基于AT89C2051和RFID的封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

劉恒祥

（陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院　陜西　咸陽(yáng)　712000）

基于AT89C2051和RFID的封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

劉恒祥

（陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西咸陽(yáng)712000）

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)解決封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全問(wèn)題的重點(diǎn)在于做好防盜和防火災(zāi)兩項(xiàng)工作。著眼解決好防盜和防火問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)了運(yùn)用RFID身份認(rèn)證技術(shù)督促倉(cāng)儲(chǔ)安保人員落實(shí)巡查制度，綜合運(yùn)用無(wú)線(xiàn)傳輸、視頻監(jiān)控、煙霧傳感、紅外探測(cè)和聲音報(bào)警等多項(xiàng)安防技術(shù)為一體的封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合了多種成熟的探測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)、傳輸技術(shù)，系統(tǒng)成本較低，技術(shù)難度較小，通用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

倉(cāng)儲(chǔ)安全；單片機(jī)；RFID；ZLG500B；nRF24L01

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)日益發(fā)揮出巨大的作用。與此同時(shí)，封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全問(wèn)題也日益受到人們的關(guān)注。從有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全主要來(lái)自?xún)煞矫嫱{：一是盜竊，二是火災(zāi)［1-6］。因此，要保證封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全，從防盜來(lái)看，一是要加強(qiáng)倉(cāng)儲(chǔ)安保人員責(zé)任心，落實(shí)好巡查制度；二是要完善倉(cāng)儲(chǔ)安全防范設(shè)施，使之具備多方式全天候防盜監(jiān)控功能。從防火災(zāi)來(lái)看，主要是要實(shí)現(xiàn)火情發(fā)現(xiàn)與報(bào)警措施。鑒于此，研究提出了一種采用AT89C2051和RFID為主，綜合運(yùn)用多種安防技術(shù)為一體的封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全系統(tǒng)。

1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要由安防監(jiān)控中心（上位機(jī)）和前置監(jiān)控（下位機(jī)）構(gòu)成。在前置監(jiān)控中，RFID識(shí)別單元完成倉(cāng)儲(chǔ)安保人員巡查考勤功能；視頻監(jiān)控單元、煙霧傳感器、紅外探測(cè)單元、聲音報(bào)警單元實(shí)現(xiàn)防火防盜綜合預(yù)警功能；遠(yuǎn)程傳輸單元主要完成監(jiān)控信息的上傳功能。安防監(jiān)控中心主要完成遠(yuǎn)程配置前置監(jiān)控；接收前置監(jiān)控傳回的巡查考勤數(shù)據(jù)和其他安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)庫(kù)方便日后回調(diào)［7-10］。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2　系統(tǒng)運(yùn)行

2.1系統(tǒng)初始化

設(shè)置兩種方式進(jìn)行系統(tǒng)初始化。一是安防監(jiān)控中心發(fā)布系統(tǒng)初始化命令，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸單元傳輸給前置監(jiān)控主控芯片；另一種是系統(tǒng)管理員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)前置監(jiān)控進(jìn)行初始化操作。接收到系統(tǒng)初始化命令后，前置監(jiān)控主控芯片對(duì)RFID識(shí)別單元、視頻監(jiān)控單元、煙霧傳感器、熱釋紅外傳感器、遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鳌⒄饎?dòng)傳感器、聲響傳感器以及聲音報(bào)警單元進(jìn)行自檢，收到工作正常信號(hào)后，設(shè)置各監(jiān)控單元為布防狀態(tài)，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行［11］。

2.2巡查考勤

當(dāng)熱釋紅外監(jiān)控單元發(fā)現(xiàn)有人員接近時(shí)，啟動(dòng)視頻監(jiān)控單元，開(kāi)始拍攝現(xiàn)場(chǎng)錄像。同時(shí)遠(yuǎn)程傳輸單元傳輸現(xiàn)場(chǎng)圖像，并向安防監(jiān)控中心發(fā)出警報(bào)信號(hào)。如果是倉(cāng)儲(chǔ)安保人員巡查，一旦進(jìn)入前置監(jiān)控工作范圍內(nèi)，首先安保人員需要通過(guò)RFID讀寫(xiě)設(shè)備驗(yàn)證身份，此時(shí)前置監(jiān)控通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸單元將將巡查人員身份信息和視頻監(jiān)控圖像傳回安防監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)考勤功能［12］。

