住宅小區智能安防系統設計

史兆強，劉陽，李雷，鐘光良

（河南科技學院機電學院，新鄉　453003）

住宅小區智能安防系統設計

史兆強，劉陽，李雷，鐘光良

（河南科技學院機電學院，新鄉453003）

0　引言

隨著城鎮化的不斷推進，智能小區在現代科技的支撐下得到了快速的發展。住戶的安防方面，科技的進步也造成盜竊作案手段日益高明；另外，每年因燃氣泄漏、火災而造成的家庭財物損失也嚴重危害著個人、社會的安全。為了應對新形勢下的安防挑戰［1］，本文設計了一種家庭防盜、防火、檢測燃氣泄漏的報警器。該報警系統使用傳感器采集信號，經過單片機的相應處理，無線傳送數據，控制聲光報警電路和GSM模塊開始報警。接收終端設計有兩種方案：針對個體用戶，報警短信接收終端采用手機，即將報警短信接收號碼設定為戶主手機號。針對小區統一設防，報警短信接收終端采用該系統設計的報警情況顯示電路。系統不需要監控人員時刻處于觀察狀態，從而可使得監控人員獲得一種較為輕松的工作狀態，提高了防盜、防火、檢測燃氣泄漏報警系統的可靠性與可操作性。

1　總體設計方案

系統整個方案如圖1所示。對于人體紅外探測電路，在布防期間，當有非法人員進入熱釋電紅外傳感器的探測區域內時，它迅速檢測到周圍環境中人體輻射的紅外光線，這些紅外光線通過該傳感器的處理，將其轉換成電信號輸出給傳感器信號處理芯片，再經過一系列的放大處理后，通過無線發射電路傳送出去。對于危險氣體泄漏檢測電路，在該報警系統工作狀態下，氣體傳感器將一直在檢測室內空氣中危險氣體的含量，并根據該傳感器內部氣敏元件的阻值大小變化，將氣體含量的情況轉化成電信號并經過相應的處理，然后也通過無線發射電路傳送出去。

圖1　系統總體設計框架

2　硬件部分設計

系統的主處理器選用性價比高的AT89C51單片機［2］。該安防報警系統包括人體紅外檢測電路，危險氣體檢測電路，布防/撤防控制及指示電路，單片機最小系統，聲光報警電路以及GSM短信報警電路等。當狀態指示發光二極管亮時，表示處于布防狀態；反之，處于撤防狀態。系統設置在監測點上的傳感器電路時刻監測家庭中的情況，當有非法人員闖入或者空氣中的危險氣體含量高于設定值時，相對應的傳感器電路的輸出發生跳變，控制無線發射電路的啟動。經過編碼后將數據發送出去。接收端有效解碼后，單片機讀取數據引腳的電平狀態，經軟件查詢、識別判決等處理后，輸出相應的控制信號實現報警功能。

2.1信號采集電路設計

圖2　紅外信號處理電路原理圖

（1）人體熱釋電紅外信號處理電路

人體熱釋電紅外信號的處理選用芯片BISS0001［3］，如圖2所示。檢測電路有兩種工作方式：可重復觸發方式和不可重復觸發方式。上面的電路圖中，轉換開關S01是這兩種工作方式的選擇開關。當S01與3端連通時，該芯片工作在可重復觸發方式；當S01與1端連通時，芯片則工作在不可重復觸發工作方式。該傳感器檢測電路工作在可重復觸發方式時，Vo輸出高電平的延遲時間Tx由外部元件R09、RL1和C06的大小調整；觸發封鎖時間Ti由外部R08和C07的大小調整。

（2）危險氣體檢測電路

檢測電路中采用了QM-N10半導體氣敏傳感器，它對煙霧、燃氣等有害氣體具有很好的檢測效果［4］。該傳感器內部的氣敏元件接觸到空氣中的有害氣體時，易發生氧化-還原反應，根據氣敏元件阻值的變化可把泄漏到空氣中的甲烷、天然氣、煙霧等有害氣體的數量轉換成電信號，以便后續電路能夠對其進行相關的處理，實現控制功能，電路如圖3所示。

