對一款農村全方位防盜器的研究設計

翟龍濤　王海曉　張　勝　褚清梅（德州學院　機電工程學院，山東　德州　253023）

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對一款農村全方位防盜器的研究設計

翟龍濤王海曉張勝褚清梅
（德州學院機電工程學院，山東德州253023）

現階段，農村盜竊現象日趨嚴重，入室盜竊財物、糧食、牲畜等事件時有發生，為此，研制了農村全方位防盜器這款產品，用以解決現階段農村安防方面存在的不足。

農村；防火防盜；防盜器

在當前城市安防措施較為完善的大環境下，一些不法分子將盜竊目光轉向了安防措施較差的農村，入室盜竊牛羊、財務及糧食等事情時有發生，嚴重影響了農民的生產生活及社會穩定，成為了新農村發展的不和諧音符。而針對目前農村火災頻發的現象，農村全方位防盜器在防人盜的基礎上增加了防火盜這一功能，是居家生活的好幫手。

1　研制背景及意義

現階段，農村盜竊案件頻頻發生，尤其在秋收的農忙季節及春節前后。而隨著社會的發展，青壯年男子外出務工現象也日趨嚴重，留下的都是一些較為弱勢的群體，對于防盜問題更是有心無力。由于農村涉面廣，盜竊事件突發，加上基層派出所警力不足，使得原本就盜竊事件頻發的農村更是雪上加霜。同時，受當前農村生活方式的限制，家家戶戶主要以燒柴來取暖、做飯，因而在房屋的周圍堆積了大量的柴火，稍有不慎，將會引發火災，尤其是在無人知曉的情況下，任憑火焰恣意蔓延，如此一來，將給戶主帶來不可預知的損失。基于以上原因，研制了這款農村全方位防盜器，用于解決防火、防盜問題。

2　農村全方位防盜器的防盜環節

農村全方位防盜器打破了傳統防盜器功能單一的不足，是一款集防火防盜于一身的多功能新型防盜器。其主要是根據盜賊入侵方式和農民生活方式而設計的，因現階段防盜門技術趨于成熟，破門而入可能性不大，所以其入侵方式主要以翻墻而入為主，而這款農村全方位防盜器正好彌補了院墻安防方面的不足。在院墻上固定一塊與院墻等長等寬的木板，木板下的兩端及中間安裝有壓力傳感器，壓力傳感器最終與單片機相連，當有人欲翻墻而入，勢必會觸動木板使木板壓力發生變化，最終引發壓力傳感器的電平發生變化，達到報警器聲音報警和GSM短信模塊電話報警的效果，可及時通知戶主，避免造成損失［1］。

此外，對于家中養有牛羊等大型牲畜的人家，一旦牲畜被盜，損失將異常慘重。針對此，防盜器的紅外避障傳感器可以解決這一問題，在牲畜活動范圍內安裝紅外避障傳感器，通過調節傳感器的檢測范圍，使其與牲畜的活動范圍相適應，用于檢測牲畜的有無，當牲畜在其活動范圍內時，傳感器處于正常狀態，一旦離開了其活動范圍，傳感器的電平會發生變化，開啟報警線路進行報警。

3　農村全方位防盜器的防火環節

對于農村院墻內外側堆積柴火而存在的隱患，在院墻上安裝有火焰傳感器，火焰傳感器也與單片機相連，發生火災時由單片機控制的火焰傳感器檢測到信號，傳遞火災信息給戶主，起到及時滅火的效果。

4　系統簡介

該套系統以STC12C5A60S2單片機為控制中心，通過對院墻上的壓力傳感器和安裝在牲畜活動范圍內的紅外避障傳感器進行控制，當檢測到有人翻墻盜竊時，壓力傳感器的信號發生變化，將變化的信號傳遞給單片機，引發報警器報警，同時GSM短信模塊撥打報警電話給戶主；在牛羊等大型牲畜活動范圍內安裝紅外避障傳感器，一旦牲畜脫離正常活動范圍，則會導致傳感器的電平發生變化，引發報警模塊進行工作。系統的工作原理圖如圖1所示。

圖1　報警器的系統工作原理圖

4.1STC12C5A60S2單片機

STC12C5A60S2單片機具有超強的抗干擾能力，可以兼容傳統的8051型的單片機。但是，運行速度卻是傳統單片機的8～12倍，其內部集成了MAX810專用復位電路，2路的PWM、8路的高速10位A/D轉化，非常適合作為該系統的控制中心。

