何浩華，周書民，汪志成，吳仲朗，仇亞軍

（東華理工大學(xué)，機械與電子工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

目前，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們財富的不斷積累，生命財產(chǎn)的安全問題越來越引起人們的重視了，一方面，傳統(tǒng)的安防設(shè)備如防盜窗、防盜門、防盜鎖、防火墻等防盜和阻燃設(shè)備，只是增加了盜賊實施盜竊的難度和火災(zāi)的蔓延速度，并不能實時通知用戶，進行及時的搶救措施，有的時候還會增加用戶逃生的難度；令一方面，目前市面上的防火防盜設(shè)備價格昂貴，只有一些大公司、大企業(yè)和高檔小區(qū)才能承擔(dān)起，針對這種現(xiàn)狀，本設(shè)將提供一套價格低廉、性能穩(wěn)定的實時監(jiān)測遠程通知用戶的防火防盜報警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成和原理

圖1 系統(tǒng)方框圖

根據(jù)要實現(xiàn)的功能，來匹配相應(yīng)的硬件，針對火災(zāi)信號，同時采用一個溫度傳感器和煙霧傳感器，這兩個傳感器只要有一個采集到的信號超高設(shè)定值，則MCU控制蜂鳴器發(fā)聲和LED發(fā)光的同時，控制GSM模塊，給預(yù)先設(shè)置好的用戶號碼發(fā)送短信，及時通知用戶；人體紅外熱釋傳感模塊則是來檢測人體發(fā)出的紅外熱釋線，當(dāng)一旦有盜賊進入人體紅外熱釋傳感模塊的檢測范圍之內(nèi)，則傳感模塊的輸出引腳產(chǎn)生一個高電平傳送給MCU，MCU同樣控制蜂鳴器發(fā)聲和LED發(fā)光的同時，控制GSM模塊，給預(yù)先設(shè)置好的用戶號碼發(fā)送短信，及時通知用戶。這個系統(tǒng)的方框圖如圖1所示。

2 硬件電路

2.2 傳感器和聲光報警電路

傳感器模塊由煙霧傳感器MQ211、人體紅外熱釋傳感模塊和溫度傳感器DS18B20組成。煙霧傳感器的內(nèi)部電阻是隨著煙霧的濃度的變化而變化,因此要將其轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號,在此通過電壓比較器LM339和幾個相應(yīng)的分壓電阻構(gòu)成,具體電路設(shè)計如圖2所示。在通電狀態(tài)下測得傳感器的內(nèi)阻是130kΩ左右,在煙霧較濃時內(nèi)阻為6kΩ左右,在無煙時比較器的負端輸入為2.5V左右,正端為1.2V左右,有煙霧時負端為2.5V,正端為3~5V,此電路能很好地實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。

圖2 煙霧傳感器電路

圖3 紅外傳感電路

人體紅外熱釋傳感模塊的檢測距離為4~5m，將報警系統(tǒng)安裝在出入的門上方，完全可以達到檢測到人體的要求，當(dāng)該模塊檢測到人經(jīng)過時，輸出口產(chǎn)生一個高電平，MCU檢測到該高電平后，然后聲光報警和發(fā)送短信通知用戶。圖3為人體紅外熱釋傳感器模塊電路。

溫度傳感器DS18B20，實時檢測環(huán)境溫度，因為溫度傳感器輸出的電平為一個數(shù)字量，經(jīng)過MCU讀取后，判斷溫度是否超過設(shè)定值，假如設(shè)定報警溫度為40℃，當(dāng)檢測到的溫度超過這個值時，MCU控制聲光報警電路和GSM模塊通知用戶。圖4為溫度傳感器電路。

報警電路主要有發(fā)光二極管LED、蜂鳴器和一個三極管和三個限流電阻組成，當(dāng)檢測到煙霧過濃、人體紅外線和溫度過高時，有MCU控制執(zhí)行聲光報警動作。如圖5所示為聲光報警電路。

圖4 溫度傳感器電路

圖5 聲光報警電路

2.2 無線通信模塊電路

無線通信模塊采用的是西門子公司GSM模塊TC35i，其功能是通過全球移動通信系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)向手機發(fā)送短信和撥打電話，用戶可通過MCU向該模塊發(fā)送AT命令進行呼叫、短信 、等方面的控制，具有價格便宜、無需撥號連接和信號覆蓋范圍廣等優(yōu)點。外接電路如圖6所示。

3 軟件設(shè)計

程序設(shè)計就是為了硬件電路按照計劃的要求工作，本程序設(shè)計的流程為，開機上電后，對系統(tǒng)進行初始化，首先判斷檢測環(huán)境溫度是否過高，若溫度過高，則執(zhí)行報警和通知用戶動作，若正常，則判斷檢測環(huán)境的煙霧濃度是否過高，若過高，則執(zhí)行報警和通知用戶動作，若正常，則判斷是否有人經(jīng)過，若有則執(zhí)行報警和通知用戶動作，若沒有則返回到判斷溫度的程序中，如此循環(huán)，達到實時監(jiān)控的目的。軟件流程圖如圖7所示。

圖6 西門子TC35i模塊外接電路

圖7 軟件流程圖

4 結(jié)語

文章基于GSM模塊及其通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計了一種對環(huán)境實時監(jiān)測、并能遠程通知用戶和在事發(fā)地點執(zhí)行報警動作的智能防火防盜報警系統(tǒng)。通過對該設(shè)計的實測，證明實時性高、成本低、穩(wěn)定性好、報錯率在1%以下，改變了傳統(tǒng)防火防盜報警系統(tǒng)的固有思維，極具廣闊的市場前景，值得大力推廣。

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