住宅小區(qū)智能安防系統(tǒng)設(shè)計

史兆強，劉陽，李雷，鐘光良

（河南科技學(xué)院機電學(xué)院，新鄉(xiāng)　453003）

住宅小區(qū)智能安防系統(tǒng)設(shè)計

史兆強，劉陽，李雷，鐘光良

（河南科技學(xué)院機電學(xué)院，新鄉(xiāng)453003）

0　引言

隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進，智能小區(qū)在現(xiàn)代科技的支撐下得到了快速的發(fā)展。住戶的安防方面，科技的進步也造成盜竊作案手段日益高明；另外，每年因燃氣泄漏、火災(zāi)而造成的家庭財物損失也嚴(yán)重危害著個人、社會的安全。為了應(yīng)對新形勢下的安防挑戰(zhàn)［1］，本文設(shè)計了一種家庭防盜、防火、檢測燃氣泄漏的報警器。該報警系統(tǒng)使用傳感器采集信號，經(jīng)過單片機的相應(yīng)處理，無線傳送數(shù)據(jù)，控制聲光報警電路和GSM模塊開始報警。接收終端設(shè)計有兩種方案：針對個體用戶，報警短信接收終端采用手機，即將報警短信接收號碼設(shè)定為戶主手機號。針對小區(qū)統(tǒng)一設(shè)防，報警短信接收終端采用該系統(tǒng)設(shè)計的報警情況顯示電路。系統(tǒng)不需要監(jiān)控人員時刻處于觀察狀態(tài)，從而可使得監(jiān)控人員獲得一種較為輕松的工作狀態(tài)，提高了防盜、防火、檢測燃氣泄漏報警系統(tǒng)的可靠性與可操作性。

1　總體設(shè)計方案

系統(tǒng)整個方案如圖1所示。對于人體紅外探測電路，在布防期間，當(dāng)有非法人員進入熱釋電紅外傳感器的探測區(qū)域內(nèi)時，它迅速檢測到周圍環(huán)境中人體輻射的紅外光線，這些紅外光線通過該傳感器的處理，將其轉(zhuǎn)換成電信號輸出給傳感器信號處理芯片，再經(jīng)過一系列的放大處理后，通過無線發(fā)射電路傳送出去。對于危險氣體泄漏檢測電路，在該報警系統(tǒng)工作狀態(tài)下，氣體傳感器將一直在檢測室內(nèi)空氣中危險氣體的含量，并根據(jù)該傳感器內(nèi)部氣敏元件的阻值大小變化，將氣體含量的情況轉(zhuǎn)化成電信號并經(jīng)過相應(yīng)的處理，然后也通過無線發(fā)射電路傳送出去。

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計框架

2　硬件部分設(shè)計

系統(tǒng)的主處理器選用性價比高的AT89C51單片機［2］。該安防報警系統(tǒng)包括人體紅外檢測電路，危險氣體檢測電路，布防/撤防控制及指示電路，單片機最小系統(tǒng)，聲光報警電路以及GSM短信報警電路等。當(dāng)狀態(tài)指示發(fā)光二極管亮?xí)r，表示處于布防狀態(tài)；反之，處于撤防狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)置在監(jiān)測點上的傳感器電路時刻監(jiān)測家庭中的情況，當(dāng)有非法人員闖入或者空氣中的危險氣體含量高于設(shè)定值時，相對應(yīng)的傳感器電路的輸出發(fā)生跳變，控制無線發(fā)射電路的啟動。經(jīng)過編碼后將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收端有效解碼后，單片機讀取數(shù)據(jù)引腳的電平狀態(tài)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等處理后，輸出相應(yīng)的控制信號實現(xiàn)報警功能。

2.1信號采集電路設(shè)計

圖2　紅外信號處理電路原理圖

（1）人體熱釋電紅外信號處理電路

人體熱釋電紅外信號的處理選用芯片BISS0001［3］，如圖2所示。檢測電路有兩種工作方式：可重復(fù)觸發(fā)方式和不可重復(fù)觸發(fā)方式。上面的電路圖中，轉(zhuǎn)換開關(guān)S01是這兩種工作方式的選擇開關(guān)。當(dāng)S01與3端連通時，該芯片工作在可重復(fù)觸發(fā)方式；當(dāng)S01與1端連通時，芯片則工作在不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。該傳感器檢測電路工作在可重復(fù)觸發(fā)方式時，Vo輸出高電平的延遲時間Tx由外部元件R09、RL1和C06的大小調(diào)整；觸發(fā)封鎖時間Ti由外部R08和C07的大小調(diào)整。

（2）危險氣體檢測電路

檢測電路中采用了QM-N10半導(dǎo)體氣敏傳感器，它對煙霧、燃氣等有害氣體具有很好的檢測效果［4］。該傳感器內(nèi)部的氣敏元件接觸到空氣中的有害氣體時，易發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，根據(jù)氣敏元件阻值的變化可把泄漏到空氣中的甲烷、天然氣、煙霧等有害氣體的數(shù)量轉(zhuǎn)換成電信號，以便后續(xù)電路能夠?qū)ζ溥M行相關(guān)的處理，實現(xiàn)控制功能，電路如圖3所示。

