基于LabVIEW學(xué)生宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)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(shè)備等監(jiān)控方式，這些方式存在不能全面監(jiān)控宿舍情況、不能有效保證學(xué)生隱私和對(duì)管理者來(lái)說(shuō)費(fèi)時(shí)費(fèi)力等許多不足之處。在此基礎(chǔ)上，采用“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)和NI PXI-6221數(shù)據(jù)采集卡以及網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)組合采構(gòu)建學(xué)生宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示、網(wǎng)絡(luò)查詢、存儲(chǔ)與管理、報(bào)警和解除危險(xiǎn)等宿舍智能監(jiān)控和管理功能。
關(guān)鍵詞：智能監(jiān)控；學(xué)生宿舍；LabVIEW；網(wǎng)絡(luò)查詢

0 引言
2004年云南大學(xué)宿舍發(fā)生轟動(dòng)全國(guó)的“馬加爵事件”令無(wú)數(shù)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(guó)，同時(shí)也成為學(xué)生管理者的焦點(diǎn)。當(dāng)然，還有像1990年4月某大學(xué)女大學(xué)生宿舍發(fā)生火災(zāi)，原因是一女同學(xué)違反規(guī)定，熄燈后在床邊點(diǎn)燭炬看書，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(nèi)沒(méi)有人，來(lái)電后，電爐烤燃桌子引起火災(zāi)，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(jiān)管系統(tǒng)存在許多缺陷。在國(guó)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(yǎng)學(xué)生的良好習(xí)慣，即所謂環(huán)境育人；在國(guó)內(nèi)，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(jiān)控模式，當(dāng)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(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、在線監(jiān)控學(xué)生宿舍情況；對(duì)一些不易察覺(jué)的隱形危險(xiǎn)如電流、電壓、煙霧毒等危害發(fā)生無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控；紅外攝像頭監(jiān)控?zé)o法保證學(xué)生隱私等，而且基本上只能對(duì)發(fā)生事情后提供一些證據(jù)，不能進(jìn)行預(yù)處理和報(bào)警。本論文針對(duì)這些問(wèn)題提出新的監(jiān)控模式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)——學(xué)生智能監(jiān)控系統(tǒng)。

1 硬件設(shè)計(jì)
智能宿舍監(jiān)控系統(tǒng)包括了計(jì)數(shù)器模塊、外宿監(jiān)測(cè)模塊、電流電壓檢測(cè)模塊、煙霧毒氣監(jiān)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)采集和分析模塊、數(shù)據(jù)通信模塊以及PC機(jī)等。如圖1所示。

1．1 外宿監(jiān)測(cè)模塊
計(jì)數(shù)器模塊主要在學(xué)生宿舍門安裝人體感應(yīng)器和計(jì)數(shù)器芯片，它主要判斷宿舍有人、無(wú)人，并能動(dòng)態(tài)計(jì)數(shù)和顯示宿舍內(nèi)的人數(shù)變化。外宿監(jiān)測(cè)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(xiàn)，壓力傳感器采用了高精度電阻應(yīng)變式壓力傳感器。
電阻應(yīng)變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)受到拉伸或壓縮應(yīng)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(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路測(cè)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(jiān)控模式，相對(duì)紅外攝像監(jiān)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(jù)學(xué)生實(shí)際到寢的情況進(jìn)行預(yù)報(bào)警和預(yù)處理。
當(dāng)然單憑床上的重量不能足以證明床上躺著的就是學(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(jiān)控床上在相對(duì)時(shí)間內(nèi)是否有溫度的變化來(lái)進(jìn)一步監(jiān)測(cè)床上是人還是物。
1．2 電壓、電流監(jiān)測(cè)
電壓電流監(jiān)測(cè)模塊主要是檢測(cè)是否有學(xué)生在使用大功率器件，本監(jiān)測(cè)模塊特別能在停電后再來(lái)電檢測(cè)電壓和電流值是否正常，如果停電后再來(lái)電監(jiān)測(cè)的電壓或電流值超出正在范圍(范圍可人工設(shè)定)，即報(bào)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(jiān)控系統(tǒng)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(hào)，用ZMCT103系列精密電流互感器來(lái)采集電流變化的信號(hào)和采用ZMPT107系列精密電流互感器來(lái)采集電流變化的信號(hào)，ZMPT107采用環(huán)氧樹(shù)脂的密封材料構(gòu)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具有較好的線性度(0．1％)和較高的精度等級(jí)(0．2級(jí))。能夠滿足監(jiān)控學(xué)生宿舍電壓的要求，監(jiān)控電壓的電路圖如圖2所示。