基于GSM和ZigBee的實(shí)驗(yàn)室安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：文中介紹了一種基于GSM和ZigBee的實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用32位ARM單片機(jī)LPC2138作為控制器，通過各種傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境參量進(jìn)行采集，如有告警信息，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心，由值班人員處理，或者由GSM模塊以短信息的形式通知實(shí)驗(yàn)室管理員前去處理，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全的實(shí)時(shí)監(jiān)控和無人值守。
關(guān)鍵詞：GSM；ZigBee；實(shí)驗(yàn)室安防

0 引言
文中介紹了一種基于GSM和ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高校實(shí)驗(yàn)室安防系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過各種傳感器采集實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境信息，并通過室內(nèi)的LCD顯示出來。如有危害實(shí)驗(yàn)室安全的告警信息，可通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心，提示監(jiān)控中心值班員處理或通過GSM通信模塊以短消息的形式通知實(shí)驗(yàn)室管理員處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室安全的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，也可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控的無人值守。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)由監(jiān)控中心子系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

監(jiān)控中心子系統(tǒng)中，主控制器LPC2138通過各種傳感器采集實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境信息和安全信息，然后將采集到的信息進(jìn)行處理和識(shí)別，溫度、濕度等環(huán)境信息和危害實(shí)驗(yàn)室安全的警情信息在LCD上顯示出來，如有警情根據(jù)實(shí)際情況開啟聲光報(bào)警器，然后將警情信息通過ZigBee模塊送往監(jiān)控中心的同時(shí)存儲(chǔ)備案。用戶可以通過鍵盤和LCD查詢實(shí)驗(yàn)室的當(dāng)前狀態(tài)、歷史報(bào)警信息，也可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的布防和撤防設(shè)置。
監(jiān)控中心子系統(tǒng)由ZigBee模塊、鍵盤、LCD顯示、GSM模塊和聲光報(bào)警電路組成。監(jiān)控中心子系統(tǒng)可根據(jù)不同情況設(shè)為值班工作模式和無人值守工作模式兩種工作模式，可以通過鍵盤電路和LCD選擇設(shè)定。在值班工作模式下，ZigBee模塊接收到來自實(shí)驗(yàn)室子系統(tǒng)發(fā)送來的警情信息后，啟動(dòng)聲光報(bào)警電路提示值班員查詢警情信息并前去處理和維護(hù)；而在無人值守工作模式下，ZigBee模塊接收到來自實(shí)驗(yàn)室子系統(tǒng)發(fā)送來警情信息后，如在白天，系統(tǒng)通過GSM模塊發(fā)送警情短消息給實(shí)驗(yàn)室管理員，通知其前去維護(hù)；如在晚上，系統(tǒng)則發(fā)送短消息給安保處夜間值班室，通知前去巡查。無論監(jiān)控中心子系統(tǒng)工作在哪種工作模式下，接收到的警情信息會(huì)按照?qǐng)?bào)警時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室房間號(hào)和警情種類保存起來，以供日后查詢，存儲(chǔ)警情的存儲(chǔ)器存滿后，可以進(jìn)行覆蓋存儲(chǔ)，也可以由值班人員通過鍵盤和LCD手動(dòng)清空存儲(chǔ)器。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 實(shí)驗(yàn)室子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)室子系統(tǒng)采用菲利普公司的ARM微處理器LPC2138作為主控芯片。LPC2138微控制器是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU，多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、2個(gè)高速I2C總線(400 kbit／s)、SPI和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長度可變功能的SSP。多個(gè)32位定時(shí)器、2個(gè)10位8路的ADC、1個(gè)10位DAC、PWM通道、47個(gè)GPIO以及多達(dá)9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于控制系統(tǒng)。
環(huán)境信息和安全信息的采集主要通過各種傳感器。其中，溫度傳感器和濕度傳感器采用集成器件，直接讀取相應(yīng)數(shù)值即可。