)驗室子系統發(fā)送來(lái)的警情信息后，啟動(dòng)聲光報警電路提示值班員查詢(xún)警情信息并前去處理和維護；而在無(wú)人值守工作模式下，ZigBee模塊接收到來(lái)自實(shí)驗室子系統發(fā)送來(lái)警情信息后，如在白天，系統通過(guò)GSM模塊發(fā)送警情短消息給實(shí)驗室管理員，通知其前去維護；如在晚上，系統則發(fā)送短消息給安保處夜間值班室，通知前去巡查。無(wú)論監控中心子系統工作在哪種工作模式下，接收到的警情信息會(huì )按照報警時(shí)間、實(shí)驗室房間號和警情種類(lèi)保存起來(lái)，以供日后查詢(xún)，存儲警情的存儲器存滿(mǎn)后，可以進(jìn)行覆蓋存儲，也可以由值班人員通過(guò)鍵盤(pán)和LCD手動(dòng)清空存儲器。

2 系統硬件設計
2．1 實(shí)驗室子系統硬件設計
實(shí)驗室子系統采用菲利普公司的ARM微處理器LPC2138作為主控芯片。LPC2138微控制器是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU，多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標準UART、2個(gè)高速I(mǎi)2C總線(xiàn)(400 kbit／s)、SPI和具有緩沖作用和數據長(cháng)度可變功能的SSP。多個(gè)32位定時(shí)器、2個(gè)10位8路的ADC、1個(gè)10位DAC、PWM通道、47個(gè)GPIO以及多達9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于控制系統。
環(huán)境信息和安全信息的采集主要通過(guò)各種傳感器。其中，溫度傳感器和濕度傳感器采用集成器件，直接讀取相應數值即可。