2.3盜情火情預(yù)警

在系統(tǒng)工作中，由熱釋紅外監(jiān)控、震動(dòng)傳感器、聲響傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)非法侵入的預(yù)警，由煙霧傳感器、遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鲗?shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的預(yù)警，一旦發(fā)生盜情或者火情，立即發(fā)出聲音報(bào)警，同時(shí)遠(yuǎn)程傳輸單元向安防監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信息。

3　系統(tǒng)主要硬件選擇及電路設(shè)計(jì)

3.1ZLG500B讀寫(xiě)模塊

ZLG500B讀卡模塊采用超小型、超大規(guī)模集成電路封裝，集成了PCB天線(xiàn)，提供了一個(gè)UART接口（CMOS電平），可受控于上位機(jī)微處理器。頻率13.56 MHz，支持MIFARE系列無(wú)線(xiàn)智能卡，可以較好地滿(mǎn)足系統(tǒng)需要［13-14］。電路設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示。

3.2無(wú)線(xiàn)傳輸單元

選擇nRF24L01無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。該芯片具有成本低、可靠性高、外圍設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。該芯片工作電壓范圍為1.9～3.6 V，超過(guò)將燒毀芯片，推薦電壓為3.3 V。因此，在電路設(shè)計(jì)中需要穩(wěn)壓電路，在此選用AMS1117—3.3作為穩(wěn)壓芯片［15］。電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示。

圖2　ZLG500B讀卡模塊電路設(shè)計(jì)原理圖

圖3　nRF24L01無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片電路設(shè)計(jì)原理圖

3.3煙霧傳感器

選用MQ-2。它適用于液化氣、丁烷、丙烷、酒精、煙霧等的探測(cè)。其探側(cè)范圍300～10 000 pprnm；響應(yīng)時(shí)間≦10 s。MQ-2為模擬信號(hào)輸出，因此需要將輸出信號(hào)連接到ADC0832轉(zhuǎn)換的ch0通道完成A/D轉(zhuǎn)換。電路設(shè)計(jì)原理圖如圖4所示。

圖4　煙霧傳感器電路設(shè)計(jì)原理圖

3.4紅外傳感器

系統(tǒng)中每個(gè)前置監(jiān)控設(shè)置2路紅外傳感器，其中一路為熱釋紅外監(jiān)控，調(diào)節(jié)其波長(zhǎng)為人身紅外輻射波段，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的監(jiān)控；另一路為遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鳎饕脕?lái)探測(cè)火源或其他一些波長(zhǎng)在760～1100納米范圍內(nèi)的熱源，探測(cè)角度60度，工作溫度為-25～85℃。電路設(shè)計(jì)原理圖如圖5所示。

圖5　遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅麟娐吩O(shè)計(jì)原理圖

4　結(jié)束語(yǔ)

做好封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)安全工作，關(guān)鍵在于抓住影響其安全的主要問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)主要應(yīng)解決好安全巡查與防盜防火等問(wèn)題。基于此，研究設(shè)計(jì)了綜合利用RFID識(shí)別技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、煙霧傳感器、熱釋紅外傳感器、遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鳌⒄饎?dòng)傳感器、聲響傳感器等傳感技術(shù)對(duì)封閉式大型倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)安全布控，可以有效地解決其安全問(wèn)題。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于融合多種成熟的探測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)、傳輸技術(shù)，系統(tǒng)成本較低，技術(shù)難度較小，通用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

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The design and research of enclosed storage security system based on AT89C2051 and RFID

LIU Heng-xiang
（Shaanxi Post and Telecommunication College，Xianyang 712000，China）

We found that the key to solve the problem of enclosed storage security lies in two for anti-theft and fire prevention work.In order to solute of guard against theft and fire prevention，we design using RFID authentication technology supervise warehouse security personnel to carry out the patrol system，the integrated use of wireless transmission，video monitoring，smoke sensor，the infrared detection and voice alarm and so on many security technology as one of the enclosed storage security system.This system combines several mature detection technology、sensor technology、transmission technology.It has low system cost and smaller technical difficulty and strong commonality and strong economic value and practical value.

storage security；MCU；RFID；ZLG500B；nRF24L01

TN791

A

1674－6236（2016）16-0171-03

2015-12-02稿件編號(hào)：201512019

陜西省教育廳專(zhuān)項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目（14JK2024）

劉恒祥（1982—），男，山東煙臺(tái)人，碩士，講師。研究方向:軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)通信。