基本信息
- 项目名称：
- 基于Zigbee无线传感网络的教学楼管理系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本设计以TI公司CC2530芯片为核心构建了一个无线智能教室管理系统。该系统由传感器模块、控制模块、Zigbee收发模块以及网页显示模块组成，采用星型网络结构，网络通信采用目前的热点Zigbee协议。系统可对各教室监测点的环境信息进行自动检测并自动控制，同时将检测结果通过Zigbee无线网络传送至主控计算机，并以数据库为后台支持进行网页显示。
- 详细介绍：
- 随着我国城市数字化、建筑智能化的进程日益加快，人们对居住环境的规划、建设、管理及服务理念急需更新，运用科学、整体、系统的思维来营造现代智能化的工作和居住环境已成为必然趋势。目前，楼宇智能化系统的应用主要集中在建筑公共资源中，主要包括供配电、照明、空调与冷热源、给排水、电梯自控、安防、消防、综合保安、车库管理、自动抄表等子系统。 与此同时，数字化校园的概念也越来越深入人心，校园信息管理、统一信息门户、统一身份认证系统、校园一卡通等数字化校园的建设已经广泛应用。但是，高校目前并没有一种智能教学楼管理系统，为学校师生的学习和生活提供便利。因此，本项目构建基于Zigbee无线传感网络的教学楼管理系统，满足科技高速发展时期学校对低成本智能化楼宇管理的迫切需求。 试验表明：所设计系统达到了预期的各项功能。该系统具有低功耗、低成本、易于组网和维护等特点，另外其扩展性强，可应用于社区安全，工业监控，环境数据测量等领域，具有很好的实用价值与广阔的市场前景。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 构建基于Zigbee无线传感网络的教学楼管理系统，提高学校师生的工作和学习效率，满足科技高速发展时期学校对低成本智能化楼宇管理的迫切需求。 基本思路： 应用多个传感器对教室人流量、温度、光照、湿度等信息进行采集并实现灯光、电机和报警等自动控制；采用Zigbee协议组建无线传感器网络，覆盖整栋教学楼；利用MySQL数据库实现对数据的查询和更新；通过网页将教室各种测控信息进行实时显示，结合其他教学相关功能，从而实现综合管理。 创新点： 1.目前很多高校并没有一种智能教学楼管理系统，而本作品填补了教室自动化管理上的空缺，使学校的教室管理更加智能化，符合数字化校园建设的理念。 2.此系统构建了高性能的双向无线通信网络，具有低成本、低功耗、低复杂度、自动组建、方便维护、操作安全的特点，实现了多个传感器同时检测，实时传输及自动控制的功能，具有很强的实用性。 3.此系统将实时传输的测控数据通过计算机网络进行显示，使用可连接入网的设备，访问者就能够随时随地登录并获取教学信息，高效而灵活；同时设立了后台管理系统，方便学校管理员监控和更新相关教室信息。 技术关键： 多传感器数据同时采集与自动控制，Zigbee无线自动组网，数据库综合管理，网页数据实时显示。 主要技术指标： 传感器的精确度、灵敏度，无线通信距离，组网耗时，设备能耗等。
科学性、先进性
- 此系统使用2.4GHz频段（免费）和跳频技术（安全性高）。与蓝牙和其它短距离无线通讯技术相比,此网络基于ZigBee协议进行组建，它更简单,设备功率更低，网络容量更大,组网更灵活。设备采用了多个检测节点实时采集数据，且每个节点包含多个传感器，同时测量多种数据而互不干扰，节点数据采集相互独立，可以随意增加或删除节点，不因某个节点的故障而影响其它节点的正常工作，比有线网络更容易组建，相对传统无线传感器网络只能进行单一数据采集和组网灵活性差的特点，此系统也更具有优势。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 完成印刷电路板制作、调试与网页平台的搭建；正继续改进作品，使其具有更强大的功能。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片，实物，现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明与技术特点： 将节点设备安装在每间教室，接通电源后系统将自动组网，Zigbee发送模块将每间教室采集到的人流量、温度、光照、湿度等信息实时地发送到主控室的Zigbee接收模块上，数据再通过串口送入计算机，每间教室的各种信息通过网页进行显示。 本作品基于Zigbee协议，可以自动组网与维护网络，网络配置快捷高效，设备功耗低、体积小、可扩展性强。它提供了数据完整性检查的功能，安全性高，可靠性强，能够组建高效的双向无线通信网络，在构建低成本无线网络上具有很大的发展潜力。 适用范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测： 本作品“基于Zigbee无线传感网络的教学楼管理系统”填补了这个空缺，实现对教室高水平、低成本的智能化管理，满足学校关于提高管理效率的市场需求。预计2011年智能建筑管理系统集成市场规模将突破700亿元大关，楼宇系统集成行业将进入快速发展时期。
同类课题研究水平概述
- 各国对无线传感网络的研究开始于1980年左右，当时称为分布式传感器网络计划。随着科技的发展，出现了更多无线网络，推动了无线传感网络的发展。后来随着计算机网络的发展，数据采集系统向着网络化、分布式方向延伸。传感器网络的应用与具体的应用环境密切相关，因此针对不同的应用领域，存在性能不同的无线传感器网络系统。 军事领域应用 利用无线传感器网络能够实现监测敌军区域内的兵力和装备、实时监视战场状况、定位目标物、监测核攻击或者生物化学攻击等。美国科学应用国际公司采用无线传感器网络构建了一个电子防御系统，为美国军方提供军事防御和情报信息。系统采用多个微型磁力计传感器节点来探测监测区域中是否有人携带枪支、是否有车辆行驶，同时，系统利用声音传感器节点监测车辆或者人群的移动方向。 环境监测应用 无线传感器网络应用于环境监测，能够完成传统系统无法完成的任务。环境监测应用领域包括：植物生长环境、动物的活动环境、生化监测、精准农业监测、森林火灾监测、洪水监测等。研究人员在缅因州海岸的大鸭岛建立了栖息地观测系统。岛上布置了一个具有35个节点的无线传感网络，用来观测里奇风暴海燕在底下巢穴中的行为。这个无线传感网络可以在无人值守的情况下，至少运行7-9个月。各个节点防止在洞穴中，可以用来测量光强度、温度、湿度、压力、红外线等。无线传感网络将读取到的数据传输到基站，基站再通过卫星将数据上传到数据库中。 由此可以见，无线传感器应用技术的研究已得到普遍的重视和广泛应用，但属于新兴技术的它依然存在很大的发展空间和开发潜能。 目前，楼宇自动化系统的应用主要集中在建筑公共资源中，主要包括供配电、照明、空调与冷热源、给排水、电梯自控、安防、消防、综合保安、车库管理、自动抄表等子系统。随着网络技术应用的不断深入，安全、舒适、节能、快捷的工作生活环境的内涵不断丰富，楼宇自动化系统的研究将进一步深入，范围也将进一步扩展。随着楼宇智能化技术的发展，系统集成将更加简便，楼宇智能化系统的成本也将进一步下降。
