智能宿舍安全管理系统设计

◆麦家裕 吴家辉 伦文康

智能宿舍安全管理系统设计

◆麦家裕 吴家辉 伦文康

（湛江科技学院 广东 524094）

针对中学生宿舍管理和学生住宿环境的缺陷，设计出一款智能宿舍安全管理系统。将智能家居的概念引入到学生宿舍中去，利用网络技术和传感器的软硬件设备来改善宿舍环境。该系统选用STM32F103ZET6为主控芯片，通过ESP-8266建立无线通信，在系统终端上能实时查看整个宿舍的情况，并通过各类传感器检测环境参数，实现智能家居式的宿舍管理，使宿舍生活更加舒适便利。当宿舍环境出现异常状况时，通过终端网络管理系统能够及时做出相应的反应，并及时反馈给宿舍管理人员。该系统通过实现终端控制、打卡检测和宿舍防盗等功能，能够很大程度保障学生的安全，给学生提供一个安全和智能化的住宿环境。

宿舍管理；STM32F103ZET6；终端控制；无线通信

1 引言

中学生宿舍是中学生长期居住和生活的地方，宿舍管理的规范性、安全性和宿舍环境的舒适性极其重要，能够直接影响到学生学习和生活的质量。为了适应学校的发展和满足学生和家长们的要求，设计出一个智能宿舍安全管理系统具有非常重要的意义。该系统有个能够管理整个宿舍的终端控制，能够提高宿舍管理部门的工作效率，方便宿舍管理部门的工作人员全面掌握学生的住宿情况，对减少学生宿舍管理的工作量和提高管理水平具有良好的效果。

2 系统功能描述

该智能宿舍安全管理系统能够通过搭建管理网络，一站式终端实现快捷管控，省去大量人力管理成本，通过ESP-8266的无线通信，宿舍管理人员在终端的LCD液晶显示屏上可以实时显示整栋宿舍楼的实际情况，也可以实时监测学生出入宿舍的打卡情况。通过传感器的检测，能够及时检测各个宿舍的环境参数。打卡检测和防盗装置，能够记录学生出入的情况，进而保障学生的安全。该系统功能框图如图1，系统其主要内容如下。

（1）终端统一管理功能：可通过ESP-8266进行终端与学生端无线通信，实现终端和各个宿舍端之间的数据交换，当宿舍内发生异常时，宿舍端会及时吧异常信号反馈给终端。宿舍管理人员在进行管理员ID卡身份验证后可以对各个宿舍进行远程控制的操作。

（2）终端显示功能：终端上的LCD显示屏可以查看各个宿舍内的环境参数，并且能够在终端上看到各个宿舍有无异常情况和违规行为等。终端显示屏上还能够显示学生们的打卡情况，并能够及时统计学生出入的人数。

（3）安全防盗系统：学生端能够通过从终端传回来各个宿舍内学生的打卡情况判断宿舍内的学生是否已经全部离开，当系统确认到宿舍内人员已经全部离开后，会自动锁门。在正常上课期间和正常晚休期间宿舍会自动锁门，可通过宿舍管理人员控制终端从外部打开宿舍门。宿舍内更设有红外人体传感器，当宿舍端确实宿舍内的学生已经全部离开后，则会打开人体红外传感器进行防盗，若探测到宿舍内有人活动迹象，则立即通知宿舍管理人员前去查看。

（4）学生出入宿舍打卡管理：能够以班级为单位记录学生出入情况，学生早上上课前离开宿舍、晚休门禁前返回宿舍和门禁期间出入宿舍都需要在宿舍门打卡确认。在终端处，宿舍管理人员可以清晰确认学生是否有按课时安排离开、回到宿舍。系统借由一人一卡的打卡系统配合红外人体检测，能够准确判断学生打卡情况。

（5）智能家居式管理：在学生端上搭载了智能家居系统，传感器负责检测宿舍环境宿舍并将宿舍传输至单片机，单片机负责处理传感器数据并发送相关数据至终端，终端可将数据保存在flash当中。学生端可以通过搜集到的数据控制宿舍内的智能设备。宿舍管理人员也可通过终端远程控制该智能家居系统。

