基于PLC智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

摘? ? 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、微電路技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶的消費(fèi)水平與過去相比有了極大的的提高，以家庭成員安全與家庭財(cái)產(chǎn)為保護(hù)對(duì)象的各類智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上有了長(zhǎng)足的發(fā)展，并且得到了越來越廣泛的應(yīng)用，由高端家庭設(shè)備轉(zhuǎn)變，逐漸進(jìn)入普通人的生活。運(yùn)行穩(wěn)定的遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)不僅復(fù)雜而且昂貴。超出了大多數(shù)用戶可以接受的價(jià)格區(qū)間。本文基于PLC可編程羅技控制器，為用戶設(shè)計(jì)廉價(jià)、穩(wěn)定、實(shí)用的智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)。旨在為用戶創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，提高用戶的生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：PLC;智能家居;遠(yuǎn)程安防

1? 引言

隨著經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高。智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)也逐漸在普通人家推廣開來。智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)安裝于房屋之內(nèi)，調(diào)用房屋內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)，具有火災(zāi)即時(shí)報(bào)警、可燃?xì)怏w泄漏實(shí)時(shí)報(bào)警、非法入侵檢測(cè)、家庭監(jiān)控實(shí)時(shí)查看等多種功能，集中體現(xiàn)了智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、管理、方面的先進(jìn)理念。

為了提高人們居家生活質(zhì)量，進(jìn)一步提升智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)的性能比。以PLC技術(shù)為智能信息處理核心，通過組態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遙控功能，基于正交頻分復(fù)用技術(shù)及TCP/IP協(xié)議，完成了通信網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用PLC和多種傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，利用PLC可編程控制器發(fā)出的脈沖信號(hào)構(gòu)成全家的智能控制管理，實(shí)現(xiàn)智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而且本著更容易普及這種技術(shù)，我們采用PLC、多種傳感器構(gòu)成的系統(tǒng)具準(zhǔn)確、方便、容易擴(kuò)展的特點(diǎn)，能更加好的完成復(fù)雜的智能化控制任務(wù)。

2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

結(jié)合實(shí)際生活場(chǎng)景，本次基于PLC的智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)提出了以下功能需求：

（1）非法入侵檢測(cè)：主要是對(duì)非家庭內(nèi)部成員進(jìn)入室內(nèi)的檢測(cè)。例如，當(dāng)外部人員進(jìn)入房間盜竊時(shí)，通過在家中個(gè)主要位置布置的人體紅外探測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)通過紅外檢測(cè)節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到的人體紅外數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絇LC數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行決策處理，并調(diào)用家庭安防攝像系統(tǒng)，遠(yuǎn)程家居安防系統(tǒng)將攝像頭云臺(tái)調(diào)整至固定位置，實(shí)時(shí)捕捉圖像，并將報(bào)警信息發(fā)送給用戶。

（2）可燃?xì)怏w泄露實(shí)時(shí)報(bào)警：可燃?xì)怏w泄露實(shí)時(shí)報(bào)警主要用于檢測(cè)家中的燃?xì)庑孤．?dāng)燃?xì)庑孤┣也荒芗皶r(shí)控制時(shí)，會(huì)給用戶帶來極大的安全隱患。當(dāng)智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)通過一氧化碳、甲烷等可燃?xì)怏w傳感器檢測(cè)到可燃?xì)怏w泄漏并達(dá)到一定報(bào)警濃度時(shí)，系統(tǒng)將關(guān)閉用戶燃?xì)庵鏖y，開啟聲光報(bào)警換位，并向用戶及時(shí)發(fā)送短信或通過用戶手機(jī)APP進(jìn)行報(bào)警，顯示家中存在安全異常。

（3）火災(zāi)即時(shí)報(bào)警：即時(shí)報(bào)警模塊主要對(duì)家庭中火災(zāi)易發(fā)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到家中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)將打開聲光報(bào)警，并向用戶及時(shí)發(fā)送短信或者通過用戶手機(jī)APP進(jìn)行報(bào)警，顯示家中存在安全異常。

（4）視頻實(shí)時(shí)瀏覽：當(dāng)用戶不在家，擔(dān)心獨(dú)自在家的老人、孩子的安全時(shí)，用戶可以登錄到客戶端查看家里的實(shí)時(shí)情況，并且可以對(duì)監(jiān)控器的云臺(tái)進(jìn)行控制，多角度觀察家中情況。

