GSM家用防盜火災報警系統(tǒng)設計

陳翰 趙靜雅 高震宇

摘要：隨著通信、控制及電子等相關技術的快速發(fā)展，人們迫切需要安全、方便和舒適的生活。但是隨著人們生活節(jié)奏的加快和大量家用電器和廚房設施的使用，家庭里的安全隱患也越來越多，而傳統(tǒng)的安全防范措施已無法適應現(xiàn)代化社會的需求。本文綜合以上因素，建立了一個基于GSM網(wǎng)絡的家庭安防系統(tǒng)，設計中采用了STC89C52單片機、GSM短信模塊和傳感器技術。本文給出基于GSM模塊的家庭防盜火災報警系統(tǒng)的總體設計思路和軟硬件系統(tǒng)組成，對各個模塊進行了較為深入的分析研究。為了方便系統(tǒng)功能的擴展，在軟件系統(tǒng)的設計上運用了模塊化的結構。本設計基于GSM短信模塊的家庭防盜火災報警器基本實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能和遠程報警，具備了遠程監(jiān)控目標的功能，有較好的應用前景。

關鍵詞：GSM；傳感器；防盜；防火

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）09-0227-02

1引言

隨著社會的不斷進步，科學技術和經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，人民的生活水平得到較大的提高。因此人們對個人財產(chǎn)的保護意識在不斷地增強，并在防盜措施和消防報警方面提出了新的要求。本次設計的電子防盜火災報警系統(tǒng)是一種家用的報警系統(tǒng)，旨在滿足現(xiàn)代家庭安全和消防的需求。

目前市面上有各種各樣的家庭報警器，雖然每一種報警器都有其獨特的特點，但是每一種報警器都有其所對應的缺陷。在此次設計中所提出的防盜報警器中，我們采用了紅外線感應報警，比之市面上的其他報警器，更加的隱蔽，也更加的安全。因此紅外感應報警器也在市場上廣受用戶的好評，也因此得到了更為廣泛的應用。本文采用的這種紅外式的傳感器可以使用非接觸的方式來檢測到人體所發(fā)出的紅外線，然后把它轉化為電信號。 同時在防盜報警、人體接近開關等方面也可以用紅外傳感器。

本設計主要利用了單片機控制技術、傳感器技術和短信模塊，將人體紅外感應傳感器和煙霧傳感器采集的數(shù)據(jù)傳給單片機，再通過使用相關單片機技術，從而達到檢測到有人體活動或者煙霧濃度過高時自動報警并且通過短信模塊給預設手機發(fā)送報警短信的目的。

2設計意義

目前，國內(nèi)市場上的大多數(shù)的防盜防火報警系統(tǒng)都是外國品牌，由于國內(nèi)家庭防盜報警產(chǎn)品的制造商發(fā)展時間比較短，真正的快速發(fā)展也是在2000年之后。特別是在2004年，一些國內(nèi)制造商在投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模方面正在迅速擴大和發(fā)展。但是與國外廠商相比還有很大差距。

在這個階段，大多數(shù)工程公司在安裝防盜報警產(chǎn)品的時候會更加傾向于國外品牌，其中，主要安裝的國外產(chǎn)品來自美國、日本和韓國。因為這三個國家開發(fā)的防盜報警產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品功能穩(wěn)定，性能完善。所以在市場上大多數(shù)外國品牌來自這三個國家。

用于智能家庭住宅的安防系統(tǒng)具有高水準的技術和完善的功能，它的安全性和可靠性都比較高。通過將每個家庭的防盜報警裝置連接到管理中心的計算機來實現(xiàn)連續(xù)的監(jiān)控。

本文根據(jù)住宅智能化的發(fā)展現(xiàn)狀和它的發(fā)展趨勢，研究設計了一套基于單片機和GSM模塊的相對完整的住宅防盜防火報警系統(tǒng)。這個智能報警系統(tǒng)主要由GSM模塊、傳感器等組成，為了使系統(tǒng)更加簡潔，引入了模塊化的思想。雖然智能報警方面有比較多的資料，但基本只是單純的防盜或防火功能，而且這些報警器的誤報率相對較高，盡管一些產(chǎn)品的表現(xiàn)較好，但是它們往往價格昂貴，而且會受距離和容量的限制。 因此，開發(fā)一種功能和結構合理，包含各種技術和功能的新型報警系統(tǒng)具有比較重要的現(xiàn)實意義。

