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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)樓管理系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本設(shè)計(jì)以TI公司CC2530芯片為核心構(gòu)建了一個(gè)無(wú)線智能教室管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器模塊、控制模塊、Zigbee收發(fā)模塊以及網(wǎng)頁(yè)顯示模塊組成，采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信采用目前的熱點(diǎn)Zigbee協(xié)議。系統(tǒng)可對(duì)各教室監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境信息進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并自動(dòng)控制，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送至主控計(jì)算機(jī)，并以數(shù)據(jù)庫(kù)為后臺(tái)支持進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)顯示。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著我國(guó)城市數(shù)字化、建筑智能化的進(jìn)程日益加快，人們對(duì)居住環(huán)境的規(guī)劃、建設(shè)、管理及服務(wù)理念急需更新，運(yùn)用科學(xué)、整體、系統(tǒng)的思維來(lái)營(yíng)造現(xiàn)代智能化的工作和居住環(huán)境已成為必然趨勢(shì)。目前，樓宇智能化系統(tǒng)的應(yīng)用主要集中在建筑公共資源中，主要包括供配電、照明、空調(diào)與冷熱源、給排水、電梯自控、安防、消防、綜合保安、車庫(kù)管理、自動(dòng)抄表等子系統(tǒng)。 與此同時(shí)，數(shù)字化校園的概念也越來(lái)越深入人心，校園信息管理、統(tǒng)一信息門(mén)戶、統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)、校園一卡通等數(shù)字化校園的建設(shè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。但是，高校目前并沒(méi)有一種智能教學(xué)樓管理系統(tǒng)，為學(xué)校師生的學(xué)習(xí)和生活提供便利。因此，本項(xiàng)目構(gòu)建基于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)樓管理系統(tǒng)，滿足科技高速發(fā)展時(shí)期學(xué)校對(duì)低成本智能化樓宇管理的迫切需求。 試驗(yàn)表明：所設(shè)計(jì)系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的各項(xiàng)功能。該系統(tǒng)具有低功耗、低成本、易于組網(wǎng)和維護(hù)等特點(diǎn)，另外其擴(kuò)展性強(qiáng)，可應(yīng)用于社區(qū)安全，工業(yè)監(jiān)控，環(huán)境數(shù)據(jù)測(cè)量等領(lǐng)域，具有很好的實(shí)用價(jià)值與廣闊的市場(chǎng)前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 構(gòu)建基于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)樓管理系統(tǒng)，提高學(xué)校師生的工作和學(xué)習(xí)效率，滿足科技高速發(fā)展時(shí)期學(xué)校對(duì)低成本智能化樓宇管理的迫切需求。 基本思路： 應(yīng)用多個(gè)傳感器對(duì)教室人流量、溫度、光照、濕度等信息進(jìn)行采集并實(shí)現(xiàn)燈光、電機(jī)和報(bào)警等自動(dòng)控制；采用Zigbee協(xié)議組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，覆蓋整棟教學(xué)樓；利用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的查詢和更新；通過(guò)網(wǎng)頁(yè)將教室各種測(cè)控信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，結(jié)合其他教學(xué)相關(guān)功能，從而實(shí)現(xiàn)綜合管理。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.目前很多高校并沒(méi)有一種智能教學(xué)樓管理系統(tǒng)，而本作品填補(bǔ)了教室自動(dòng)化管理上的空缺，使學(xué)校的教室管理更加智能化，符合數(shù)字化校園建設(shè)的理念。 2.此系統(tǒng)構(gòu)建了高性能的雙向無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，具有低成本、低功耗、低復(fù)雜度、自動(dòng)組建、方便維護(hù)、操作安全的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)傳感器同時(shí)檢測(cè)，實(shí)時(shí)傳輸及自動(dòng)控制的功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 3.此系統(tǒng)將實(shí)時(shí)傳輸?shù)臏y(cè)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行顯示，使用可連接入網(wǎng)的設(shè)備，訪問(wèn)者就能夠隨時(shí)隨地登錄并獲取教學(xué)信息，高效而靈活；同時(shí)設(shè)立了后臺(tái)管理系統(tǒng)，方便學(xué)校管理員監(jiān)控和更新相關(guān)教室信息。 技術(shù)關(guān)鍵： 多傳感器數(shù)據(jù)同時(shí)采集與自動(dòng)控制，Zigbee無(wú)線自動(dòng)組網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)綜合管理，網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。 主要技術(shù)指標(biāo)： 傳感器的精確度、靈敏度，無(wú)線通信距離，組網(wǎng)耗時(shí)，設(shè)備能耗等。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 此系統(tǒng)使用2.4GHz頻段（免費(fèi)）和跳頻技術(shù)（安全性高）。與藍(lán)牙和其它短距離無(wú)線通訊技術(shù)相比,此網(wǎng)絡(luò)基于ZigBee協(xié)議進(jìn)行組建，它更簡(jiǎn)單,設(shè)備功率更低，網(wǎng)絡(luò)容量更大,組網(wǎng)更靈活。設(shè)備采用了多個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含多個(gè)傳感器，同時(shí)測(cè)量多種數(shù)據(jù)而互不干擾，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集相互獨(dú)立，可以隨意增加或刪除節(jié)點(diǎn)，不因某個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障而影響其它節(jié)點(diǎn)的正常工作，比有線網(wǎng)絡(luò)更容易組建，相對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)只能進(jìn)行單一數(shù)據(jù)采集和組網(wǎng)靈活性差的特點(diǎn)，此系統(tǒng)也更具有優(yōu)勢(shì)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 完成印刷電路板制作、調(diào)試與網(wǎng)頁(yè)平臺(tái)的搭建；正繼續(xù)改進(jìn)作品，使其具有更強(qiáng)大的功能。