基于IPV6和GPRS的智能報警系統

陳頡

（安康學院 電子與信息工程學院，陜西 安康 725000）

基于IPV6和GPRS的智能報警系統

陳頡

（安康學院 電子與信息工程學院，陜西 安康 725000）

針對傳統的安防系統存在的諸如可靠性較差、易誤報、易破壞、處理時間延后等問題，提出一種基于IPV6和GPRS技術的家庭智能報警系統。討論了系統的總體設計方案，給出了系統的硬件設計和軟件設計。對系統進行了測試，證明系統性能穩定、靈敏度高、安防效果良好。該設計思想為智能家居系統、智能安防系統的開發提供了參考價值。

智能報警系統；IPV6；GPRS；智能家居

隨著人們生活水平的不斷提高，保護住宅安全也成為人們日益關心的問題[1-3]。傳統的依靠防盜門、防盜窗等措施來保護家庭財產安全的方法存在著諸如防護力度弱、靈敏性差、可靠性低等缺陷[4-6]。因此，一款具有智能化和自動化的家庭安防系統的開發顯得尤為迫切。IPV6、GPRS和單片機技術的發展，使得智能家居系統的開發成為現實并且已經應用到實際生活中[7-9]。

本設計提出了一種基于IPV6和GPRS技術的智能報警系統，對房屋安全進行實時監控和報警。系統使用熱釋電紅外傳感器檢測屋內是否有人非法侵入，使用煙霧傳感器檢測是否發生火災，使用氣體傳感器檢測是否有可燃氣體泄漏。檢測數據傳入單片機STC89C52，單片機對數據進行分析和處理，若有異常，通過GPRS模塊向主人發送短信報警。該智能報警系統可以根據環境變化及時做出反應，從而保證家居環境的安全。

1　系統硬件設計

1．1系統總體設計

系統基于IPV6、GPRS和CC2530單片機技術，主要的模塊有熱釋電紅外傳感模塊、可燃氣體檢測模塊、煙霧檢測模塊和GPRS短信報警模塊。系統整體框架如圖1所示。

圖1　系統整體框架圖

在家庭這一特殊的網絡環境下，IPv6網絡將比IPv4網絡更有優勢，主要體現在可以為每個家電分配一個IP地址和提供更安全的家庭網絡使用兩個方面[10-11]。因此，系統通信過程采用IPV6協議，使用IPV6數據包格式對系統中傳輸的數據進行打包和傳送。

1.2熱釋電紅外傳感模塊設計

熱釋電紅外傳感模塊主要用來檢測室內是否有人非法侵入，由熱釋電紅外傳感器RE200B和BISS0001處理芯片構成。熱釋電紅外處理芯片BISS0001具有較高的處理傳感信號性能，是由運放器，電壓比較器、狀態控制器、延時時間定時器以及封鎖時間定時器構成的數/模專用集成電路，穩定性高，調節范圍廣[12]。電路如圖2所示。

當有人進入熱釋電紅外傳感器的掃描范圍內，RE200B傳感器會產生微弱的電壓變化，觸發芯片 BISS0001，經過BISS0001的兩級放大后，在VO信號輸出端產生3.3 V左右的電壓；當沒有人進入時，VO端輸出0 V，輸出電壓送入單片機進行判斷和處理，實現了人體檢測。

圖2　人體檢測模塊電路圖

1.3可燃氣體檢測模塊設計

可燃氣體檢測模塊用于檢測房間內是否有可燃氣體泄漏，使用MQ-2氣體傳感器實現。MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫（SnO2）。當傳感器所處環境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號[13]。MQ-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。MQ-2氣體傳感器電路如圖3所示。

圖3　MQ-2氣體傳感器電路圖

1.4煙霧檢測模塊設計

煙霧檢測模塊用于檢測房間內是否發生了火災，該模塊使用NIS-07煙霧傳感器實現。NIS-07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。傳感器通過電離室的電壓變化來感知煙霧粒子。宏觀表現為電離室的等效電阻增加，引起電離室兩端的電壓增大[14]。煙霧傳感器的電路如圖4所示，當未檢測到煙霧信號時，比較器輸出低電平；當檢測到煙霧信號時，比較器輸出5 V高電平。

圖4　煙霧傳感器電路圖

1.5GPRS短信報警模塊設計

GPRS模塊采用華為MG323通訊芯片，利用無線移動網絡可以實現語音傳輸和點對點的數據傳輸。模塊具備TCP/IP協議棧，可以利用它實現無線上網[15]。模塊使用標準的UART串行通訊接口與主芯片CC2530進行通訊。當熱釋電紅外模塊、可燃氣體檢測模塊或者煙霧檢測模塊被觸發時，產生報警信號，通過IPV6網絡將報警信號發送給CC2530單片機，單片機對報警信號進行分析和處理，以判斷信號來源和災情類型。然后通過串口向GPRS模組發送AT指令，命令GPRS模塊將此報警信號編輯為相應短信，發送給已設定的手機用戶。

