基于物聯網的智能樓宇監控系統設計

袁開鴻

（湖南鐵道職業技術學院 湖南 株洲 412001）

基于物聯網的智能樓宇監控系統設計

袁開鴻

（湖南鐵道職業技術學院 湖南 株洲 412001）

介紹一種基于物聯網的智能樓宇監控系統的設計。介紹了智能樓宇監控系統中的煙霧傳感器、玻璃破碎傳感器、人體紅外傳感器等，以物聯網為基礎，介紹其硬件設計和軟件設計，通過實驗驗證，本設計達到了設計要求，能實現樓宇的智能控制。

物聯網；煙霧傳感器；紅外傳感器；樓宇監控系統

隨著信息化社會的發展，電信和互聯網新技術推動了人類文明的巨大進步。物聯網技術正在一步步的改變著我們的生活，人們對數字化家居控制系統提出了一系列的要求，人們希望可以通過手機或電話在任何時候、任意地點對家中的任意電器進行遠程控制[1-3]。本論文設計的基于物聯網的智能樓宇監控系統以此為出發點，能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現代生活。

1 系統原理

本系統采用SM8952AC25P作為主控器件，硬件由單片機核心處理模塊，存儲器模塊、傳感器模塊、數據處理模塊、藍牙模塊、顯示報警模塊等組成。軟件由單片機應用系統實現其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成[5-6]。

本系統最核心的部分在于傳感器的模塊以及通信的藍牙模塊。傳感器模塊主要采集系統監控需要的信號，煙霧傳感器主要負責家居火災監控，通過對煙霧的信號采集，轉換為電路系統可以處理的電信號，從而可以達到檢測煙霧火災的目的，此外玻璃破碎傳感器可以檢測玻璃在破碎情況下發出的高頻信號，將此信號進行轉換可以監控是否有人破玻璃入室，當然此傳感器要靠近被保護的玻璃，并且遠離一些尖銳聲音產生的物體，避免誤報。人體紅外熱釋電傳感器就是檢測人體的闖入。藍牙模塊電話遠程控制是基于電話交換網絡的國際雙音頻通信標準DTMF通信方式，程控交換信令作為系統控制命令，采用MT8870雙音頻編解碼電路實現，控制系統可以通過它識別來自電話程控交換機的網絡控制信號，而短消息發送部分則是采用基于SIEMENS TC35 GSM模塊TC35 modem 和MAX3238等器件構成的移動終端的硬件電路等來完成。

整個系統的工作流程圖如圖1。

圖1 系統工作流程圖Fig. 1 System work flow chart

2 硬件系統設計

2.1 MCU模塊電路設計

系統MCU采用STC89C52，其主要的資源如下：

1)兼容MCS51指令系統

2) 8k可反復擦寫(大于1 000次）Flash ROM；

3) 40個雙向I/O口；

4) 256x8bit內部RAM；

5) 3個16位可編程定時/計數器中斷；

6) 時鐘頻率 0～24 MHz；

7) 2個串行中斷，可編程UART串行通道；

8) 2個外部中斷源，共8個中斷源；

9) 2個讀寫中斷口線，3級加密位；

10) 低功耗空閑和掉電模式，軟件設置睡眠和喚醒功能；

2.2 NIS-09C型煙霧傳感器

在消防管理、安全防范系統中，煙霧傳感器的應用非常廣泛。煙霧傳感器的主要作用就是將煙霧信號轉換為電路能夠識別的電信號，通過系統，將與煙霧信號對應的電信號進行處理，當有信號產生時，通過聲光或者短信發出報警信號。由于煙霧產生的時刻，一般方向是向上的，所示在電路設計時，一般將傳感器安裝在比較靠上的位置。當然，為了控制火災等的發生，一般將傳感器安裝在比較容易出現災情的場所，比如廚房等處。

NIS-09C型煙霧傳感器具有靈敏度調節端口，可以根據不同的條件，來設置不同的探測靈敏度。比如在容易發生火情的地方或者場所，一般設置的靈敏度比較高，此外家庭控制器還可以根據是否有人在家，調節感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。

