……一Ｓ０Ｆｎ肌矗Ｅ ｎＥＶＥＬＯＰ啊ＥＮＴ＆ＡＰＰＬＩ咖０＿……………………………………………………。 ……………… 智能家居防火防盗报警器的设计研究 张衷帅，李浩，徐先凤，马溪源 （聊城大学东昌学院数学与信息工程系，山东聊城２５２０００） 摘要：家庭安全一直是人们关心的话题，家里面可能会出现失火或者被盗窃的情况。家里安装防火 防盗报警器能很好地解决这些问题，但随着智能家居时代的到来，Ａ．．－ｆｒ￣对家庭安全指数提出了更高的 要求，一些传统的家庭报警器因为实时性差、可靠性低等因素已不再符合人们的要求。为了解决这一 问题，以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为基础，采用ＧＳＭ短消息模块设计出新的家庭安全防火防盗报警系统。 这种系统包含了传感器检测和移动通信技术，实现了对家庭的智能化掌控，是一个联网通信安防系统。 家庭出现失火或被盗情况时，报警器会以各种各样的形式发出通知，能在第一时间联系到安保人员， 实现防火防盗的目的。 关键词：家庭安全；智能报警器；传感器 随着经济的快速发展，人们的住房模式也在发生着 变革，近些年来，住宅小区大范围增多，商品住房形成 ｆ 显示模块 了较大的规模。同时，住房小区由于基础设施的不完善， Ｌ竺！！堡壁璺 ｌ ｛温度传感器１＿＿一ｈ。 。●●＿口’＾’＾＿＿＿＿＿ ｝● 。。一 声光报警 存在着防范漏洞，面临着许多的安全问题。为了针对性 按键模块 地解决这一问题，安装防火防盗系统就显得十分的必 电源模块 要，人们通过现代化技术对防火防盗系统进行搭建，建 通信模块 ｌ户主电话｛ 立智能化的安全防护，保障生命和财产的安全，同时也 ｌ温度传感器３ Ｉ 一～…～ ．ｒ－— 能起到打击偷窃分子的作用，为建立和谐社会做出贡献。 １家庭报警器的发展 家庭报警系统伴随着信息技术在不断地发展，报警 图１报警器系统结构 从出现到至今已经经历了许多代的演化。最初的家庭报 单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２是系统的核心处理器部分。它负 警器是机械式的，后来市场上出现了新的电子式报警系 责对传感器上数据的采集换算、判断以及对算法进行控 统。目前市场上的报警系统多是芯片数码式和网络式的． 制等。在报警系统工作时，户主需要设置相关的参数． 网络式报警器能分为两种，一种是独立的．另一种是小 如手机号码等。输人完参数信息后，利用传感器对家庭 区联防报警。目前的报警系统随着信息化技术的进步， 环境信息进行收集，如温度和湿度等。这些信息会在传 报警系统也解决了机械防盗和人为防盗的不足之处。在 感器上显示，传感器会对它们进行判断。如果环境中的 最大程度上解放了人的工作量，防盗系统变得更加安全， 某项参数超过标准值，系统会及时地发出通知。烟雾传 保障了人们居住环境的和谐稳定。智能化的防火防盗系 感器可以对室内的烟雾浓度作出检测，当户主不在家里 统对人的作用非常重要，设计了以单片机和ＧＳＭ通信模 时。报警系统能给户主发送短信或者拨打电话等途径进 块为基础的智能报警系统【ｌ１。它利用了传感器和现代的通 信技术实现防火防盗的目的．能以多种方式通知户主或 基金项目：聊城大学东昌学院题目：《基于优化算法的 者报警给小区安保人员，对家庭进行全方位的保护。并 波动量快速检测装置的研》编号：２０１５１３３７３０１１。 且它使用起来简单。操作灵活方便，具有较低的成本。 作者简介：张衷帅（１９９６一），男，本科；李浩（１９９７一）， ２报警器系统 男，本科；马溪源（１９８７一），女，通讯作者，硕士， 设计的报警系统结构包括单片机模块、温度检测模 讲师。研究方向：无线传感器网络安全。 块、显示模块等，如图１所显示。 收稿日期：２０１８—０２—１９ … 实用第一 智慧密集 行通知闭。户主也能把报警系统和小区的安防系统实现 对接．在家中出现失火或被盗窃时能第一时间接通安保 处的报警系统。 号进行输出。当室内可燃气的浓度达到一定程度时会 出发单片机出现中断，烟雾传感器会结合温度传感器 进行判断是否是火灾发生，避免出现判断失误的状况 ３报警器硬件 ３．１单片控制 本设计以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为系统的核心和片， 这种单片机的指定代码能很好地兼容８０５１，运算速度 大大提高，里面内置了复位电路、外部中断以及定时 器、ＥＥＰ—ＲＯＭ等资源，户主在进行程序下载时只需要 串口电路就能实现ＩＳＰ编程，不用再使用编程器。这种 ＳＴＣ８９Ｃ５ａ单片机具有许多优势．它的运行速度超快， 性能优良，功率也较小，耗能少。比起以往的单片机而 言，这种单片机显示出了较高的性价比１３１。 ３．２传感器 报警系统的传感器能对家庭中的状况实行监控，有 着很强的防盗和防火的作用。当家里有窃贼或火灾情况 发生时．智能防火防盗报警系统能在第一时间发现并发 出警报。报警器中的各个传感器的功能不同，如火灾传 感器能检测到烟雾，判断家中是否有火情，报警器中的 红外传感器是用来检测是否有人进人家中的。 ３．２．１火灾传感器 火灾通常会给人们带来毁灭性的灾难。因此预防和 及时发现火情是重中之重。当家中失火时，室内的温度 会呈现大幅度上升，烟气弥漫。火灾传感器中含有气体 检测和温度检测两个模块，能同时对温度和气体两方面 作出判断，更加的精确。