對(duì)一款農(nóng)村全方位防盜器的研究設(shè)計(jì)

翟龍濤　王海曉　張　勝　褚清梅（德州學(xué)院　機(jī)電工程學(xué)院，山東　德州　253023）

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對(duì)一款農(nóng)村全方位防盜器的研究設(shè)計(jì)

翟龍濤王海曉張勝褚清梅
（德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東德州253023）

現(xiàn)階段，農(nóng)村盜竊現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，入室盜竊財(cái)物、糧食、牲畜等事件時(shí)有發(fā)生，為此，研制了農(nóng)村全方位防盜器這款產(chǎn)品，用以解決現(xiàn)階段農(nóng)村安防方面存在的不足。

農(nóng)村；防火防盜；防盜器

在當(dāng)前城市安防措施較為完善的大環(huán)境下，一些不法分子將盜竊目光轉(zhuǎn)向了安防措施較差的農(nóng)村，入室盜竊牛羊、財(cái)務(wù)及糧食等事情時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了農(nóng)民的生產(chǎn)生活及社會(huì)穩(wěn)定，成為了新農(nóng)村發(fā)展的不和諧音符。而針對(duì)目前農(nóng)村火災(zāi)頻發(fā)的現(xiàn)象，農(nóng)村全方位防盜器在防人盜的基礎(chǔ)上增加了防火盜這一功能，是居家生活的好幫手。

1　研制背景及意義

現(xiàn)階段，農(nóng)村盜竊案件頻頻發(fā)生，尤其在秋收的農(nóng)忙季節(jié)及春節(jié)前后。而隨著社會(huì)的發(fā)展，青壯年男子外出務(wù)工現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重，留下的都是一些較為弱勢(shì)的群體，對(duì)于防盜問(wèn)題更是有心無(wú)力。由于農(nóng)村涉面廣，盜竊事件突發(fā)，加上基層派出所警力不足，使得原本就盜竊事件頻發(fā)的農(nóng)村更是雪上加霜。同時(shí)，受當(dāng)前農(nóng)村生活方式的限制，家家戶戶主要以燒柴來(lái)取暖、做飯，因而在房屋的周圍堆積了大量的柴火，稍有不慎，將會(huì)引發(fā)火災(zāi)，尤其是在無(wú)人知曉的情況下，任憑火焰恣意蔓延，如此一來(lái)，將給戶主帶來(lái)不可預(yù)知的損失。基于以上原因，研制了這款農(nóng)村全方位防盜器，用于解決防火、防盜問(wèn)題。

2　農(nóng)村全方位防盜器的防盜環(huán)節(jié)

農(nóng)村全方位防盜器打破了傳統(tǒng)防盜器功能單一的不足，是一款集防火防盜于一身的多功能新型防盜器。其主要是根據(jù)盜賊入侵方式和農(nóng)民生活方式而設(shè)計(jì)的，因現(xiàn)階段防盜門(mén)技術(shù)趨于成熟，破門(mén)而入可能性不大，所以其入侵方式主要以翻墻而入為主，而這款農(nóng)村全方位防盜器正好彌補(bǔ)了院墻安防方面的不足。在院墻上固定一塊與院墻等長(zhǎng)等寬的木板，木板下的兩端及中間安裝有壓力傳感器，壓力傳感器最終與單片機(jī)相連，當(dāng)有人欲翻墻而入，勢(shì)必會(huì)觸動(dòng)木板使木板壓力發(fā)生變化，最終引發(fā)壓力傳感器的電平發(fā)生變化，達(dá)到報(bào)警器聲音報(bào)警和GSM短信模塊電話報(bào)警的效果，可及時(shí)通知戶主，避免造成損失［1］。

此外，對(duì)于家中養(yǎng)有牛羊等大型牲畜的人家，一旦牲畜被盜，損失將異常慘重。針對(duì)此，防盜器的紅外避障傳感器可以解決這一問(wèn)題，在牲畜活動(dòng)范圍內(nèi)安裝紅外避障傳感器，通過(guò)調(diào)節(jié)傳感器的檢測(cè)范圍，使其與牲畜的活動(dòng)范圍相適應(yīng)，用于檢測(cè)牲畜的有無(wú)，當(dāng)牲畜在其活動(dòng)范圍內(nèi)時(shí)，傳感器處于正常狀態(tài)，一旦離開(kāi)了其活動(dòng)范圍，傳感器的電平會(huì)發(fā)生變化，開(kāi)啟報(bào)警線路進(jìn)行報(bào)警。