2.3 FG1625T玻璃破碎探測器

玻璃破碎探測器是利用壓電陶瓷片的壓電效應而制成。當玻璃破碎的時刻，由于其聲音與人走路或者說話的聲音頻率不一樣，玻璃破碎探測器正是針對玻璃破碎聲音時刻的頻率進行檢測，通過窗口特性，抑制其他頻率段的聲音信號，從而能夠很好的實現對其識別。

本論文采用的FG1625T型號玻璃破碎探測器。它的設計采用的特殊的設計，能夠提供快速反應和更強的防誤報的能力。而且可能根據玻璃的厚度和面積，人為的調節傳感器的靈敏度，增加了兩個模糊控制的開關，以適應不同的環境，靈敏度的選擇具有四級，檢測范圍可以根據其靈敏度的變化而進行改變。此外，本傳感器在便于安裝使用上，增加了控制測試和中心走線，安裝非常方便。

玻璃破碎探測器要盡量靠近所要保護的玻璃，盡量遠離噪聲干擾源，減少誤報警。此外，如有人蓄意破壞線路或者設備，使得線路發生短路或者斷路，人為的敲打等都會使得傳感器發出報警信號并顯示故障的信息。

2.4 人體紅外傳感器

人體紅外傳感器是一種紅外熱釋電傳感器，可以探測靜止人體發出的紅外線。它由透鏡、感光元件、感光電路、機械部分和機械控制部分組成。只要人體發出的紅外線在傳感器感應的范圍內，不管是移動還是靜止，感光元件都可產生極化壓差，其電壓差經過感光電路，輸出與人體存在的識別信號，從而達到探測人體的目的。此紅外熱釋感應器可應用于人體感應控制方面，并實現紅外防盜和紅外控制一體化，擴大了人體紅外熱釋感應器的應用范圍。

3 系統軟件設計

本系統的整個軟件設計包括上位機和下位機兩個部分：上位機的用戶登錄界面和用戶管理界面如圖2和圖3所示。

下位機設置端口的設計界面如圖4所示。物聯網管理系統的設計界面如圖5所示。

圖2 管理系統登錄界面Fig. 2 Management system login screen

圖3 用戶管理登錄界面Fig. 3 User Management login screen

圖4 下位機設置設計界面圖Fig. 4 Set lower machine interface design

圖5 物聯網管理系統設計界面Fig. 5 Objects networking Interface Management System Design

4 結 論

電路通過軟硬件的設計與聯調，經過試驗測試,系統到達設計要求,實現了樓宇的智能控制。

[1]劉英德.基于以太網的智能樓宇控制系統開發[J].煤炭技術.2012,31(3):157-159.

LIU Ying-de,Ethernet-based intelligent building control system development [J].Coal technologies.2012,31(3):157-159.

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[3]成龍.智能建筑樓宇控制欲系統集成技術[M].北京：中國建筑工業出版社,2004.

[4]張英.基于LonWorks技術的樓宇自控系統及其集成研究[D].重慶：重慶大學,2005.

[5]梁里金.OPC技術在自動化監控系統中的應用[J].計算機應用.2004,24(2):69-71.

LIANG Li-jin.OPC technology in the automation control system application [J].Computer Applications.2004,24(2):69-71.

[6]徐繼寧.范譯濤.基于OPC技術的智能樓宇控制系統的研究與設計[J]. 冶金自動化增刊. 2007,32(2):372-374.

XU Ji-ning.FAN Yi-tao.Based on OPC technology intelligent building control system research and design [J].Metallurgical Automation Supp. 2007,32(2):372-374.

Objects networking based intelligent building control system design

YUAN Kai-hong
（Hunan Railway Professional Technology College,Zhuzhou412001,China）

Introduction of a Objects networking based intelligent building control system design. Describes the intelligent building control system smoke sensors, glass break sensors, infrared body sensors, etc., to the basis of things, introduces its hardware and software design, verified by experiments, the design meets the design requirements, to achieve intelligent buildings control.

objects networking; smoke sensors; infrared sensor; building monitoring system

TN91

A

1674-6236(2014)07-0135-02

2013-07-18稿件編號201307148

袁開鴻(1964—)，男，湖南株洲人，講師。研究方向：應用電子技術、計算機技術。