智能家庭監控報警系統的設計

張苗苗 溫艷 王英晟

【摘要】設計了智能家庭監控報警系統以實現對家居安全的實時監控。系統采用了單片機技術、WIFI、藍牙和GSM/GPRS網絡進行設計，能夠通過手機接受報警信息和遠程指令;同時引入多種傳感器和繼電器實現了對家中基本情況、安全隱患等的遠程控制。實驗結果表明，所設計的系統能夠實現安全、便捷的智能家居遠程監控，具有較高的可用性和可靠性。

【關鍵詞】智能家居;遠程控制;GSM;WIFI

Abstract：An intelligent home monitoring was designed to achieve real-time monitoring.The system adopts microcomputer technology，WIFI，Bluetooth and GSM/GPRS network to design.It can receive alarm information and remote instruction by phone.Many sensors and relays are used to achieve the remote control of the basic situation，safety in the home.It shows that the system is safe，convenient，and has high availability and reliability.

Keywords：intelligent home Furnishing;remote control;GSM;WIFI

1.引言

21世紀是信息化的時代，各種電信和互聯網新技術推動了人類文明的巨大進步。舒適、方便、安全的家居生活是社會發展的方向，智能家庭監控報警系統能夠對家里的電源、家庭環境進行控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現代生活。智能家庭監控報警系統利用先進的計算機技術、網絡通訊技術、傳感器技術、將與家居生活有關的各種子系統，有機地結合在一起，通過統籌管理，讓家庭生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外界保持信息交換暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效的預防災害的發生，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節約資金。

本文介紹的智能家庭監控報警系統包括視頻監控、溫濕度、煙霧、火焰、無線藍牙于一體，系統各個模塊的狀態實時的在液晶顯示屏上顯示，包括時間、室溫、濕度、手機接收數據、煙霧報警等，真正實現智能管家模式，將家中一切不安全的隱患掌握于個人手中。繼電器組實現對家中各部分電源進行開關控制、視頻使用WIFI傳輸到電腦上，實現實時監控家庭環境的功能。

2.系統的整體設計

如圖1所示，本系統采用的主控芯片是STMF103ZET6單片機[1-3]，系統采用UCOS-II，圖形顯示采用UCGUI，顯示模塊采用2.8寸液晶模塊帶觸摸功能實現，設計的過程充分利用了各個模塊與單片機的標準接口，根據單片機良好的控制性能完成了報警信號采集和分析、各模塊控制和通信、信號處理、數據顯示、與計算機通信以及視頻監控等功能。

圖1 智能家庭監控報警系統方案設計

該系統由遠程控制和報警系統兩大模塊組成[4]，控制部分以主控制芯片STMF103ZET6為系統控制中心，以繼電器組控制總電源、廚房電源、客廳電源、臥室電源;報警部分煙霧傳感器信號、溫濕度傳感器信號、可燃氣體泄漏傳感器信號、火焰傳感器信號以及有人出入房間信號等，對信號進行分析，根據用戶設定情況通過藍牙或GSM短消息平臺向用戶發出報警信息或進行現場防盜報警等;利用WIFI模塊與PC連接。

3.硬件設計

3.1 溫濕度傳感器

濕度傳感器將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉換和加熱器等功能集中到一起，在同一芯片上集中。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉換成電信號，該電信號首先進入微弱信號放大器進行放大;然后進入A/D轉換器;最后經過二線串行數字接口輸出數字信號。

3.2 煙霧傳感器

煙霧傳感器就是通過監測煙霧的濃度來實現火災防范的，煙霧報警器內部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術先進，工作穩定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統中，性能遠優于氣敏電阻類的火災報警器[5]。

3.3 火焰傳感器

火焰傳感器是專門用來監測火源的傳感器，傳感器對火焰特別靈敏。因為紅外線對對火焰非常敏感，所以使用紅外線接受管來檢測火焰，然后把火焰的大小轉化為高低變化的電平信號，傳輸到中央處理器中，中央處理器根據電平信號的變化做出相應的處理措施[6]。

圖2 系統工作流程

3.4 防盜傳感器（入侵檢測）

入侵檢測主要指住宅周界防護，是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器;家里有人時，住宅周圍防護的防盜報警設備撤防。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備設防。當有非法侵入時，家庭控制器發出聲光報警信號，并短信通知家人。

4.軟件設計

整個系統軟件開發采用模塊化設計方案，具體可分為6個部分：主程序模塊、傳感器模塊、視頻監控模塊、繼電器模塊、顯示模塊、接收模塊，具體系統軟件設計如圖2所示。系統工作流程如圖3所示。

圖3 系統軟件結構圖

5.結束語

系統采用STMF103ZET6作為主控中心。在設計本系統時，需要利用各種接口標準和STMF103ZET6進行連接，再經過STMF103ZET6進行數據處理，實時監控。用單片機來實現智能家庭監控報警系統不但具有采集控制方便、簡單、靈活等優點，而且可以大大提高各模塊和芯片的協調性，從而大幅度提高系統的可利用性。此次系統設計統正是把傳感器模塊、繼電器模塊、顯示模塊、PC模塊和手機模塊與STMF103ZET6單片機有機的結合起來。并且實現了藍牙、WIFI輸送信號功能，為監控家居設備提供了良好的基礎。系統的網絡化功能可以提供家庭電源控制、溫濕度控制、煙霧控制、火焰控制、防盜報警、手機遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段。使生活更加安全、舒適和方便。

參考文獻

[1]萬福君.單片微機原理系統設計與應用[M].合肥：中國科技大學出版社，2001.

[2]洪志剛.單片機應用系統設計[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]李廣弟.單片機基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[4]羅杰.電子線路設計.實驗.測試（第四版）[M].華中科技大學出版社，2008.

[5]趙負圖.新型傳感器集成電路應用手冊[M].人民郵電出版社，2009.

[6]王維榮.電工電子技術——電工技術與計算機仿真[M].上海：上海交通大學出版社，2011.

基金項目：宿州學院省級大學生創新創業訓練計劃（編號：201310379060）;宿州學院煤礦機械與電子工程研究中心開放課題資助（編號：2014YKF14）。