圖3　危險氣體泄漏檢測電路

2.2無線傳輸電路設計

設計無線傳輸選用了315MHz的無線傳輸模塊（發射模塊F05C和接收模塊J04E），它與PT2262/T2272編解碼芯片配套使用，可以很可靠地完成無線收發的功能。無線發/收電路如圖4所示。

圖4　315MHz無線發/收模塊圖

2.3單片機與GSM模塊串口通信設計

單片機與TC35i短信模塊［5］的通信承擔著向外傳輸警情的任務。本設計采用TC35i模塊。單片機通過串口與它通信。由于GSM串口與單片機的TTL邏輯電平不一致，轉換由MAX232實現的，接口電路如圖5。

圖5　單片機與TC35i的通信

2.4報警聲光提示電路

（1）室內報警電路

室內報警聲光提示電路如圖6所示，當有警情時進行聲光提示，達到提醒人員目的。電路的控制端ALARM與單片機P1.0接口連接。

（2）報警點顯示電路

一般小區樓房的單元號在十以下，樓層從1位數到2位數不等。電路如圖7所示。其中，LED1、LED2兩位數碼管用以顯示樓房號，LED3顯示單元號，LED4、LED5兩位數碼管顯示樓層號，LED6顯示每層的門牌號。

圖6　報警聲光提示電路

圖7　報警地點顯示電路

3　結語

本文以單片機和GSM短信模塊為核心，設計了一種適合單個家庭布防使用的防盜、防火和燃氣泄漏檢測的報警系統。設計結合各種探測器，對家中的情況進行監控，一旦發生警情，系統自動發送短信報警，既能滿足單個普通家庭的安防需求，也可與小區物業管理中心連通，使物管可迅速得知警情，及時趕到現場進行處理，確保戶主人身和財產的安全。

［1］謝衛華.基于單片機的家庭智能防盜系統［D］.東北林業大學碩士學位論文，2010：18-21，42-45.

［2］李朝青.單片機原理及接口技術［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2006：21-24.

［3］李靜，王德興等.基于熱釋電紅外傳感器的人防盜報警防盜系統設計［J］.電腦開發與應用.2010，23（12）：26-27.

［4］張俊林.家庭防盜系統設計［J］.重慶科技學院學報（自然科學版），2010，12（4）：115-117.

［5］陳小勇等.GSM模塊和單片機設計的防盜監控系統［J］.信息技術，2009.

Pyroelectric Sensor；QM-N10；Single Chip Microcomputer；GSM

Design of Intelligent Security System for the Residence Community

SHI Zhao-qiang，LIU Yang，ZHONG Guang-liang，LI Lei
（School of Mechanical and Electrical，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003）

1007-1423（2016）22-0071-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.22.015

史兆強（1993-），男，安徽界首人，在讀本科，專業為應用電子技術教育

劉陽（1991-），男，河南駐馬店人，在讀本科，專業為應用電子技術教育

李雷（1994-），男，河南鄭州人，在讀本科，專業為應用電子技術教育

鐘光良（1995-），男，河南駐馬店人，在讀本科，專業為應用電子技術教育

2016-05-10

2016-07-20

設計一種住宅小區無線自動安放報警系統，該系統由發射端各類傳感器、單片機、聲光報警和短信報警電路組成。接收方案設置為兩種：業主手機終端接收和物業統一接收，便于對警情及時處理。系統具有反應速度快，抗干擾能力強，靈敏度高等特點，能滿足現代小區智能化的安防要求。

熱釋電傳感器；QM-N10；單片機；GSM

河南科技學院大學生創新訓練計劃項目（No.2015CX022）

Designs a wireless automatic alarm system for residence community，the system includes the sensors，single chip microcomputer，sound and light and message alarm circuit.There are two receivers，the mobile phone and the residential property management system，to deal with the alarm in time.The system has the advantages of quick response，strong anti-interference ability and high sensitivity，can actually meet the intelligent security requirements of the modern residence community.