智能家庭報警系統(tǒng)的設計

【摘 要】本論文作者提出了一種基于GPRS的智能家庭報警系統(tǒng)，在系統(tǒng)中綜合了傳感器技術、GPRS通信模塊、無線傳輸技術、單片機技術等。通過傳感器檢測到各種報警信號，通過無線方式傳送給報警模塊，報警模塊收到報警信號后，在驅動報警器的同時，通過GPRS模塊將報警信號發(fā)至用戶的手機。除此之外，如果收到的是紅外報警信號，啟動攝像模塊拍攝圖片并保存供警方查詢。

【關鍵詞】傳感器 GPRS模塊 報警 無線傳輸

【中圖分類號】TU89 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）07－0005－02

一 引言

隨著生活水平的提高，特別是物質生活水平的不斷提高，科學技術的進步和普遍應用，進一步推動了智能化家庭的建設步伐，家庭安全技術防范系統(tǒng)已經從本地向遠程監(jiān)控發(fā)展，從社會的周邊防范向家庭內部防控逐漸靠攏，家庭安全報警系統(tǒng)在人們對美好生活的追求中迅速崛起，已從簡單化、局部化向智能化、集成化方向發(fā)展。目前市場上常見的防盜報警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號、以太網、集群系統(tǒng)等。就目前的現狀而言，智能家庭報警系統(tǒng)尚未步入平常人家，主要原因有三點，其一是價格昂貴，其二安裝較復雜，其三報警系統(tǒng)的功能尚不完善。但是人們對于家庭安全防護的需要從未停止過。因此本系統(tǒng)的最終目的在于設計出價格便宜、功能齊全且安裝方便的智能報警系統(tǒng)，其應用前景及帶來的經濟效益不可估量。

二 系統(tǒng)的總體結構

本系統(tǒng)將GPRS通信模塊和嵌入式系統(tǒng)的硬軟件、無線傳感器網絡有機地結合起來，從而實現了小區(qū)家庭的安全防護功能。無線傳感器網絡是由大量傳感器節(jié)點通過無線通信技術自組織構成的網絡，在無線傳感器網絡系統(tǒng)中，每一個傳感器節(jié)點都具有無線通信功能，各個測點的傳感器單元對此處的參數進行測量，并組成一個無線網絡，將測量的數據以無線方式送給監(jiān)控中心。本系統(tǒng)采用單層結構的無線傳感器網絡，包括一個匯聚節(jié)點和多個子節(jié)點。系統(tǒng)的總體結構框圖如圖1所示。

三 硬件設計

在本系統(tǒng)中，由紅外線傳感器、火災煙感傳感器、煤氣泄露傳感器形成傳感器網絡的子節(jié)點，子節(jié)點將采集到的數據通過無線方式發(fā)送至匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點對采集到的數據進行分析處理，從而將報警信息通過GPRS通信模塊發(fā)送至用戶的手機。

在系統(tǒng)中的單片機可以采用MSP430系列單片機，它是一種新型的16位單片機，主要特點就是功耗小、速度快，主要開發(fā)語言是C。由于系統(tǒng)運行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0～LPM4）。在等待方式下，耗電為0.7uA，在節(jié)電方式下，最低可達0.1uA。因此在本系統(tǒng)中選用MSP430系列單片機非常合適。因為考慮到在系統(tǒng)運行過程中，有保存圖片的要求，所以在系統(tǒng)中增加了Flash存儲器，擴展了單片機片外存儲空間。

在系統(tǒng)中的無線發(fā)射接收模塊可采用CC2420。CC2420是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4標準的射頻收發(fā)器。該器件包括眾多額外功能，是第一款適用于ZigBee產品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF 03技術，以0.18um CMOS工藝制成只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。利用此芯片開發(fā)的無線通信設備支持數據傳輸率高達250kbps可以實現多點對多點的快速組網。

同時在系統(tǒng)中增加數字攝像模塊，本設計可選用ZM460數字攝像模塊。ZM460數碼相機模塊是一種內置JPEG壓縮功能的數字輸出的嵌入式攝像設備模塊，能夠輸出完整的JPEG文件。并且有多種接口方式，具有休眠功能，在休眠狀態(tài)下電流<1mA典型應用。該攝像模塊集攝像頭、視頻捕捉單元、數字壓縮單元、數據編碼單元于一體，特別適用本設計。當系統(tǒng)檢測到有紅外報警信號時，通過單片機啟動攝像模塊拍攝圖片，并將圖片存儲的同時發(fā)送至用戶的手機，同時也為后續(xù)的警方調查提供資料。

在系統(tǒng)中還通過GPRS模塊將報警信號及時通過GPRS網絡發(fā)送至用戶的手機。在本系統(tǒng)中我們采用MC35i模塊。MC35i是Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊，可以快速安全可靠地實現系統(tǒng)方案中的數據、語音傳輸、短消息服務（Short Message Service）和傳真。MC35i的GPRS模塊永久在線功能提供了最快的數傳速率。體積小巧、功耗低，能提供數據、語音、短信、傳真功能，可廣泛用于遙感測量記錄傳輸、遠程信息處理、電話。

四 結論

隨著人們生活水平的不斷提高和安全防范意識的逐步增強，人們開始越來越關心自己的居住環(huán)境，不僅要求家居環(huán)境的人性化和舒適化，而且對智能化和安全性也提出了更高的要求，家庭報警系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的一個重要組成部分，其性能的好壞直接關系到整個智能家居系統(tǒng)的好壞。隨著GPRS技術的出現和成熟，通信網絡的日益完善，無線通訊穩(wěn)定性的進一步提高，使得GPRS技術在各領域的應用條件已基本成熟。在本項目中設計的基于GPRS的智能家庭報警系統(tǒng)，將GPRS技術與家庭智能安全系統(tǒng)結合起來，構成家庭物聯(lián)網，將有著廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

［1］楊東.家庭智能化安全防范系統(tǒng)分析與運用［J］.科技咨訊，2006（24）：7

［2］居滋培等.無線傳感器網絡節(jié)點的硬件設計［J］.上海理工大學學報，2009（6）：609～612

［3］余永輝.基于CC2420的無線傳感器網絡節(jié)點低功耗研究［J］.電視技術，2009（5）：73～75

［4］陳威.基于ATmega128與GSM的家庭報警系統(tǒng)的設計與實現［J］.設計與應用，2009（6）：56～58

〔責任編輯：李錦雯〕