平安家居綜合信息報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳才扣

摘 要：平安是體現(xiàn)人們生活質(zhì)量的基本要素，平安家居是未來住宅的一大發(fā)展趨勢(shì)。本文從家庭防火、防盜、防漏水、防漏電、防漏氣、監(jiān)控、應(yīng)急需求體系等方面出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套滿足現(xiàn)代家庭需求的全面平安意義上的家居系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)前面任何一種情況時(shí)，即立刻現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)住宅區(qū)值班室和家人手機(jī)也自動(dòng)收到報(bào)警求救信號(hào)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代家居提供了根本性的安全保障。

關(guān)鍵詞：平安家居；防盜；監(jiān)控；應(yīng)急需求體系；報(bào)警求救信號(hào)

0 引言

本論文設(shè)計(jì)的平安家居綜合信息報(bào)警系統(tǒng)，能夠及時(shí)將用戶的需求信息發(fā)送到相關(guān)人手機(jī)和小區(qū)保安室的值班信息平臺(tái)上，并現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提升了小區(qū)的安全性、便捷性，為創(chuàng)建和諧社會(huì)搭建了平安信息平臺(tái)。

平安家居綜合信息報(bào)警系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則：

（1）遵循“四化”設(shè)計(jì)原則，即系列化、通用化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；

（2）立足現(xiàn)有的成熟技術(shù)條件，減少研制工作量，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量；

（3）選用小區(qū)現(xiàn)有的布置成功的網(wǎng)線，減少企業(yè)的成本投入，方便老小區(qū)的改造；

（4）選擇高可靠性器件，簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以可靠性為第一設(shè)計(jì)目標(biāo)，提高可生產(chǎn)性。

1 總體方案設(shè)計(jì)

平安家居綜合信息報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警內(nèi)容由火災(zāi)煙霧報(bào)警、室內(nèi)遇小偷報(bào)警、漏水報(bào)警、漏電報(bào)警、漏液化器報(bào)警、應(yīng)急呼救報(bào)警和監(jiān)控?cái)z像等部分組成，根據(jù)客戶要求，可選部分項(xiàng)目。報(bào)警部分由室內(nèi)報(bào)警、手機(jī)報(bào)警（GSM短信通信模塊）和值班室報(bào)警等組成，家庭發(fā)出的報(bào)警信號(hào)通過信息處理單元（CPU）主控板，再通過已經(jīng)布好的網(wǎng)線向值班室發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2 主要硬件電路設(shè)計(jì)

（1）煙霧報(bào)警電路

該火災(zāi)報(bào)警器電路中的煙霧檢測(cè)電路采用三端離子感煙傳感器。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、傳感器檢測(cè)到煙霧時(shí)，其C端電壓將降至1.1-1.2V，使Ds和T截止，輸出Uo為低電平報(bào)警信號(hào)；平時(shí)無火災(zāi)輸出高電平。

傳感器選用UD-O2型離子感煙傳感器；Ds選用1N4619或2CWlO、2CW5l（1/2W、3V）型硅穩(wěn)壓二極管；T選用S9013或C8050、3DGl2型硅NPN晶體管。

（2）室內(nèi)遇小偷報(bào)警電路

干簧管磁鐵探測(cè)電路 ，干簧管安裝在門框上，永久磁鐵安裝在門上靠近干簧管的位置。平時(shí)門關(guān)著時(shí)，S接點(diǎn)閉合，輸出為高電平“1”；當(dāng)門打開時(shí)，磁鐵離開了干簧管，接點(diǎn)斷開，輸出為低電平；經(jīng)過兩次反相處理后，輸出低電平報(bào)警信號(hào)，用于報(bào)警。在不需要報(bào)警時(shí)，關(guān)閉電源。SMT是施密特反相器，F(xiàn)是反相器。

（3）漏水報(bào)警電路

U1（NE555）和R1、C1組成延時(shí)電路，延時(shí)一段時(shí)間報(bào)警：如10s。濕敏感應(yīng)器SM和三極管T1組成電子開關(guān)，平時(shí)處于開路狀態(tài)，T1截止，U1無電不工作，最后Uo輸出為高電平；當(dāng)嬰兒尿布尿濕后，T1飽和導(dǎo)通，U1通電工作，最后Vo輸出為低電平。濕敏感應(yīng)器可以自行制作，置于室內(nèi)認(rèn)為是漏水造成的平時(shí)不應(yīng)該有水的地方。

（4）漏電報(bào)警電路

TAN為零序電流互感器，又叫觸/漏電電流互感器，用于檢測(cè)漏電流。在無漏電時(shí)，零序電流互感器線圈TAN內(nèi)總磁通為零，輸出電壓為0，使三極管T截止，最終輸出Uo 為高電平，此時(shí)漏電流報(bào)警電路部分不報(bào)警；當(dāng)有漏電流時(shí)，零序電流互感器線圈TAN內(nèi)總磁通不為零，就有電壓輸出，此電壓輸出經(jīng)過處理后，使三極管T飽和導(dǎo)通，最終使輸出Uo 為低電平，即用來報(bào)警。

