基于无线传感网络的智能综合教室(体验室)

1、1 / 6基于无线传感网络的智能综合教室（体验室）一、项目目的运用互联网、无线传感网络、嵌入式系统、机电控制等相关技术，按照物联网概念，设计并实现用于 高等院校本科生理论教案和科技实践的智能综合教室，为教师和学生认识和了解物联网的技术特点提供必 要的环境和设备条件，为参与物联网应用技术的研究开发提供一定的实施和验证基础。二、项目总体要求结合物联网概念与技术，选择高等院校本科生课程教案和科技实践综合教室为应用对象，运用无线传 感网络技术构建一体化的综合教室信息管控体系，对智能综合教室的各种设施进行网络化、信息化、智能 化的管理与控制，采用无线传感网络中的无线短距离数字通信技术、传感器技术、技术、

2、机电控制技术等,构成室内各种功能模块的信息网络，满足远程网络和本地操作条件下的设备监控、信息查询、环境调节、安全防卫等多种功能。三、项目总体结构该项目系统由系统控制器子系统、教案设施管控子系统、环境调节管控子系统、电气设备管控子系统、四、各子系统功能与设计要求.系统控制器子系统系统控制器子系统是整个系统的信息处理核心，主要负责与系统中协调器、路由器、模块和互联网的 通信任务，以及通过作息时间提示模块噪音检测模块分路电源开关模块轮式讲解机器人摄像头云台模块教师计算机控制模块环境参数检测模块热水器控制模块公共信息发布模块火灾烟雾探测模块资料信息管控子系统和安全防卫监控子系统六个部分组成，其系统组成

3、框图如下图所示:2 / 6人机界面的管控操作，实现对各个功能模块的参数获取、动作控制和信息处理功能。 主要技术要求如下：()互联网功能可以通过接口实现与互联网的连接，满足上网需要，并且实现远程专用界面(浏览器环境)下的远程 网上管控。同时，可以通过互联网进行各种常规的网上操作，如信息查询、资料下载等。()模块功能可以通过手机短信方式对该系统进行访问和管控，实现远程管控和告警等功能。()协调器功能协调器以接口形式与系统主控制器进行数据通信，负责将主控制器信息和命令通过路由器发送给各相 关功能模块；同时，完成接收来自路由器的各功能模块的相关信息，起到信息传输中枢节点的作用；协调 器要求采用模块设计

4、，并具备接口供电方式。()路由器功能路由器要求采用外接直流稳压电源和充电锂电池供电方式，与协调器一起构建出整个系统的信息通讯 链路，实现系统控制器与指定的相关功能模块进行信息交换的功能。路由器要求采用模块设计。()无线视频传输模块无线视频传输模块用来将体验室内摄像头传输来的无线视频信号传送给系统主控制器，经系统主控制 器处理后，进行必要的记录、储存或转发，可采用市场现成产品。()通信模块通信模块用来将系统主控制器发出的相关信息通过网络传输给指定用户。.教案设施管控子系统教案设施管控子系统主要实现对体验室中的教案设备进行功能操作与控制，主要的功能模块技术要求 如下：()投影仪控制模块投影仪控制功

5、能模块用来实现对投影仪的开关控制， 要求能够按照系统控制器通过无线数据通信网络 发送的开启和关闭命令进行控制，考虑到目前无法对投影仪控制电路进行改造的现实情况，建议采用直流 电机带动凸轮机构实现对投影仪遥控器电源开关进行按键操作方式进行。该功能模块要求采用单片机模块 设计，并采用市电供电方式。()喇叭音量控制模块喇叭音量控制功能模块用来检测教室中的教师讲课声音的声音强度， 并根据声音强度自动调节教室音 箱中喇叭音响电路的输出功率，用来控制声音的大小，以保证教师讲课时在教室环境下具有合适的声音强 度(音量)。该功能模块要求采用单片机模块设计，并采用市电供电方式，要求具有一定的抗环境噪声能 力，能

6、够在一定的环境噪声背景下，对教师讲课声音的强弱进行检测和自动调节喇叭音量的能力。3 / 6()幕布升降控制模块幕布升降控制功能模块用来实现对投影幕布的升降控制，分为固定控制功能模块和手操遥控功能模块 两个部分，要求既能够按照系统控制器通过无线数据通信网络发送的升幕和降幕命令进行控制，也能够通 过手动遥控器实现遥控操作。固定控制功能模块需结合现有的投影幕布装置和驱动控制器进行改造性设 计，在原驱动控制器上增加单片机控制信号产生电路和无线数据通信模块，要求采用单片机模块设计，并 采用市电供电方式。手操遥控器功能模块自行设计，也要求采用单片机模块的结构形式，实现对幕布升降 的手动控制，要求采用充电锂

