基于LabVIEW学生宿舍智能监控系统研究

摘要：目前学生宿舍管理普遍采用的是查勤老师、值班阿姨和红外设备等监控方式，这些方式存在不能全面监控宿舍情况、不能有效保证学生隐私和对管理者来说费时费力等许多不足之处。在此基础上，采用“物联网”技术和NI PXI-6221数据采集卡以及网络通信等技术组合采构建学生宿舍智能监控系统，该系统能实现实时显示、网络查询、存储与管理、报警和解除危险等宿舍智能监控和管理功能。
关键词：智能监控；学生宿舍；LabVIEW；网络查询

0 引言
2004年云南大学宿舍发生轰动全国的“马加爵事件”令无数的学生管理工作者不寒而栗；而2010年12月11日，云南楚雄紫溪中学学生宿舍发生的“云南学生宿舍惨案”，再次震惊全国，同时也成为学生管理者的焦点。当然，还有像1990年4月某大学女大学生宿舍发生火灾，原因是一女同学违反规定，熄灯后在床边点烛炬看书，烛火点燃蚊帐引起大火；1986年9月的一天下午，某大学体育班的一位同学私下使用电炉，正遇上停电，他未切断电源就去上课，寝室内没有人，来电后，电炉烤燃桌子引起火灾，将整个寝室烧毁等等这些事件时而发生，这些事情都说明了学生宿舍监管系统存在许多缺陷。在国外，因生活方式不同，学生宿舍一般不视为教育资源的一部分，只是从生活服务上提供最为人性的保障如安全、舒适、温馨等，在这样环境下培养学生的良好习惯，即所谓环境育人；在国内，几乎所有的学校无不列外的采用宿管阿姨加摄像头监控模式，当然还有管理者不定期的抽查模式，这种管理方式存在许多弊端：如不能准确、实时、在线监控学生宿舍情况；对一些不易察觉的隐形危险如电流、电压、烟雾毒等危害发生无法实时监控；红外摄像头监控无法保证学生隐私等，而且基本上只能对发生事情后提供一些证据，不能进行预处理和报警。本论文针对这些问题提出新的监控模式的系统设计——学生智能监控系统。

1 硬件设计
智能宿舍监控系统包括了计数器模块、外宿监测模块、电流电压检测模块、烟雾毒气监测模块、数据采集和分析模块、数据通信模块以及PC机等。如图1所示。

1．1 外宿监测模块
计数器模块主要在学生宿舍门安装人体感应器和计数器芯片，它主要判断宿舍有人、无人，并能动态计数和显示宿舍内的人数变化。外宿监测模块主要在宿舍床上安装压力传感器和温度传感器来实现，压力传感器采用了高精度电阻应变式压力传感器。
电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，电阻应变片(转换元件)受到拉伸或压缩应变片变形后，它的阻值将发生变化(增大或减小)，从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号，供后续电路测量和处理。通过床上的重量来判断床上是否有学生的监控模式，相对红外摄像监控有很多的好处，不仅可以充分地保证学生的隐私，而且更关键的是可以根据学生实际到寝的情况进行预报警和预处理。
当然单凭床上的重量不能足以证明床上躺着的就是学生，也有可能是学生在床上放有其他重物，所以同时在床上加装温度传感器，其采用普通的温敏电阻，主要作用是监控床上在相对时间内是否有温度的变化来进一步监测床上是人还是物。
1．2 电压、电流监测
电压电流监测模块主要是检测是否有学生在使用大功率器件，本监测模块特别能在停电后再来电检测电压和电流值是否正常，如果停电后再来电监测的电压或电流值超出正在范围(范围可人工设定)，即报警和自行关断电源处理，以充分保证学生宿舍用电安全。该监控系统采用ZMPT107系列精密电流型电压互感器来采集电压变化的信号，用ZMCT103系列精密电流互感器来采集电流变化的信号和采用ZMPT107系列精密电流互感器来采集电流变化的信号，ZMPT107采用环氧树脂的密封材料构成，额定输入电流为2 mA，额定输出电流为2 mA，变比是1 000：1 000，ZMPT107具有较好的线性度(0．1％)和较高的精度等级(0．2级)。能够满足监控学生宿舍电压的要求，监控电压的电路图如图2所示。