3? 基于PLC智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

制作PLC控制系統(tǒng)，首先要確定被控制的對(duì)象和控制范圍，很據(jù)被控制對(duì)象和控制范圍選用合適的PLC控制器作為控制中心，再以控制器為核心，以控制要求為基礎(chǔ)，制作硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

智能家居遠(yuǎn)程安防的實(shí)現(xiàn)過程首先是通過感知層節(jié)點(diǎn)對(duì)家中的環(huán)境數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集，然后將采集到的數(shù)據(jù)通過安防感知節(jié)點(diǎn)端的輔助微處理器進(jìn)行初次的簡(jiǎn)單判斷;當(dāng)輔助微處理器判斷采集到的數(shù)據(jù)異常時(shí)，再將感知節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸至PLC控制器進(jìn)行近一步的處理;而當(dāng)數(shù)據(jù)處理的決策結(jié)果為異常時(shí)，此時(shí)PLC控制器直接調(diào)用報(bào)警線程。

（1）非法入侵檢測(cè)功能設(shè)計(jì)：利用人體紅外傳感器對(duì)家中非法入侵者進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人闖入房間時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)調(diào)用相應(yīng)的報(bào)警線程。為了防止誤報(bào)警、漏報(bào)警的發(fā)生，系統(tǒng)的紅外傳感模塊來選擇雙單元紅外傳感器。該傳感器由超聲波和紅外線聯(lián)合檢測(cè)，超聲波用于位移檢測(cè)，紅外線用于溫度檢測(cè)。當(dāng)溫度變化且有位移時(shí)，探頭將信號(hào)傳回至PLC控制中心，實(shí)現(xiàn)報(bào)警動(dòng)作。如果只有一個(gè)條件變化，即溫度變化或位移變化，探頭不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。在報(bào)警線程的設(shè)計(jì)中，還設(shè)計(jì)了聯(lián)動(dòng)動(dòng)作。因?yàn)楫?dāng)用戶不在家的時(shí)候，小偷進(jìn)入房間偷東西，單一攝像頭不能對(duì)其進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，因此，還需設(shè)計(jì)攝像連續(xù)跟蹤系統(tǒng)，即當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)侵入者的位置，調(diào)用連接相關(guān)網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭采集證據(jù)，并實(shí)時(shí)上傳網(wǎng)絡(luò)，方便用戶查詢。

（2）火災(zāi)即時(shí)報(bào)警：實(shí)時(shí)采集室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，包括溫度、煙霧濃度、CO濃度等數(shù)據(jù)信息。通過這三種數(shù)據(jù)信息的融合，判斷房間是否發(fā)生火災(zāi)，若房?jī)?nèi)發(fā)生火災(zāi)，傳感器將信號(hào)傳至感知節(jié)點(diǎn)，PLC控制器將進(jìn)行下一步動(dòng)作，通知用戶家中發(fā)生火災(zāi)。

（3）燃?xì)庑孤┘磿r(shí)報(bào)警：將傳感器安裝在室內(nèi)易發(fā)生燃?xì)庑孤┑牡胤?，如燃?xì)夤艿乐車?、廚房等。當(dāng)傳感模塊檢測(cè)到房間內(nèi)存在可燃?xì)怏w泄漏時(shí)，PLC系統(tǒng)會(huì)調(diào)用相應(yīng)的報(bào)警線程。其中，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到可燃?xì)怏w泄漏時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，即當(dāng)房間內(nèi)發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏異常時(shí)，系統(tǒng)將聯(lián)動(dòng)電源控制器自動(dòng)關(guān)閉氣體主閥，然后將報(bào)警信息發(fā)送給用戶。

4? 結(jié)語

總之，PLC控制系統(tǒng)在智能家居安全系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲磥響?yīng)用的主流。目前，這方面還存在許多不足之處需要改進(jìn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步及成本的下降，基于PLC系統(tǒng)智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)將進(jìn)一步完善。

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作者簡(jiǎn)介：

張芳芳（1987—），女，漢族，山東菏澤人，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：電子信息工程。