基于物联网的智能宿舍管理系统

文/梁肖　单超颖　朱文俊　刘泮傲　杜雨杭

1　引言

为了设计校园智能宿舍系统，将STM32F103CB单片机，风扇，LED灯，人体红外感应模块，继电器，门禁系统，烟雾传感器，ESP8266Wi-Fi模块，温湿度传感器等一些外围器件，通过STM32单片机将这些器件联系在一起，通过Wi-Fi通信将数据流传输到中国移动物联网OneNET云平台上，通过OneNET平台的反馈处理最终实现校园智能宿舍系统。

2　硬件设计

2.1　STM32模块

本作品中STM32电路的设计目的是以低电压实现高性能，有效延长电池供电设备的充电间隔，能够更好的对整个做智能家居系统做出控制。STM32系列有着高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。在片上模拟功能的最低工作电源电压为1.8V。数字功能的最低工作电源电压为1.65V，当整个系统处于低电量时，可以延长电池供电设备的工作时间，是32位产品用户的最佳选择。

2.2　温湿度模块

在本设计中采用的是SHT20型号的温湿度传感器。当室内环境温湿度发生变化时，传感器中的湿敏元件的电容量随之发生改变，即当相对湿度增大时，湿敏电容量随之增大，反之减小(电容量通常在48～56pf间)。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化，对应于相对湿度0～100%RH的变化，传感器的输出呈0～1v的线性变化。通过电信号的变化，给主控芯片STM32传输信号，这样就转化为室内湿度的数值变化。来达到对环境湿度的监测。

图1　

2.3　火焰传感器

智能火灾报警部分由火焰传感器和蜂鸣器及主控芯片STM32组成。火焰传感器采集室内的数据，然后传给主控芯片，当出现火情时，触发蜂鸣器发出报警，同时给用户发送报警消息，提示用宿舍出现火情。本作品主要针对建筑“小”这个特点，在焰传感器的安装位置和灵敏度上都有所选择和针对性，这样传感器在工作时，不会因为太敏感而被轻易触发，也不会因为空间限制“误导”传感器。所以对火灾传感器进行了一定的甄选，在灵敏度和检测范围以及电压输出时都有不同程度的调试。

2.4　安防监控部分

在外出时，通过人体红外感应模块来检测是否有人进入寝室。当有人闯入时，被人体红外感应传感器检测到，触发信号传给主控芯片，通过无线通信部分将信息传给中国移动OneNET云平台，然后平台发信息给用户或者通过APP提示用户。在室内的终端也会被触发蜂鸣器发出警报声。

本设计采用HC-SR501人体红外感应模块。这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，一旦人侵入探测区域内，就产生电位差，触发报警。在本作品中采用是12V的直流工作电压，所以整个人体红外必须符合我们要求的数值，调试时过高和过低都会影响模块性能，而且要求电源必须经过良好的稳压滤波，例如电脑USB电源、手机充电器电源、比较 旧的9V的层叠电池都无法满足模块工作要求，用变压器的电源并经过三端稳压芯片稳压后再通过220UF和0.1UF的电容滤波后供电。

2.5　ESP8266

无线通信部分由ESP8266与主控芯片组成。其ESP8266是Wi-Fi模块是一款超低功耗的UART-Wi-Fi模块，有超低能耗技术，专为移动设备和物联网应用设计，可将用户的物理设备连接到Wi-Fi无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。

2.6　门禁

本设计在考虑到年轻人为了便利出门或者让生活更加科技。在设计时加入门禁系统，门禁系统有两套控制方式，第一种是通过控制芯片STM32、继电器、RFID、及门禁组成一套门禁卡系统来开门，其另一种是通过手机APP给主控芯片下达指令来开门。

3　软件设计

3.1　OneNET云平台

OneNET是中国移动物联网有限公司响应“大众创新、万众创业”以及基于开放共赢的理念，面向公共服务自主研发的开放云平台，为各种跨平台物联网应用、行业解决方案提供简便的海量连接、云端存储、消息分发和大数据分析等优质服务，从而降低物联网企业和个人的研发、运营和运维成本，使物联网企业和个人更加专注于应用，共建以OneNET为中心的物联网生态环境。

OneNET平台提供设备全生命周期管理相关工具，帮助个人、企业快速实现大规模设备的云端管理；开放第三方API接口，推进个性化应用系统构建；提供定制化“和物”APP，加速个性化智能应用生成。如图1所示。

3.2　APP应用

本设计的特色是不同于传统智能家居的APP设计界面上，本系统注重用户在感官上的体验，APP在开发上可以使用系统预设好的APP界面，也可以进行个性化的APP界面设计，不论是界面还是按键按钮都可以根据用户的习惯喜好来设计。

4　总结

本系统实现如下功能：支持Airkiss一键配网功能，方便快捷；断线自动重连，增强系统稳定性；一键开门，支持通过IC卡开门和手机APP开门；宿舍温湿度数据上传，用户可通过手机或电脑查看宿舍实时温湿度数据；远程控制宿舍内电器，如电灯、风扇、空调、热水器等；防火、防盗报警，当火灾发生或者有小偷进入宿舍，现场能发出警报，用户能马上收到警报信息。