能更好地区分火灾和蒸汽的 区别。其中使用ＤＳ１８Ｂ２０进行温度的检测，传感器工 作时的电压介于３伏到５．５伏之间。能够支持多点组 网，实现多个方位和点位置的检￣ｌＪ［４１。火灾传感器的性 能比较稳定，工作环境温度范围在零下５５摄氏度到 １２５摄氏度。连接单总线和单片机时只需要很少的外围 件即可，接通后就可以得到室内各个点位置的温度数 据。这样就大大地节约了成本。火灾传感器的构造相对 简单，但测量时候的精准度很高。它工作的电路图如图 ２所示。 火灾传感器的气体检测的探头使用的是ＭＱ一２．这 种传感器用到的材料是二氧化锡，当室内出现火情时。 传感器的探头会检测到可燃气体．随之它的导电率会发 生变换，当空气中的可燃气体越来越多时，传感器的导 电率也变得很大。导电率的变化情况会转换成相应的信 ≮ 蔷 与 发生。 ｌ 图２温度传感器和单片机的接口电路图 ３．２．２红外传感器 红外传感器的功能是为了防止家中被盗窃，人体会 辐射红外线，传感器根据这一特征来检测家中是否有人 入侵。探测元件的波长在０．２到２０微米，顶端开了装 有透镜的窗Ｅ１．能用来进行专门检测人体发出的辐射信 号．将辐射信号转化为数字信号。 ３．３声光报警 家中发生突发状况时。如果户主处在离家较远的位 置，就能利用声光报警的方法在第一时问通知到小区的 保安。在最大程度上减小意外情况带来的损失。报警器 所采用的电源电压是２２０伏，单片机不能与之实现直接 相连圈。当报警系统运转的过程中会检测到超限的参数， 单片机进行信号输出导通光耦，实现光耦和负载碱用中 问继电器。使得系统的负载能力得到提升。 ３．４ ＴＣ３５ｉ通信 通信模块支持中文信息，在ＥＧＳＭ９００和ＧＳＭ１８００ 双频段工作，电源工作的直流电压是３．３伏到４．８伏之 间，能完成数据和语音的传输。利用ＡＴ命令实现双向 传输，单片机和通信模块之间的电平不兼容．因此运用 ｍａｘ２３２芯片进行电平之间的交换。 ４报警器软件 当报警器进行工作时，第一步是进行定时器和通信 模块等的初始化，通过每个传感器收集到的环境信息进 行分析和判断，设置相应的参数值。当环境中的某项数 值超出了报警器设定值，就会引起报警系统发出报警信 号。室内温度检测利用温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０：使用 ＭＱ一２烟雾传感器检查室内的烟雾状况：红外传感器监 测偷窃分子的进入等。报警的方式有现场的声光报警、 （下转第５２页） 一 实用第一 智慧密集 字的方法。并针对３种方法进行设置，这些示例可以在 Ｔｕｒｈｏ Ｃ２．０环境系统中实现。在利用ｃ语言进行该程序 【３］Ｃｌａｖｉｅｒ Ｃ．Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ Ｈｅａｌｔｈ ｉｎ Ａｌｌ Ｐｏｌｉｃｉｅｓ—Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｉｄｅａｓ Ｍａｔｔｅｒ Ｔｏｏ！Ｃｏｍｍｅｎｔ ｏｎ”Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｒｏｌｅ ｏｆ Ｐｕｂｌｉｃ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ Ａｃ— ｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｏｃｉａｌ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｓ ｏｆ Ｈｅａｈｈ ａｎｄ Ｈｅａｈｈ 设计开发时，操作者需要了解相关口令的算法，同时掌 握口令字设置在程序中的具体操作步骤，就可以正确实 现用户口令字输入保密功能。在实际开发中，判断口令 Ｉｎｅｑｕｉｔｉｅｓ”［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ Ｐｏｌｉ－ ｃｙ＆Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１６，５（１Ｏ）：６０９． ［４］Ａｌｉａｃ Ｃ Ｊ Ｇ，Ｍａｒａｖｉｌｌａｓ Ｅ Ａ．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｉｍ— ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｔｗｏ ｌｅｇｇｅｄ ｒｏｂｏｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｄｙｎａｍ— 字和输入过程中都是使用Ｃ函数进行实现的。 参考文献 ［１］Ｋｏｃｈ Ｍ，Ｔｓａｉ Ｃ Ｗ．Ｉｄｅａｓ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ－Ｂａｓｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｑｕａｌｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔｅａｃｈｅ￣ｉｎ ａ Ｆｅｄｅｒａｌｌｙ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｉｃｓ ａｎｄ ｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ Ａ．