（5）漏液化氣報(bào)警電路

使用氣敏傳感器QM-N5的漏液化氣報(bào)警電路。在檢測(cè)到漏液化氣（天然氣）時(shí)，QM-N5

的A、B兩端之間的電導(dǎo)率增加，電阻減少，B點(diǎn)的電位上升，使輸出端出低電平，調(diào)試時(shí)，待氣體濃度達(dá)到一定值時(shí)，輸出端Uo就為低電平，作為報(bào)警信號(hào)，而平時(shí)為高電平。

（6）手機(jī)短信報(bào)警電路

GSM即為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，對(duì)單片機(jī)（型號(hào)：stc12c5a60s2）最小應(yīng)用系統(tǒng)編程，將接收信息的號(hào)碼（群發(fā)時(shí)有若干號(hào)碼）、待自動(dòng)所發(fā)的短信內(nèi)容、發(fā)送信息的時(shí)間間隔和次數(shù)等事先編程到單片機(jī)里，通過單片機(jī)和GSM（型號(hào)選用SIM900A）短信通信模塊的通信，由單片機(jī)來控制GSM短信通信模塊工作。在單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)P10口接收到報(bào)警電路發(fā)出的低“0”電平報(bào)警信號(hào)時(shí)，即控制GSM模塊電路自動(dòng)向用戶手機(jī)發(fā)出短信報(bào)警信號(hào)。GSM模塊在應(yīng)用時(shí)，要插入待發(fā)送短信的經(jīng)過注冊(cè)的電話號(hào)碼卡。

3 具體實(shí)現(xiàn)措施

根據(jù)系統(tǒng)電路組成框圖，將各部分傳感電路模塊分別安裝、焊接和調(diào)試好，確保各部分電路在出現(xiàn)狀況時(shí)處于報(bào)警狀態(tài)，即輸出為低電平（“0”電平）。

（1）水傳感器置于家庭應(yīng)該無水且方便檢測(cè)漏水的地方、水流量傳感器串接在家庭進(jìn)水管處；

（2）零序漏電流檢測(cè)器裝在家庭配電盒內(nèi)進(jìn)線處，讓相線和中線穿過檢測(cè)器，輸出線引出來；

（3）將氣敏傳感器安裝在廚房天花板上或墻上某合適位置；

（4）離子煙霧傳感器置于室內(nèi)某合適的天花板位置；

（5）干簧管和磁鋼分別置于進(jìn)門框和門的頂部；

（6）熱釋電紅外傳感器置于室內(nèi)某些合適的位置；

（7）應(yīng)急待鎖按鈕裝在室內(nèi)床邊某位置；

（8）監(jiān)控?cái)z像頭裝在進(jìn)門處某天花位置。

以上室內(nèi)各部分電路做在一塊PCB板上，置于墻內(nèi)某合適位置，布置暗線，走捷徑，可與網(wǎng)線、電話線和電力線共用通道。以上所有項(xiàng)目均可供選擇。

根據(jù)系統(tǒng)電路組成框圖，將其它各部分電路模塊分別安裝、焊接和調(diào)試好，確保這部分電路處于正常工作狀態(tài)。將信息處理單元（CPU）主控板、室內(nèi)報(bào)警電路、GSM短信通信模塊做在一塊PCB板上，置于與上面各傳感電路同一位置，將兩部分電路連接起來。信息處理單元（CPU）主控板的輸入接各傳感電路，輸出的統(tǒng)一低電平信號(hào)分別送入室內(nèi)報(bào)警電路和GSM短信通信模塊，輸出的位置和報(bào)警信號(hào)接到網(wǎng)線，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街蛋嗍摇⒀b在值班室里的報(bào)警平臺(tái)安裝、焊接和調(diào)試好，處于正常工作狀態(tài)，可以聲光報(bào)警和顯示報(bào)警位置（可配電腦）。在戶數(shù)多時(shí)，還要在合適位置布置RS485中繼電路。在整個(gè)硬件系統(tǒng)安裝布置好后，綜合測(cè)試，工作正常、穩(wěn)妥可靠。

該設(shè)計(jì)可引領(lǐng)傳統(tǒng)住宅小區(qū)實(shí)現(xiàn)向智能安保住宅小區(qū)的新跨越！

參考文獻(xiàn)：

[1] 喬 渠. 基于GSM技術(shù)的家居安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子工程師，2006，.32（11）：76-78

[2] 王 娜. 智能小區(qū)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2005，2：74-75

作者簡(jiǎn)介：

于 衛(wèi)（1963-） 男 ，漢族，江蘇江都人，揚(yáng)州大學(xué)電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心副主任，副教授、高級(jí)實(shí)驗(yàn)師、工程師，現(xiàn)主要從事創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)改革研究、實(shí)踐教學(xué)與管理工作。研究方向：現(xiàn)代電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)工程.

高明輝（1996-）男，漢族，江蘇連云港人，通信工程專業(yè)14屆科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)大學(xué)生。