基于LabVIEW學(xué)生宿舍智能監控系統研究

摘要：目前學(xué)生宿舍管理普遍采用的是查勤老師、值班阿姨和紅外設備等監控方式，這些方式存在不能全面監控宿舍情況、不能有效保證學(xué)生隱私和對管理者來(lái)說(shuō)費時(shí)費力等許多不足之處。在此基礎上，采用“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)和NI PXI-6221數據采集卡以及網(wǎng)絡(luò )通信等技術(shù)組合采構建學(xué)生宿舍智能監控系統，該系統能實(shí)現實(shí)時(shí)顯示、網(wǎng)絡(luò )查詢(xún)、存儲與管理、報警和解除危險等宿舍智能監控和管理功能。
關(guān)鍵詞：智能監控；學(xué)生宿舍；LabVIEW；網(wǎng)絡(luò )查詢(xún)

0 引言
2004年云南大學(xué)宿舍發(fā)生轟動(dòng)全國的“馬加爵事件”令無(wú)數的學(xué)生管理工作者不寒而栗；而2010年12月11日，云南楚雄紫溪中學(xué)學(xué)生宿舍發(fā)生的“云南學(xué)生宿舍慘案”，再次震驚全國，同時(shí)也成為學(xué)生管理者的焦點(diǎn)。當然，還有像1990年4月某大學(xué)女大學(xué)生宿舍發(fā)生火災，原因是一女同學(xué)違反規定，熄燈后在床邊點(diǎn)燭炬看書(shū)，燭火點(diǎn)燃蚊帳引起大火；1986年9月的一天下午，某大學(xué)體育班的一位同學(xué)私下使用電爐，正遇上停電，他未切斷電源就去上課，寢室內沒(méi)有人，來(lái)電后，電爐烤燃桌子引起火災，將整個(gè)寢室燒毀等等這些事件時(shí)而發(fā)生，這些事情都說(shuō)明了學(xué)生宿舍監管系統存在許多缺陷。在國外，因生活方式不同，學(xué)生宿舍一般不視為教育資源的一部分，只是從生活服務(wù)上提供最為人性的保障如安全、舒適、溫馨等，在這樣環(huán)境下培養學(xué)生的良好習慣，即所謂環(huán)境育人；在國內，幾乎所有的學(xué)校無(wú)不列外的采用宿管阿姨加攝像頭監控模式，當然還有管理者不定期的抽查模式，這種管理方式存在許多弊端：如不能準確、實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監控學(xué)生宿舍情況；對一些不易察覺(jué)的隱形危險如電流、電壓、煙霧毒等危害發(fā)生無(wú)法實(shí)時(shí)監控；紅外攝像頭監控無(wú)法保證學(xué)生隱私等，而且基本上只能對發(fā)生事情后提供一些證據，不能進(jìn)行預處理和報警。本論文針對這些問(wèn)題提出新的監控模式的系統設計——學(xué)生智能監控系統。

1 硬件設計
智能宿舍監控系統包括了計數器模塊、外宿監測模塊、電流電壓檢測模塊、煙霧毒氣監測模塊、數據采集和分析模塊、數據通信模塊以及PC機等。如圖1所示。

1．1 外宿監測模塊
計數器模塊主要在學(xué)生宿舍門(mén)安裝人體感應器和計數器芯片，它主要判斷宿舍有人、無(wú)人，并能動(dòng)態(tài)計數和顯示宿舍內的人數變化。外宿監測模塊主要在宿舍床上安裝壓力傳感器和溫度傳感器來(lái)實(shí)現，壓力傳感器采用了高精度電阻應變式壓力傳感器。
電阻應變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜線(xiàn)等組成，內部線(xiàn)路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應變片(轉換元件)受到拉伸或壓縮應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化(增大或減小)，從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應的差動(dòng)信號，供后續電路測量和處理。通過(guò)床上的重量來(lái)判斷床上是否有學(xué)生的監控模式，相對紅外攝像監控有很多的好處，不僅可以充分地保證學(xué)生的隱私，而且更關(guān)鍵的是可以根據學(xué)生實(shí)際到寢的情況進(jìn)行預報警和預處理。
當然單憑床上的重量不能足以證明床上躺著(zhù)的就是學(xué)生，也有可能是學(xué)生在床上放有其他重物，所以同時(shí)在床上加裝溫度傳感器，其采用普通的溫敏電阻，主要作用是監控床上在相對時(shí)間內是否有溫度的變化來(lái)進(jìn)一步監測床上是人還是物。
1．2 電壓、電流監測
電壓電流監測模塊主要是檢測是否有學(xué)生在使用大功率器件，本監測模塊特別能在停電后再來(lái)電檢測電壓和電流值是否正常，如果停電后再來(lái)電監測的電壓或電流值超出正在范圍(范圍可人工設定)，即報警和自行關(guān)斷電源處理，以充分保證學(xué)生宿舍用電安全。該監控系統采用ZMPT107系列精密電流型電壓互感器來(lái)采集電壓變化的信號，用ZMCT103系列精密電流互感器來(lái)采集電流變化的信號和采用ZMPT107系列精密電流互感器來(lái)采集電流變化的信號，ZMPT107采用環(huán)氧樹(shù)脂的密封材料構成，額定輸入電流為2 mA，額定輸出電流為2 mA，變比是1 000：1 000，ZMPT107具有較好的線(xiàn)性度(0．1％)和較高的精度等級(0．2級)。能夠滿(mǎn)足監控學(xué)生宿舍電壓的要求，監控電壓的電路圖如圖2所示。