GPRS模塊硬件接口圖5所示，其中，RXD1連接單片機的TXD1，TXD1連接單片機的RXD1。

圖5　GPRS模塊電路圖

2　系統軟件設計

系統軟件設計的目的是利用單片機控制GPRS模塊，實現防盜、防火、防可燃氣體泄漏的功能。系統使用匯編語言和C為編程語言，分模塊編寫和調試，然后再綜合所有模塊，進行調試。軟件設計主要包括4部分的內容：熱釋電紅外子程序、可燃氣體檢測子程序、煙霧檢測子程序以及單片機與GPRS通信程序。系統主程序流程如圖6所示，系統啟動之后，首先進行初始化操作，為了能夠及時對非法入侵、火災和可燃氣體泄漏信息進行報警，系統采用中斷技術，使用單片機定時中斷T0，每隔500 ms中斷一次。打開中斷后，系統開始進行工作，當3個檢測模塊之一被觸發時，系統調用GPRS短信發送程序向預設的主任手機發送短信，從而保護了住宅安全。

圖6　程序流程圖

3　系統測試

系統軟硬件設計完成后，對各模塊進行測試。接通電源后，系統啟動，當人體靠近熱釋電紅外模塊時，GPRS發送短信到預設手機，表明人體檢測模塊功能正常；然后，對是否能夠檢測到火災進行了測試，當將點燃的布條靠近煙霧檢測模塊時，系統報警并且發送短信息，表明系統能夠監測火災信息；當使用打火機在燃氣節點上釋放氣體時，產生燃氣報警短信。因此，該系統的各個模塊功能均正常。

4　結束語

文中設計的基于IPV6和GPRS技術的智能安防報警系統，能夠智能防盜、防火、防煤氣泄漏，保護了家庭住宅的安全。當房間內有非法入侵者或者發生火災、可燃氣體泄漏時，系統會發送信息或者呼叫主人手機。設計的創新點在于系統的智能化和自動化，實用性強，使用簡單實用的傳感器，易于實現。此系統為基于IPV6的智能家居系統的進一步發展提供了參考價值。

[1]唐虹，陳向陽.基于GPRS的遠程智能報警系統設計[J].機電一體化，2008，13（1）:80-82.

[2]丁波，鐘星德.基于GPRS的烤房溫濕度遠程無線報警系統設計[J].機電技術，2013（5）:30-32.

[3]李昊然，陳曉鈺.基于80C51的智能報警系統設計[J].計算機技術與發展，2012，22（5）:226-228.

[4]王佳丹，姚崇高.基于IPv6家庭網關中智能報警系統的設計[J].計算機時代，2006（12）:53-55.

[5]王佳丹.基于IPv6智能社區報警系統的研究[J].貴州大學學報，2007（3）:120-124.

[6]潘海迪.基于IPV6的智能家居控制器和通信協議的研究與實現[J].新疆大學學報，2013（4）:212-216.

[7]李俊斌，胡永忠.基于CC2530的ZigBee通信網絡的應用設計[J].電子設計工程，2011（16）:75-77.

[8]張毅剛，彭喜元.單片機原理及接口技術[M].北京:人民郵電出版社，2008.

[9]曾光宇.現代傳感器技術與應用基礎[M].北京:北京理工大學出版社，2001.

[10]高洪志.MCS-51單片機原理及應用技術教程[M].北京:人民郵電出版社，2009.

[11]趙新民.智能儀器原理及設計[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2008.

[12]秦曾煌.電子技術[M].6版北京:高等教育出版社.2004.

[13]Jennifer L Reed，Thuy D Vo，Christophe H Schilling.An expanded genome-scale model of Escherichia coli K-12（iJR904GSM/GPR）[D].DepartmentofBioengineering. University of california，2003.

[14]Glenna S M Tong，Igor V Kurnikov，David N Beratan. Tunneling energy effects on GC oxidation in DNA[J].The Journar of physical chemistry B，2002（9）：13387-13391.

[15]Kalden R，Meirick I，Meyer M.Wireless internet access based on GPRS[J].IEEE Personal Communications.2000，7（2）：8-18.

Intelligent alarm system based on IPV6 and GPRS

CHEN Jie
（Department of Electronic and Information Engineering，Ankang University，Ankang 725000，China）

Aiming at the existent disadvantages of the traditional security system such as low reliability，easy to false positives，easy to damage，processing time problem not in time，this paper put forward a kind of household intelligent alarm system based on IPV6 and GPRS technology.Discussed the overall design of the system，introduced the hardware design and software design of the system.The system was tested and proved that the system was performance stability、high sensitivity and had good security effect.The design ideasprovided a reference value for the development of intelligent household system and intelligent security system.

intelligent alarm system；IPV6；GPRS；smart home

TN05

A

1674－6236（2016）21-0098-03

2016-03-14稿件編號：201603162

陜西省自然科學基礎研究項目（2014JM8358）

陳 頡（1986—），男，陜西安康人，碩士，助教。研究方向：通信技術、嵌入式技術。