ZigBee智能實驗室管理系統研究

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摘要:基于當前傳統實驗室管理存在的諸多弊端，本文提出一種基于zigbee的智能實驗室管理系統的解決方案，本系統是基于ZigBee的智能實驗室管理系統，以ZigBee自組網技術為基礎，結合FRID技術、上位機技術來實現實驗室的智能化管理。

關鍵詞:ZigBee;傳感器;上位機;RFID

1系統概述

本系統通過學生的校園卡來實現實驗室的智能化門禁管理，師生員工通過刷卡進出實驗室，實驗室的上位機界面刷卡進入后顯示姓名等信息。硬件部分包括煙霧傳感器和光敏傳感器，當實驗室有煙霧時，PC端會顯示“有煙霧”。根據當光線的強弱，自動打開實驗室的燈光的開關。換氣扇控制模式有自動模式和手動模式兩種。自動模式可根據有害氣體濃度傳感器和溫濕度傳感器的值來控制換氣扇的開啟與閉合。通過提前設定的各種環境參數的工作閾值來控制風扇的狀態。當傳感器檢測到室內環境含有有毒氣體時，風扇便會自動開啟，當室內環境沒有有毒氣體后，風扇會停止工作。切換到手工模式后，用戶可自己通過按鍵設定指示燈的開啟和關閉和風扇的開啟和關閉。

2組成部分

2．1硬件部分。硬件部分主要包括ZigBee模塊、煙霧傳感器模塊、溫濕度傳感器模塊、蜂鳴器等部分。2．1．1ZigBee模塊。ZigBee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺，在整個網絡范圍內，每一個ZigBee網絡數傳模塊之間可以相互通信，每個網絡節點間的距離可以從標準的75m無限擴展。2．1．2煙霧傳感器模塊。MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。故適用于實驗室的氣體泄漏監測裝置。2．1．3溫濕度傳感器模塊溫濕度傳感器DHT11模塊的主要特性見下表，適合于實驗室溫濕度檢測，該模塊在實驗室管理系統中有兩個用途。一是利用ZigBee自組網的網絡傳送到PC端界面顯示實時溫度和濕度，二是換氣扇根據其檢測到實驗室溫濕度檢測的數據控制換氣扇的工作狀態，用戶可根據此時室內的實時的溫度和濕度手動控制換氣扇的工作狀態;當實驗室溫度大于35℃時，換氣扇在自動工作模式下自動轉動，并且此時蜂鳴器持續報警。直至溫度下降到35攝氏度以下才停止報警，換氣扇停止工作。2．2軟件部分。下圖為ZigBee管理系統示意圖，通過PC界面可以控制實驗室總開關的開啟和關閉，當打開總開關后，還可通過PC界面相應的控制按鍵控制用電器的打開和關閉，還可以遠程控制實驗室燈光的打開和關閉，通過布置在ZigBee終端模塊上的溫濕度傳感器和煙霧傳感器實時檢測實驗室內的煙霧濃度和溫濕度的數據，實時反饋到PC界面顯示，光敏傳感器檢測實驗室內光的強弱變化，當光強度變大時，PC界面會顯示“強光”的提示信息，并且實驗室燈光會自動變弱，相反，如果光強度變小時，PC界面會顯示“弱光”的提示信息，并且實驗室燈光會自動變強。實驗室人員管理部分，通過ZigBee終端模塊上的RFID讀卡器的讀取進出實驗室的人員的刷卡信息，統計實驗室的人數，實驗室的人員姓名等基本信息。實驗室管理人員可遠程控制實驗室的各種實驗設備、電源的開關、燈的開關、實驗室的人數、姓名等基本信息。

3結語

本系統可以很好的解決傳統實驗室管理中存在的諸多弊端，實現實驗室管理的智能化、便捷化?？梢詫崿F實驗室進出人員的實時更新，可遠程控制實驗室總開關，燈光的開關，實時監測實驗室內的環境。具有潛在的市場價值。

參考文獻:

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［2］姚建峰，郭旭展．基于ZigBee技術的智能家居系統［J］．無線互聯科技，2012(10):53-88．

［3］徐海峰．基于ZigBee智能家居的低功耗節點設計［J］．綠色科技，2012(6):277-279．

作者:郭茹博 單位:西北民族大學電氣工程學院