Ｉ．ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ［Ｃ］／／ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅ ｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｈｕｍａｎｏｉｄ，Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏ— ｇＹ，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ， Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．ＩＥＥＥ，２０１６：１－１０． Ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｏｎｌｉｎｅ（Ｇｅｒｍａｎｙ） 【ＪＪ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｎｌｉｎｅ Ｐｅｄａｇｏｇｙ＆Ｃｏｕｒｓｅ Ｄｅｓｉｇｎ，２０１６，６（２）：４６—６４． ［５］Ｋａｒｔｈｉｋｅｙａｎ Ｒ．Ｄｙｎａｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ＦＰＧＡ Ｉｍｐｌｅ－ ｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｈｙｐｅｒｃｈａｏｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｉｔｓ （２］Ｃｈａｌｍｅｒｓ Ｃ，Ｃａｎｅｒ Ｍ，Ｃｏｏｐｅｒ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ “Ｂｉｇ Ｉｄｅａｓ”ｔｏ Ａｄｖａｎｃｅ ｔｈｅ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｎｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ Ｓｙｎｃｈｒ０ｎｉｚａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ＰＩＤ Ｃｏｎｔｒｏｌ【Ｊ］．Ｍａｔｈｅ— ｍａｔｉｃａｌ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，（２０１７—０２— （ＳＴＥＭ）［Ｊ】．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｍａｔｈ－ ｅｍａｔｉｃｓ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，２０１７，１５（１）：２５—４３． ．１９），２０１７，２０１７（１）：１－１４． 址．址．址．址． ．‘止．址． （上接第４６页） 参考文献 电话报警等多种方法。家庭环境中没有异常时，报警系 统会一直对家里环境实行循环检测，确保家中各项环境 参数值不超标同。户主也可以设置把当前的环境参数信 息以短信的形式发送到自己手机。能实现对家庭环境的 实时监控 ［１】邵婷婷，王卓，余嘉诚．基于单片机的防火防盗报 １０４＋１０８． 警系统设计［Ｊ】．信息技术，２０１７，（０８）：１０２— ［２］李智超．多层无缝的防破坏防盗防火报警系统的设 计［Ｄ】．东华理工大学，２０１７． ［３］刘元刚，熊刚，傅宁．基于ＧＳＭ的家庭防火防盗报 警系统【ＪＪ．机械与电子，２０１７，３５（０４）：５７—６０． ［４］张秋菊，邵泽军，杜莹，白彦霞．基于单片机的家 庭防火防盗报警系统的设计【Ｊ１．电子世界，２０１７， （０８）：１７３＋１７５． ５调试系统 当报警系统的硬件设计完成后，根据产品的要求绘 制出相应的电路图，制成ＰＣＢ电路板和样机．对各个 系统进行测试。主要检测芯片电源线是否连接正确，电 源是否有漏焊，检测电源电压。通电后若有异常当在 第一时间进行断电，重新检查。系统功能中主要包括 ［５】李志远，韦吴，于博，王思婧，陈莹．基于ＭＳＰ４３０ 的厢式货车防火防盗报警装置【ＪＪ．科技创新导报， ２０１７，１４（１ １）：１２０—１２１． 了数据的显示和判断、各种报警功能等［７１。经测试后系 统工作电压稳定，能实现自动报警，复合设计要求。 ６结语 家庭防火防盗有着多方面的要求。根据实际生活中 的真实状况，针对性地设计智能化的防火防盗报警系 ［６】张猛，徐雪．智能家居防火防盗报警系统设计［Ｊ】． 通讯世界，２０１７， Ｄ４）：２４９—２５０． ［７】宁锐红，张晶，房圣，林应诚，刘姜，范洪博．智 能家居防火防盗报警系统设计【Ｊ］．价值工程， ２０１６，３５（２８）：７７—７９． 统。设计中综合考虑了各种意外情况．利用了各种先进 的网络技术，对报警系统中相应的功能进行完善。报警 系统能实现实时显示和远程控制等多种功能，经过测试 符合现代家庭防火防盗的需求。 蔷 与