3　農(nóng)村全方位防盜器的防火環(huán)節(jié)

對(duì)于農(nóng)村院墻內(nèi)外側(cè)堆積柴火而存在的隱患，在院墻上安裝有火焰?zhèn)鞲衅?，火焰?zhèn)鞲衅饕才c單片機(jī)相連，發(fā)生火災(zāi)時(shí)由單片機(jī)控制的火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到信號(hào)，傳遞火災(zāi)信息給戶主，起到及時(shí)滅火的效果。

4　系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該套系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為控制中心，通過(guò)對(duì)院墻上的壓力傳感器和安裝在牲畜活動(dòng)范圍內(nèi)的紅外避障傳感器進(jìn)行控制，當(dāng)檢測(cè)到有人翻墻盜竊時(shí)，壓力傳感器的信號(hào)發(fā)生變化，將變化的信號(hào)傳遞給單片機(jī)，引發(fā)報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)GSM短信模塊撥打報(bào)警電話給戶主；在牛羊等大型牲畜活動(dòng)范圍內(nèi)安裝紅外避障傳感器，一旦牲畜脫離正?；顒?dòng)范圍，則會(huì)導(dǎo)致傳感器的電平發(fā)生變化，引發(fā)報(bào)警模塊進(jìn)行工作。系統(tǒng)的工作原理圖如圖1所示。

圖1　報(bào)警器的系統(tǒng)工作原理圖

4.1STC12C5A60S2單片機(jī)

STC12C5A60S2單片機(jī)具有超強(qiáng)的抗干擾能力，可以兼容傳統(tǒng)的8051型的單片機(jī)。但是，運(yùn)行速度卻是傳統(tǒng)單片機(jī)的8～12倍，其內(nèi)部集成了MAX810專用復(fù)位電路，2路的PWM、8路的高速10位A/D轉(zhuǎn)化，非常適合作為該系統(tǒng)的控制中心。

4.2壓力傳感器

主要是由磷酸二氫銨、石英和酒石酸鉀鈉等壓電材料組成。由于石英是一種天然的晶體，而在天然晶體中存在著壓電效應(yīng)，而壓力傳感器的工作原理就是壓電效應(yīng)。所以，壓力傳感器不適用于靜態(tài)測(cè)量，而在該系統(tǒng)中盜賊通過(guò)對(duì)木板的作用，進(jìn)而對(duì)壓力傳感器進(jìn)行作用力后，這一過(guò)程完全處于動(dòng)態(tài)中，恰好符合該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，所以選用壓力傳感器對(duì)盜賊是否入侵進(jìn)行判斷。

4.3報(bào)警器

該模塊可以將壓力傳感器所檢測(cè)到的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為人為可聽(tīng)的聲音信號(hào)，報(bào)警器發(fā)出的聲音在震懾盜賊的同時(shí)，還可以及時(shí)通知戶主或者鄰居。報(bào)警器的聲音報(bào)警和GSM模塊的電話報(bào)警的結(jié)合，是該系統(tǒng)的一大報(bào)警保障。

4.4GSM短信模塊

對(duì)于電話報(bào)警功能，選用SIM900A模塊作為載體，通過(guò)檢測(cè)模塊所檢測(cè)到的信息對(duì)是否報(bào)警進(jìn)行判斷。SIM900A模塊兼容3.3V的單片機(jī)和5.5V的單片機(jī)，而在該系統(tǒng)中選用的是5V的單片機(jī)，所以符合設(shè)計(jì)的要求。