4.2壓力傳感器

主要是由磷酸二氫銨、石英和酒石酸鉀鈉等壓電材料組成。由于石英是一種天然的晶體，而在天然晶體中存在著壓電效應，而壓力傳感器的工作原理就是壓電效應。所以，壓力傳感器不適用于靜態測量，而在該系統中盜賊通過對木板的作用，進而對壓力傳感器進行作用力后，這一過程完全處于動態中，恰好符合該系統的設計要求，所以選用壓力傳感器對盜賊是否入侵進行判斷。

4.3報警器

該模塊可以將壓力傳感器所檢測到的電信號轉化為人為可聽的聲音信號，報警器發出的聲音在震懾盜賊的同時，還可以及時通知戶主或者鄰居。報警器的聲音報警和GSM模塊的電話報警的結合，是該系統的一大報警保障。

4.4GSM短信模塊

對于電話報警功能，選用SIM900A模塊作為載體，通過檢測模塊所檢測到的信息對是否報警進行判斷。SIM900A模塊兼容3.3V的單片機和5.5V的單片機，而在該系統中選用的是5V的單片機，所以符合設計的要求。

4.5紅外避障傳感器

該傳感器的原理是利用物體的反射性質，在工作狀態時紅外避障傳感器會發射出紅外線，當距離無窮遠時，紅外線會隨著距離的增加而逐漸減弱，最后消失；當遇到障礙物時，紅外線會被阻礙，經反射后被傳感器的接收管接收，進而輸出0、1電平的變化。利用該傳感器的特性，可用于對周圍環境的檢測。在正常狀態時，IO口輸出的電平是高電平；當檢測到目標時，電平會由高電平變為低電平。將其安裝在牛、羊等大型牲畜的活動范圍內，安全狀態時使紅外避障傳感器發射的紅外線可以被牛、羊等牲畜反射，輸出低電平；而當牛、羊等牲畜脫離了其應在的范圍時，紅外避障傳感器的電平會由低電平變為高電平，當電平發生變化時可觸發報警線路進行報警。

4.6火焰傳感器

擁有60°左右的探測角度，通過感知火焰的輻射強度，可對環境的火焰情況進行檢測，3.3～5.0V的工作電壓，可直接由單片機進行控制。

5　農村全方位防盜器的系統保障

農村全方位防盜器主要由STC12C5A60S2單片機、壓力傳感器、火焰傳感器、紅外避障傳感器、報警器及GSM短信模塊等電路元件組成，由太陽能電池板供電，蓄電池儲電，另外由太陽能控制器控制蓄電池存儲電量的多少，當蓄電池處于未飽和狀態時，太陽能電池板產生的電量會不斷地運往蓄電池中，直至充滿為止。當蓄電池處于飽和狀態時，太陽能控制器則會阻斷電池板與蓄電池之間的電量運輸，起到保護作用。一旦遇到連續陰雨天，會導致太陽能供電不足，這時則由家用電提供裝置的運行動力。

6　農村全方位防盜器的優勢

農村全方位防盜器的報警信息以雙重報警為保障，使警報信號能夠及時發送出去。該套系統不僅打破了現有防盜器的功能單一、價格昂貴的現狀，而且體現了節能環保的精神，符合可持續發展的理念。基于當前農村人口比例大，且限于現存市面上防盜器具有的種種弊端，使得現有防盜器的銷售不甚樂觀，所以農村全方位防盜器占有極大的市場空間，全方位防盜器以新農村建設為依托，增強可持續發展的能力與整體競爭力，為老百姓的生產生活提供保障，是未來新農村發展的優選防盜產品。

［1］劉航宇，劉智.無線遙控式農用大牲畜防盜器［J］.實用電子制作，2006（2）：11-13.

Research and Design of a Full Range of Security in Rural Area

Zhai LongtaoWang HaixiaoZhang ShengZhu Qingmei
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Dezhou University，Dezhou Shandong 253023）

At the present stage，the rural theft phenomenon is becoming more and more serious.Burglary，theft of property，grain，livestock and other incidents have occurred from time to time.For this reason，the rural omnibearing anti-theft device was designed，which was used to solve the rural security problem existing at the present stage.

rural area；fire prevention and security；burglar alarm

TP21

A

1003-5168（2016）04-0069-02

2016-03-20

翟龍濤（1993-），男，本科，研究方向：新能源開發與利用；董玲（1982-），女，碩士，講師，研究方向：自動化。