（6）宿舍应急按钮：在每个宿舍内会设置有一个紧急按钮，当有学生发生紧急状况，并且需要紧急联系宿舍管理人员时，可以通过宿舍应急按钮及时通知宿舍管理人员。

图1 系统功能框图

3 智能宿舍安全管理系统的设计

本系统采用STM32F103ZET6、ESP-8266进行控制，STM32F103ZET6作为整个系统的主控芯片，ESP-8266主要实现终端和客户端之间的无线通信。

（1）STM32F103ZET6通过ESP-8266连接网络再联网到服务器，实现一对多的终端控制，客户端也可以通过ESP-8266将数据传回终端，并且能够在终端的显示屏上实时查看。

（2）RC522-IC卡感应模块用来进行学生的打卡检测，在RC522-IC卡感应模块附近会有红外人体检测装置，当学生打卡成功后，需要被人体红外检测装置检测到后，才能算打卡成功。该打卡装置能够及时将学生的打卡数据传输到终端，并能够在终端的LCD屏上通过按键切换页面进行查看。通过提前在程序里“录入”到每个学生卡内独特的“编号”，能够识别该卡是否为符合条件的卡。

（3）使用继电器模拟宿舍的门的开关，该继电器能够通过接收终端中记录的打卡数据，并且能够通过判断学生是否已经离开宿舍从而决定继电器的状态。

（4）在每个宿舍中有个紧急按钮，通过客户端和终端的网络连接，当该按键被检测到按下后，能够在终端通过启动蜂鸣器对管理人员进行提醒，该蜂鸣器可由宿舍管理人员通过按键手动关闭。

（5）当宿舍内发生火灾或者检测到火源后，火焰传感器管脚间的阻抗变小，当超过了电位器设置的阈值后，模块上的D0指示灯会点亮，OUT引脚会由输出高电平转变为输出低电平，当客户端检测到火焰传感器的OUT口输出低电平后，就会发出警报——通过ESP-8266发信息给终端，从而及时启动终端处的蜂鸣器并且通知宿管人员前去查看。

（6）当宿舍的烟雾浓度超过MQ-2烟雾气敏传感器模块设置的阈值后，MQ-2烟雾气敏传感器模块的DOUT输出低电平，并且模块上的LED灯报警。当客户端检测到MQ-2烟雾气敏传感器模块的DOUT输出低电平时，就会发出警报。

（7）温湿度传感器和光敏电阻传感器能够检测宿舍内的温度、湿度和光线的大小等参数，并将检测到的数据通过AD转换保存在客户端中，在客户端上可以实时看到由温度、湿度和光线大小等数据，环境参数通过客户端进行处理后，根据不同情况对宿舍内的智能设备进行控制。

（8）当检测到宿舍内的学生全部离开后，会自动开启防盗系统，宿舍会自动锁门，并且会打开宿舍内的红外人体传感器，若在宿舍无人的情况下，有人进入了人体红外传感器的感应范围后，该人体红外传感器则会输出高电平，当人离开反应范围后则自动延时关闭高电平，并且输出低电平，当客户端检测到发生电平变化后，就会发出警报。

（9）终端将学生端数据存储到flash当中，当宿舍管理人员需要查看学生端数据时，可通过从flash中读取相应数据进行查看。

4 结语

随着信息化技术的飞速发展，各个学校都在利用信息化技术来提高学校的管理水平，智能化管理也是现代宿舍管理信息的必然趋势之一。该系统在一旦运用到各中学宿舍中，能够提高大部分学校的管理水平，能够给学生提供一个更舒适的住宿环境，也能够为该学校招生方面提供一个优势，进而吸引更多好的生源。拥有一个更智能、更安全的学生宿舍，无论是对于学生还是学生的父母而言都是很重要的。

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湛江科技学院2021年院级大学生创新创业项目“智能宿舍安全管理系统”（编号：2021ZKYDCA10）