4.5紅外避障傳感器

該傳感器的原理是利用物體的反射性質(zhì)，在工作狀態(tài)時(shí)紅外避障傳感器會(huì)發(fā)射出紅外線，當(dāng)距離無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，紅外線會(huì)隨著距離的增加而逐漸減弱，最后消失；當(dāng)遇到障礙物時(shí)，紅外線會(huì)被阻礙，經(jīng)反射后被傳感器的接收管接收，進(jìn)而輸出0、1電平的變化。利用該傳感器的特性，可用于對(duì)周圍環(huán)境的檢測(cè)。在正常狀態(tài)時(shí)，IO口輸出的電平是高電平；當(dāng)檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，電平會(huì)由高電平變?yōu)榈碗娖?。將其安裝在牛、羊等大型牲畜的活動(dòng)范圍內(nèi)，安全狀態(tài)時(shí)使紅外避障傳感器發(fā)射的紅外線可以被牛、羊等牲畜反射，輸出低電平；而當(dāng)牛、羊等牲畜脫離了其應(yīng)在的范圍時(shí)，紅外避障傳感器的電平會(huì)由低電平變?yōu)楦唠娖?，?dāng)電平發(fā)生變化時(shí)可觸發(fā)報(bào)警線路進(jìn)行報(bào)警。

4.6火焰?zhèn)鞲衅?/p>

擁有60°左右的探測(cè)角度，通過(guò)感知火焰的輻射強(qiáng)度，可對(duì)環(huán)境的火焰情況進(jìn)行檢測(cè)，3.3～5.0V的工作電壓，可直接由單片機(jī)進(jìn)行控制。

5　農(nóng)村全方位防盜器的系統(tǒng)保障

農(nóng)村全方位防盜器主要由STC12C5A60S2單片機(jī)、壓力傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、紅外避障傳感器、報(bào)警器及GSM短信模塊等電路元件組成，由太陽(yáng)能電池板供電，蓄電池儲(chǔ)電，另外由太陽(yáng)能控制器控制蓄電池存儲(chǔ)電量的多少，當(dāng)蓄電池處于未飽和狀態(tài)時(shí)，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電量會(huì)不斷地運(yùn)往蓄電池中，直至充滿為止。當(dāng)蓄電池處于飽和狀態(tài)時(shí)，太陽(yáng)能控制器則會(huì)阻斷電池板與蓄電池之間的電量運(yùn)輸，起到保護(hù)作用。一旦遇到連續(xù)陰雨天，會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能供電不足，這時(shí)則由家用電提供裝置的運(yùn)行動(dòng)力。

6　農(nóng)村全方位防盜器的優(yōu)勢(shì)

農(nóng)村全方位防盜器的報(bào)警信息以雙重報(bào)警為保障，使警報(bào)信號(hào)能夠及時(shí)發(fā)送出去。該套系統(tǒng)不僅打破了現(xiàn)有防盜器的功能單一、價(jià)格昂貴的現(xiàn)狀，而且體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的精神，符合可持續(xù)發(fā)展的理念?；诋?dāng)前農(nóng)村人口比例大，且限于現(xiàn)存市面上防盜器具有的種種弊端，使得現(xiàn)有防盜器的銷售不甚樂(lè)觀，所以農(nóng)村全方位防盜器占有極大的市場(chǎng)空間，全方位防盜器以新農(nóng)村建設(shè)為依托，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展的能力與整體競(jìng)爭(zhēng)力，為老百姓的生產(chǎn)生活提供保障，是未來(lái)新農(nóng)村發(fā)展的優(yōu)選防盜產(chǎn)品。

［1］劉航宇，劉智.無(wú)線遙控式農(nóng)用大牲畜防盜器［J］.實(shí)用電子制作，2006（2）：11-13.

Research and Design of a Full Range of Security in Rural Area

Zhai LongtaoWang HaixiaoZhang ShengZhu Qingmei
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Dezhou University，Dezhou Shandong 253023）

At the present stage，the rural theft phenomenon is becoming more and more serious.Burglary，theft of property，grain，livestock and other incidents have occurred from time to time.For this reason，the rural omnibearing anti-theft device was designed，which was used to solve the rural security problem existing at the present stage.

rural area；fire prevention and security；burglar alarm

TP21

A

1003-5168（2016）04-0069-02

2016-03-20

翟龍濤（1993-），男，本科，研究方向：新能源開(kāi)發(fā)與利用；董玲（1982-），女，碩士，講師，研究方向：自動(dòng)化。