基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化安防系統(tǒng)的研究與設(shè)計

李娜 吳永安 劉莉

摘要：隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，智能家居得到迅速發(fā)展，智能化安防得到突飛猛進地發(fā)展。就目前來看，更多的人希望在未來能夠有更加安全的安防類產(chǎn)品步入他們的生活之中，同樣，他們對于生活的安全性的需求也在不斷的提升。而物聯(lián)網(wǎng)作為國家五大新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一，日益改變著我們的生活，我們開車、購物，甚至我們的房屋供暖都深受其影響。所以，本文就基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化安防系統(tǒng)進行了探討研究。

關(guān)鍵詞：智能化安防;物聯(lián)網(wǎng);ZigBee技術(shù)

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能化安防的概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念[1]。以“物”為主題在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)和信息。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步，二十一世紀(jì)的信息技術(shù)已邁入了一個全新的領(lǐng)域，使得智能化安防與計算機之間的界限逐漸減少。

智能化安防系統(tǒng)基于智能家居，利用家中的各種設(shè)備進行集中管理，功能模塊涉及安防門禁等諸多方面，將服務(wù)信息化、圖像傳輸和存儲。安防系統(tǒng)是治安管理的有效方式，先進科學(xué)管理方式。使工作更為有效率，排除了很多人為難以察覺的安全隱患，節(jié)省了人力資料。形成了整體的、全方位的、高效率的服務(wù)體系[2]。

二、智能化安防的總體架構(gòu)

在對智能化安防的設(shè)計中，優(yōu)先考慮是硬件的性能，針對不同的人群設(shè)計出更合適的產(chǎn)品。在本文的設(shè)計過程中，是以廚房中的防盜報警、防煤氣泄漏及防火報警等功能為核心，進而深入分析人們在廚房安全性方面的需求。

本文中的智能化安防的設(shè)計思路是“收集數(shù)據(jù)——傳遞數(shù)據(jù)——處理數(shù)據(jù)——反饋數(shù)據(jù)”，主要模式分為兩個板塊，一是控制板塊，二是智能安防板塊。控制板塊主要是由使用者在廚房中的方方面面進行控制。

三、智能化安防的硬件實現(xiàn)

5G時代的到來，為智能化安防的發(fā)展帶來很大的機遇。第一是行業(yè)發(fā)展的成本會降低，第二是行業(yè)的實施效率會提高、實施效果會提升，第三客戶端的需求會逐漸變大。

本安防系統(tǒng)采用的主控芯片是STC89C52單片機，是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器，使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核。在ISP（系統(tǒng)可編程）、IAP（應(yīng)用可編程）上，具有EEPROM功能（帶電可擦可編程只讀存儲器），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，更是使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。

在防盜報警、防煤氣泄漏及防火報警方面分別采用火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器和紅外線傳感器。泄露的可燃?xì)怏w或煙霧經(jīng)過燃?xì)鈧鞲衅鞯慕邮?，變成電信號，再?jīng)過放大電路去驅(qū)動聲光報警器來報警。當(dāng)報警器報警的同時，燃?xì)庠罨蛉細(xì)獗磉B接的供氣電磁閥會自動關(guān)閉，切斷氣源。報警采用GSM一體模塊，通過串口與單片機通信，無需其他外圍電路，直接發(fā)送中文短信到用戶手機。各組件準(zhǔn)確無誤地配合執(zhí)行其功能，就達到人們想要的效果了。具體設(shè)計如圖3-1所示。

四、智能化安防的軟件實現(xiàn)

本系統(tǒng)接入電源后，首先是單片機的串口進行初始化，準(zhǔn)備和各個傳感器和控制板塊進行通信。在主程序里，采用while循環(huán)契合單片機單線程運行的模式，當(dāng)按下開始鍵后，火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器和紅外線傳感器開始對火焰、煙霧等進行感知，單片機負(fù)責(zé)監(jiān)測各個傳感模塊。當(dāng)某個傳感器檢測的數(shù)據(jù)超過閾值，就會觸發(fā)相應(yīng)的報警，單片機負(fù)責(zé)報警后的下一步操作，執(zhí)行聲光報警和利用GSM模塊進行發(fā)送短信，根據(jù)報警情況的不同會發(fā)送特定內(nèi)容的短信。在聲光報警和短信發(fā)送后，本系統(tǒng)會繼續(xù)處于監(jiān)測狀態(tài)，各傳感器持續(xù)感知環(huán)境信息，只有再次按下開始鍵取消本次警報功能，報警狀態(tài)才是轉(zhuǎn)為安全狀態(tài)，等待下一次報警。

五、智能化安防的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

本智能化安防的應(yīng)用是通過獲取廚房信息來實現(xiàn)其功能，因為其信息量大，就要求所需網(wǎng)絡(luò)必須容量大、成本低、傳輸速率快、功耗低、構(gòu)網(wǎng)簡單的特點。安全問題的防范意識提高，并且重視信息反饋的安全問題是現(xiàn)在人們處在信息化時代必不可少的。而ZigBee技術(shù)的特點概況如下：（1）低功耗。（2）低成本。（3）數(shù)據(jù)傳輸速率低。（4）延時短。（5）大容量。（6）安全性高。（7）免執(zhí)照頻段且工作頻段靈活[3]。Zig Bee總體結(jié)構(gòu)分為三層：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和物理層。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執(zhí)照頻段。由其可支持大量網(wǎng)上節(jié)點、支持多種網(wǎng)上拓?fù)?，低?fù)雜性、快速性、可靠性、安全性，所以本系統(tǒng)是借助ZigBee網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。

六、結(jié)束語

隨著新技術(shù)革命的到來，世界開始進入信息智能化時代。我們在利用信息的過程中，首先就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息。對于安防行業(yè)，提前獲悉危險信息并及時反應(yīng)是至關(guān)重要的，而與物聯(lián)網(wǎng)融合形成智能化的應(yīng)用，將有利于推進智能化安防的發(fā)展，構(gòu)建完善的智能化安防體系?？偠灾?，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化安防是不斷發(fā)展著的，本次研究討論了智能化安防和物聯(lián)網(wǎng)的概念及其設(shè)計理念，對于現(xiàn)今的家庭廚房安防提出了一些探索性的創(chuàng)新，為智能化安防的研究提供了一個新方法。雖然本安防系統(tǒng)在實驗室通過了測試，但是對于產(chǎn)品化的完全智能還有一定的距離，在軟件的設(shè)計與硬件拓展方面還應(yīng)該結(jié)合實際設(shè)計智能化安防的功能進一步的完善。

參考文獻

[1] 董健.物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù) [編著]. 2012年版

[2] 李晶晶.安防系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用[J].中國新技新產(chǎn)品. 2014（23）

[3] 董藝杰 . 基于云平臺的物聯(lián)網(wǎng)可信接入安全分析 [J]. 信息通信，2019（1）：277-279.

作者簡介：

李娜，女，山東協(xié)和學(xué)院，網(wǎng)絡(luò)工程18-01班學(xué)生。

吳永安，男，山東協(xié)和學(xué)院，網(wǎng)絡(luò)工程18-01班學(xué)生。

劉莉，女，山東學(xué)和學(xué)院，副教授。