7、电池供电方式。()作息时间提示模块作息时间提示功能模块主要用来为教师提供授课时的时间提示功能，能够为授课教师自动按照上课时 间表进行课程时间参数显示，如第几节课、课程时间倒计时、课间休息时间倒计时，以及正常的实时钟 年、月、日、时、分、秒)显示等功能。要求采用单片机模块设计，并采用外接直流稳压电源和充电锂电 池供电方式，显示屏应具备较大尺寸及较好的显示效果，并便于手动操作。同时，各种显示参数和操作均 可以按照系统控制器通过无线数据通信网络发送的命令与参数进行。()教师计算机控制模块教师计算机控制功能模块主要用来实现对教师计算机开机与关机的远程遥控，可在教师到教室前就可 以启动计算机，使计算机进

8、入正常工作状态，节省时间，提高效率。要求该功能模块采用单片机模块设计, 并采用市电直接供电方式，既可以按照系统控制器通过无线数据通信网络发送的命令进行控制，也保留对 计算机开关机的手动操作功能。.环境调节管控子系统环境调节管控子系统主要实现对体验室中的教案环境情况与设施进行信息采集和功能操作控制， 主要 的功能模块技术要求如下：()灯光控制模块灯光控制功能模块主要用来实现对教室照明灯的管理与控制，可以按照系统主控制器的命令控制各个 照明灯的开关。要求采用单片机模块设计，采用市电直接供电方式，可按照同时控制盏照明灯的继电器输 出触点要求实现，注意应选用直流电压驱动的，可提供市电输出触点的中功率继

9、电器，以满足单个照明灯(,)的供电需要。()窗帘控制模块窗帘控制功能模块主要用来实现教室窗帘的管理与控制，可以按照系统主控制器的命令控制窗帘的开 关。要求采用单片机模块设计，采用市电直接供电方式，可选用直流步进电机或直流伺服电机驱动，要求 在窗帘导轨两端设置行程开关，实现到端点位置时的强行停机控制；并在驱动电机上设置位置检测装置， 以便于对窗帘开闭位置进行检测和控制。()风扇控制模块风扇控制功能模块主要用来对教室的壁挂式电风扇进行管理与控制，可以按照系统主控制器的命令控 制电风扇的开关。要求采用单片机模块设计，采用市电直接供电方式，要求实现对电风扇的转速和摇头控 制。()噪音检测模块噪音检测功

10、能模块主要用来对教室内的环境噪音进行检测，可以通过系统主控制器控制该功能模块是 否开始工作，以及设定噪音阈值(即若环境噪声超过该阈值，即可通过指示灯闪烁告警提示)；同时，可(即4 / 6将噪音数值传送给系统主控制器。要求采用单片机模块设计，采用市电直接供电方式。要求该功能模块可 连接三只噪音传感器探头，实现对三个区域的噪音检测和分区报警指示。()环境参数检测模块环境参数检测功能模块主要用来对教室环境下的温度、相对湿度和室内光照度进行检测，可以通过系 统主控制器控制该功能模块是否开始工作，以及实现环境参数的传输。要求采用单片机模块设计，采用市 电直接供电方式。要求采用可安装在通风良好机壳内部的集

11、成温湿度传感器和安装在机壳外表面的光照度 传感器。.电气设备管控子系统电气设备管控子系统主要实现对体验室中的各种电器和用电情况进行信息采集和功能操作与控制，主 要的功能模块技术要求如下：()市电电量检测模块市电电量检测功能模块主要用来对教室的交流电用电参数(电压、电流、电量)进行检测，并实时发 送给系统主控制器，要求采用单片机模块设计，采用市电直接供电方式。通过检测市电的电压和电流值， 计算出瞬时电量和累积电量。()三相电量检测模块三相电电量检测功能模块主要用来对教室的三相动力电用电电量进行检测，并实时发送给系统主控制 器，要求采用单片机模块设计，采用单相电直接供电方式。通过检测各相的电压和电

12、流值，计算出瞬时电 量和累积电量，并检测出各相电压是否平衡。()电源插座电量检测模块电源插座电量检测功能模块主要用来对教室中各电气设备(如计算机、仪器设备等)使用的电源插座 在设备工作时用电情况(电压、电流、电量)进行检测，并实时发送给系统控制器；同时，可按照系统主 控制器的命令控制该模块中的交流中功率继电器(，)的通断，满足远程加电断电的控制要求。要求采用单片机模块设计，采用市电直接供电方式，()分路电源开关模块分路电源开关控制功能模块主要用来实现对教室中有关的市电电源开关进行管理与控制，可以按照系 统主控制器的命令控制各个开关的通断。要求采用单片机模块设计，采用市电直接供电方式，可按照同时 控制路继电器输出触点要求实现， 注意应选用直流电压驱动的，可提供市电输出触点的中功率继电器