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 圖片，實(shí)物，現(xiàn)場(chǎng)演示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明與技術(shù)特點(diǎn)： 將節(jié)點(diǎn)設(shè)備安裝在每間教室，接通電源后系統(tǒng)將自動(dòng)組網(wǎng)，Zigbee發(fā)送模塊將每間教室采集到的人流量、溫度、光照、濕度等信息實(shí)時(shí)地發(fā)送到主控室的Zigbee接收模塊上，數(shù)據(jù)再通過(guò)串口送入計(jì)算機(jī)，每間教室的各種信息通過(guò)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行顯示。 本作品基于Zigbee協(xié)議，可以自動(dòng)組網(wǎng)與維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)配置快捷高效，設(shè)備功耗低、體積小、可擴(kuò)展性強(qiáng)。它提供了數(shù)據(jù)完整性檢查的功能，安全性高，可靠性強(qiáng)，能夠組建高效的雙向無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，在構(gòu)建低成本無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上具有很大的發(fā)展?jié)摿Α? 適用范圍及推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明及市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 本作品“基于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)樓管理系統(tǒng)”填補(bǔ)了這個(gè)空缺，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室高水平、低成本的智能化管理，滿足學(xué)校關(guān)于提高管理效率的市場(chǎng)需求。預(yù)計(jì)2011年智能建筑管理系統(tǒng)集成市場(chǎng)規(guī)模將突破700億元大關(guān)，樓宇系統(tǒng)集成行業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。
同類課題研究水平概述
- 各國(guó)對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究開(kāi)始于1980年左右，當(dāng)時(shí)稱為分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了更多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向著網(wǎng)絡(luò)化、分布式方向延伸。傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與具體的應(yīng)用環(huán)境密切相關(guān)，因此針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，存在性能不同的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 軍事領(lǐng)域應(yīng)用 利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)敵軍區(qū)域內(nèi)的兵力和裝備、實(shí)時(shí)監(jiān)視戰(zhàn)場(chǎng)狀況、定位目標(biāo)物、監(jiān)測(cè)核攻擊或者生物化學(xué)攻擊等。美國(guó)科學(xué)應(yīng)用國(guó)際公司采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一個(gè)電子防御系統(tǒng)，為美國(guó)軍方提供軍事防御和情報(bào)信息。系統(tǒng)采用多個(gè)微型磁力計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)探測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中是否有人攜帶槍支、是否有車輛行駛，同時(shí)，系統(tǒng)利用聲音傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)車輛或者人群的移動(dòng)方向。 環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，能夠完成傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法完成的任務(wù)。環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域包括：植物生長(zhǎng)環(huán)境、動(dòng)物的活動(dòng)環(huán)境、生化監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)、洪水監(jiān)測(cè)等。研究人員在緬因州海岸的大鴨島建立了棲息地觀測(cè)系統(tǒng)。島上布置了一個(gè)具有35個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)觀測(cè)里奇風(fēng)暴海燕在底下巢穴中的行為。這個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可以在無(wú)人值守的情況下，至少運(yùn)行7-9個(gè)月。各個(gè)節(jié)點(diǎn)防止在洞穴中，可以用來(lái)測(cè)量光強(qiáng)度、溫度、濕度、壓力、紅外線等。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)將讀取到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?，基站再通過(guò)衛(wèi)星將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中。 由此可以見(jiàn)，無(wú)線傳感器應(yīng)用技術(shù)的研究已得到普遍的重視和廣泛應(yīng)用，但屬于新興技術(shù)的它依然存在很大的發(fā)展空間和開(kāi)發(fā)潛能。 目前，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用主要集中在建筑公共資源中，主要包括供配電、照明、空調(diào)與冷熱源、給排水、電梯自控、安防、消防、綜合保安、車庫(kù)管理、自動(dòng)抄表等子系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，安全、舒適、節(jié)能、快捷的工作生活環(huán)境的內(nèi)涵不斷豐富，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的研究將進(jìn)一步深入，范圍也將進(jìn)一步擴(kuò)展。隨著樓宇智能化技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)集成將更加簡(jiǎn)便，樓宇智能化系統(tǒng)的成本也將進(jìn)一步下降。