圖3　危險氣體泄漏檢測電路

2.2無線傳輸電路設(shè)計

設(shè)計無線傳輸選用了315MHz的無線傳輸模塊（發(fā)射模塊F05C和接收模塊J04E），它與PT2262/T2272編解碼芯片配套使用，可以很可靠地完成無線收發(fā)的功能。無線發(fā)/收電路如圖4所示。

圖4　315MHz無線發(fā)/收模塊圖

2.3單片機與GSM模塊串口通信設(shè)計

單片機與TC35i短信模塊［5］的通信承擔(dān)著向外傳輸警情的任務(wù)。本設(shè)計采用TC35i模塊。單片機通過串口與它通信。由于GSM串口與單片機的TTL邏輯電平不一致，轉(zhuǎn)換由MAX232實現(xiàn)的，接口電路如圖5。

圖5　單片機與TC35i的通信

2.4報警聲光提示電路

（1）室內(nèi)報警電路

室內(nèi)報警聲光提示電路如圖6所示，當(dāng)有警情時進行聲光提示，達到提醒人員目的。電路的控制端ALARM與單片機P1.0接口連接。

（2）報警點顯示電路

一般小區(qū)樓房的單元號在十以下，樓層從1位數(shù)到2位數(shù)不等。電路如圖7所示。其中，LED1、LED2兩位數(shù)碼管用以顯示樓房號，LED3顯示單元號，LED4、LED5兩位數(shù)碼管顯示樓層號，LED6顯示每層的門牌號。

圖6　報警聲光提示電路

圖7　報警地點顯示電路

3　結(jié)語

本文以單片機和GSM短信模塊為核心，設(shè)計了一種適合單個家庭布防使用的防盜、防火和燃氣泄漏檢測的報警系統(tǒng)。設(shè)計結(jié)合各種探測器，對家中的情況進行監(jiān)控，一旦發(fā)生警情，系統(tǒng)自動發(fā)送短信報警，既能滿足單個普通家庭的安防需求，也可與小區(qū)物業(yè)管理中心連通，使物管可迅速得知警情，及時趕到現(xiàn)場進行處理，確保戶主人身和財產(chǎn)的安全。

［1］謝衛(wèi)華.基于單片機的家庭智能防盜系統(tǒng)［D］.東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010：18-21，42-45.

［2］李朝青.單片機原理及接口技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006：21-24.

［3］李靜，王德興等.基于熱釋電紅外傳感器的人防盜報警防盜系統(tǒng)設(shè)計［J］.電腦開發(fā)與應(yīng)用.2010，23（12）：26-27.

［4］張俊林.家庭防盜系統(tǒng)設(shè)計［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，12（4）：115-117.

［5］陳小勇等.GSM模塊和單片機設(shè)計的防盜監(jiān)控系統(tǒng)［J］.信息技術(shù)，2009.

Pyroelectric Sensor；QM-N10；Single Chip Microcomputer；GSM

Design of Intelligent Security System for the Residence Community

SHI Zhao-qiang，LIU Yang，ZHONG Guang-liang，LI Lei
（School of Mechanical and Electrical，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003）

1007-1423（2016）22-0071-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.22.015

史兆強（1993-），男，安徽界首人，在讀本科，專業(yè)為應(yīng)用電子技術(shù)教育

劉陽（1991-），男，河南駐馬店人，在讀本科，專業(yè)為應(yīng)用電子技術(shù)教育

李雷（1994-），男，河南鄭州人，在讀本科，專業(yè)為應(yīng)用電子技術(shù)教育

鐘光良（1995-），男，河南駐馬店人，在讀本科，專業(yè)為應(yīng)用電子技術(shù)教育

2016-05-10

2016-07-20

設(shè)計一種住宅小區(qū)無線自動安放報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)由發(fā)射端各類傳感器、單片機、聲光報警和短信報警電路組成。接收方案設(shè)置為兩種：業(yè)主手機終端接收和物業(yè)統(tǒng)一接收，便于對警情及時處理。系統(tǒng)具有反應(yīng)速度快，抗干擾能力強，靈敏度高等特點，能滿足現(xiàn)代小區(qū)智能化的安防要求。

熱釋電傳感器；QM-N10；單片機；GSM

河南科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（No.2015CX022）

Designs a wireless automatic alarm system for residence community，the system includes the sensors，single chip microcomputer，sound and light and message alarm circuit.There are two receivers，the mobile phone and the residential property management system，to deal with the alarm in time.The system has the advantages of quick response，strong anti-interference ability and high sensitivity，can actually meet the intelligent security requirements of the modern residence community.