基于Arduino的遠(yuǎn)程河邊安全管理系統(tǒng)

章魁 安新艷

【摘要】 針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)河邊安全管理的現(xiàn)狀，研發(fā)了一種基于Arduino和ZigBee的遠(yuǎn)程河邊安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)采集傳感器信號(hào)和控制執(zhí)行器，還可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制。

【關(guān)鍵詞】 河邊安全 Arduino ZigBee GSM

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速增長，政府加大了對(duì)城市河流的綠化改造，人們也更喜歡去河邊游玩、散步，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中小學(xué)生，全國每年約有4萬人死于溺水，究其原因，多數(shù)是由管理不到位、搶救不及時(shí)所致，河邊安全問題不容忽視。針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)了一種遠(yuǎn)程河邊安全管理系統(tǒng)。運(yùn)用此系統(tǒng)，可以在投入較少的人力情況下，提高管理的效率，極大的減少溺水傷亡人數(shù)。并且，此產(chǎn)品方便組網(wǎng)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)全河岸的全覆蓋監(jiān)控。

一、遠(yuǎn)程河邊安全管理系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)河邊兩級(jí)安全管理：（1）當(dāng)有人接近河邊時(shí)，LED顯示屏顯示“河水較深”并伴隨語音廣播提醒。同時(shí)，管理員也會(huì)收到有人闖入的短信，這時(shí)管理員可以通過攝像頭監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)狀況，管理員應(yīng)該通過廣播警告；（2）當(dāng)有人進(jìn)入河水時(shí)， LED顯示屏顯示“水深危險(xiǎn)”并伴隨語音廣播提醒。同時(shí)，管理員也會(huì)收到有人有危險(xiǎn)的短信，管理員應(yīng)該立即前往現(xiàn)場(chǎng)制止游客的危險(xiǎn)行為，防患于未然。

系統(tǒng)主要包括Arduino控制模塊、顯示模塊、GSM模塊、傳感器模塊、報(bào)警器模塊、語音模塊、視頻監(jiān)控模塊共七大部分。系統(tǒng)的總體框架圖如圖1所示。其中，Arduino控制模塊作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器，傳感器模塊、報(bào)警器模塊、顯示模塊和語音模塊是分散在河邊的ZigBee節(jié)點(diǎn)。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 Arduino控制器

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）[1]。本設(shè)計(jì)選用的核心控制器是Arduino Mega2560。

2.2 GSM模塊

本設(shè)計(jì)選用的的GSM 控制模塊是SIM 900A，SIM 900A是由SIMCOM公司推出的一款新型GSM/GPRS 通訊模塊，主要功能有語言通話、短信收發(fā)、GPRS 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)以及彩信收發(fā)和基站定位功能。GSM 是具有電話報(bào)警功能的監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)利用GSM 網(wǎng)絡(luò)對(duì)河邊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)的河邊內(nèi)有危害情況時(shí)，通過GSM 模塊給用戶發(fā)送短信告知用戶，同時(shí)可以利用GSM 模塊對(duì)河邊執(zhí)行器進(jìn)行控制[2]。

2.3無線模塊

目前的無線技術(shù)主要有紅外通訊技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、WLAN 無線技術(shù)、ZigBee技術(shù)等，采用哪種無線技術(shù)，要根據(jù)它們各自優(yōu)缺點(diǎn)再結(jié)合產(chǎn)品市場(chǎng)等所要實(shí)現(xiàn)的目的來決定的[3]。本設(shè)計(jì)選用的是ZigBee無線技術(shù)。

2.4視頻監(jiān)控模塊

本設(shè)計(jì)選用的視頻監(jiān)控模塊是基于Wifi的攝像頭。通過手機(jī)或電腦隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)監(jiān)控；通過手機(jī)可與設(shè)備進(jìn)行雙向語音；可上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，適用于夜間環(huán)境。

1、可355度左右旋轉(zhuǎn)，120度上下轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到全視角觀看，監(jiān)控畫面無死角產(chǎn)品的主要功能如下：1，雙向語音 可外接音頻設(shè)備，通過手機(jī)及可與設(shè)備雙向語音，進(jìn)行實(shí)時(shí)通話。2、WIFI 內(nèi)置WIFI模塊，靈活方便，組建無線環(huán)境。3、通過手機(jī)或電腦隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)觀看，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)畫面。4、搖頭功能 可355度左右旋轉(zhuǎn)，120度上下轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到全視角觀看，監(jiān)控畫面無死角。5、紅外功能 應(yīng)用于夜間環(huán)境，使弱光環(huán)境下畫面依舊清晰。6、移動(dòng)偵測(cè) 監(jiān)控范圍內(nèi)有物體移動(dòng)就好自動(dòng)錄像報(bào)警，通過TF卡錄像，郵件推送現(xiàn)場(chǎng)圖片，報(bào)警器警報(bào)等。

1、雙向語音 可外接音頻設(shè)備，通過手機(jī)及可與設(shè)備雙向語音，進(jìn)行實(shí)時(shí)通話。2、WIFI 內(nèi)置WIFI模塊，靈活方便，組建無線環(huán)境。3、通過手機(jī)或電腦隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)觀看，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)畫面。4、搖頭功能 可355度左右旋轉(zhuǎn)，120度上下轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到全視角觀看，監(jiān)控畫面無死角。5、紅外功能 應(yīng)用于夜間環(huán)境，使弱光環(huán)境下畫面依舊清晰。6、移動(dòng)偵測(cè) 監(jiān)控范圍內(nèi)有物體移動(dòng)就好自動(dòng)錄像報(bào)警，通過TF卡錄像，郵件推送現(xiàn)場(chǎng)圖片，報(bào)警器警報(bào)等。

三、結(jié)束語

本文針對(duì)河邊安全管理系統(tǒng)的信息采集、傳輸和遠(yuǎn)程控制開展研究。目前實(shí)現(xiàn)了基于GSM網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制功能，實(shí)際應(yīng)用還可以增強(qiáng)用戶的可操作性，設(shè)計(jì)基于WAP的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李德駿，馬孝輝.基于Arduino 平臺(tái)的家用安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技與生活，2011（1）：114.

[2]盧軍，趙慧濤，鐘華.基于GSM 的電機(jī)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009（19）：85-87.

[3] 莫滿春. 射頻路由算法的研究及智能家居無線控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D].廣州：中山大學(xué)，2008.