大學生科研訓練計劃項目

肖志紅+任博文+喬新東+張文+杜航

摘 要：本文介紹了大學生科研訓練計劃項目“宿舍智能監控系統”的實施過程，實踐表明，大學生科研訓練計劃項目有助于培養大學生的創新意識以及主動發現問題、解決問題的能力。

關鍵詞：科研訓練計劃；創新實踐；智能監控

高等教育的主要任務之一就是培養具有創新精神和創新能力的高素質復合人才。大學生科研訓練計劃（Student Research Training Program）簡稱SRTP，是以培養學生實踐動手能力和創新意識為主要目的，由學生自主組隊，在教師的指導下，進行課題申報及研究。SRTP不僅能夠鞏固和加深學生對所學理論知識的理解，還可以使學生掌握科學研究的基本方法，培養學生的創新意識和綜合實踐能力。

一、 項目簡介

本項目的名稱是：“宿舍智能監控系統設計”，是西安石油大學2015年立項的大學生科研訓練計劃項目，為期一年，項目以學生為主體，項目成員在老師指導下，完成項目申報、項目開發研究、撰寫研究報告并參加答辯。項目研究工作主要在寒假及暑假完成。

二、 項目實施

1. 項目申報

在我國各大高校宿舍管理中主要以宿舍管理員加走廊、大廳的攝像頭監控為主，這種監控系統雖然能對全局進行觀測、控制，但存在一定的缺陷，不能準確、實時、在線監控學生宿舍情況，對于一些宿舍突發狀況也很難及時判斷和把握，如宿舍火險、空氣質量等無法實時監控，更無法發出報警信息引起周邊宿舍及管理室注意，一旦事故發生，難以及時采取救護措施。同時宿舍的舒適度及人性化管理也有待進一步提高，隨著電子技術的發展及其在生活中的廣泛應用，特別是智能家居的出現，極大地改變了人們的生活方式，通過智能統籌管理，使得家居生活更加舒適、安全、有效。項目組成員根據以上切身體會同時查閱了大量文獻資料，走訪了大量宿舍，從大學生宿舍的現狀著手研究，深入了解目前宿舍存在的安全隱患，并根據本校特點，依據“智能家居”理念，以提高學生宿舍的居住安全性、舒適性為目的，提出了“宿舍智能監控系統設計”項目的設計方案并獲批。

2. 項目具體實施方案

系統以單片機為控制核心，能夠對學生宿舍內部中的盜竊、火災等不安全因素進行監控，如有異常情況，可進行聲光報警并通知宿舍管理人員，可實現對學生宿舍的安全監控。同時通過對空氣質量、溫度、濕度信息檢測，控制空調、加濕器等執行設備工作，改善大學生的學習與生活環境，提升大學生的學習生活質量。

系統由以下幾部分組成：電源模塊、單片機最小系統、時鐘模塊、信號采集調理模塊、鍵盤及顯示模塊、聲光報警模塊、控制模塊、無線通信模塊。

（1） 電源模塊

電源模塊由常用穩壓電源和備用穩壓電源兩部分組成，常用穩壓電源輸出5V及正負5V電壓，當出現斷電等突發情況時，轉由備用穩壓電源（蓄電池）供電。

（2） 信號采集調理模塊

信號采集調理模塊包括煙霧傳感器、紅外傳感器、PM2.5傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、光電開關及相應的信號調理電路、A/D轉換電路等組成，用于檢測宿舍煙霧信息（火警）、異常人員的入侵信息、宿舍內部的人數、空氣質量信息、溫度、濕度信息。

（3） 時鐘模塊

用于提供系統所需時鐘信號。

（4） 鍵盤及顯示模塊

鍵盤電路采用4×4鍵盤，可以實現各種參數的設置、信息查詢、輸入密碼與密碼驗證等功能。顯示模塊采用液晶顯示器，用于顯示時間、溫度、濕度、煙霧濃度、空氣質量、宿舍成員上課時間等動態信息。

（5） 聲光報警模塊

由LED燈及蜂鳴器組成，主要用于發生火災等宿舍異常情況時的聲光報警、鎖門提醒、叫醒服務。

（6） 無線通信模塊

用于和宿舍管理室及其他宿舍進行無線通信。

（7） 控制模塊

用于控制空調、加濕器等執行設備。

3. 設備安裝調試

項目組同學根據項目方案進行了電路設計、軟件編制，繪制電路PCB板，并完成了整個系統的安裝調試。圖1為煙霧濃度檢測實驗板。圖2為項目設備的溫度、濕度監控板實物圖。

三、 結語

“宿舍智能監控系統”把“智能家居”理念引入宿舍管理，可以實時監測學生宿舍中的各種不安全因素，同時可通過對空氣質量、溫度、濕度等信息檢測，控制加濕器等設備工作，改善大學生的學習與生活環境，對提升學生宿舍的居住安全性、舒適性起到重要作用。通過對本項目的研究，參加學生的自主學習能力、團隊精神、創新意識和科研能力都大幅提高。

參考文獻：

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