3系統(tǒng)設計

3.1系統(tǒng)硬件設計

本家庭防盜火災報警器的硬件系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成。 單片機最小系統(tǒng)、煙霧檢測系統(tǒng)、紅外檢測系統(tǒng)、GSM短信發(fā)送模塊等。 該系統(tǒng)在手動布防后可以通過傳感器電路檢測人體進入和可燃氣體濃度，然后通過蜂鳴器和LED進行聲光報警并用GSM模塊給預設手機號發(fā)送報警短信。

本報警器最終采用HC-SR501紅外模塊檢測人體活動，MQ-2檢測空氣中液化氣，天然氣等可燃氣體的濃度值，通過GSM模塊發(fā)送短信。 當有人在布放后進入防區(qū)或者可燃氣體濃度過高時，聲光會自動報警并發(fā)送短信。

煙霧傳感器MQ-2是使用二氧化錫來制作的氣敏材料，這種材料在潔凈的空氣中的導電率是比較低的。當空氣中的可燃氣體濃度增加時傳感器的導電率也會增大。它對氫氣，液化氣等可燃氣體的靈敏度很高，同時他也可以檢測多種可燃氣體，價格也非常低。 同時，它的優(yōu)點還有探測范圍廣，響應延遲低，穩(wěn)定性高和壽命長等。

紅外模塊能檢測人體活動是因為人體的體溫通常在37度左右，所以會發(fā)出波長在10 UM左右的紅外線，被動式紅外檢測探頭的工作原理就是檢測人體所發(fā)射的10 UM左右的紅外線。它通過濾光片增強后聚集到紅外感應源上，感應源在檢測到人體紅外輻射產(chǎn)生變化的時候就會輸出高電平，經(jīng)過放大電路后送給單片機進行報警。這種模塊的優(yōu)點是功耗小、不易被發(fā)現(xiàn)、成本比較低，但是它容易受到環(huán)境溫度的干擾，使探測距離和靈敏度下降。 當人體和紅外模塊中間有遮擋時人體的紅外輻射不易被探頭接收。

3.2系統(tǒng)軟件設計

因為整個軟件系統(tǒng)的功能都是用來實現(xiàn)硬件電路的，所以當硬件電路基本確定之后軟件相應的子程序基本就能確定了。 從不同的軟件功能可以分為兩個大類，一個是監(jiān)控軟件，也就是主程序，即整個系統(tǒng)的核心，協(xié)調(diào)操作者與各個模塊的聯(lián)系都是由它負責。二是執(zhí)行程序，也就是子程序，它負責所有實質性的功能。

報警模塊子程序的編寫原理：當收到需要報警的信號之后，通過調(diào)用報警子程序之后即可完成報警功能。 報警原理：當單片機檢測到煙霧傳感器或者人體紅外模塊所發(fā)出的報警信號時，通過控制單片機的高低電平輸出來驅動 GSM模塊向用戶發(fā)送提前在單片機內(nèi)設置好的對應的報警短信并控制發(fā)光二極管和蜂鳴器進行聲光報警。

最終，本設計采用STC89C52單片機作為電路的控制芯片，通過軟件編程實現(xiàn)對硬件模塊的控制。軟件部分設計包括系統(tǒng)初始化，收集人體感應模塊的輸出電壓、以及收集 MQ-2煙霧傳感器的電壓。 根據(jù)采集到的電壓值大小，進行聲光報警和發(fā)送短信。

4結論

本設計研究了一種用GSM短信模塊實現(xiàn)的家用防盜火災報警器。該防盜火災報警器使用 STC89 C52單片機為核心工作處理器，并且與人體感應傳感器和煙霧傳感器相連接，其中人體感應傳感器是一種被動式的紅外檢測器件，用不接觸人體的方式檢測出人體所發(fā)出的紅外輻射，并且可以把檢測的結果轉換為相應的電信號輸出。當檢測到人體活動或者可燃氣體濃度過高時輸出從低電平變換為高電平，經(jīng)過單片機的軟件處理后由單片機控制輸出信號，通過 GSM短信模塊給用戶發(fā)送短信進行報警的方式實現(xiàn)防盜防火報警。

參考文獻：

[1] 程雪婷.基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)設計[J].電子技術與軟件工程，2016（8）：103.

[2] 魏海亮，殷嘉偉，華艷秋.淺談基于GSM手機短信的家庭防火防盜報警系統(tǒng)設計[J].科技風，2016（2）：152.

【通聯(lián)編輯：唐一東】