張苗苗 溫艷 王英晟

【摘要】設(shè)計(jì)了智能家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)家居安全的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)采用了單片機(jī)技術(shù)、WIFI、藍(lán)牙和GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠通過手機(jī)接受報(bào)警信息和遠(yuǎn)程指令;同時(shí)引入多種傳感器和繼電器實(shí)現(xiàn)了對(duì)家中基本情況、安全隱患等的遠(yuǎn)程控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、便捷的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有較高的可用性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】智能家居;遠(yuǎn)程控制;GSM;WIFI

Abstract：An intelligent home monitoring was designed to achieve real-time monitoring.The system adopts microcomputer technology，WIFI，Bluetooth and GSM/GPRS network to design.It can receive alarm information and remote instruction by phone.Many sensors and relays are used to achieve the remote control of the basic situation，safety in the home.It shows that the system is safe，convenient，and has high availability and reliability.

Keywords：intelligent home Furnishing;remote control;GSM;WIFI

1.引言

21世紀(jì)是信息化的時(shí)代，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大進(jìn)步。舒適、方便、安全的家居生活是社會(huì)發(fā)展的方向，智能家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)依锏碾娫?、家庭環(huán)境進(jìn)行控制，使人們盡享高科技帶來的簡(jiǎn)便而時(shí)尚的現(xiàn)代生活。智能家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家庭生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原來的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外界保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效的預(yù)防災(zāi)害的發(fā)生，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。

本文介紹的智能家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控、溫濕度、煙霧、火焰、無線藍(lán)牙于一體，系統(tǒng)各個(gè)模塊的狀態(tài)實(shí)時(shí)的在液晶顯示屏上顯示，包括時(shí)間、室溫、濕度、手機(jī)接收數(shù)據(jù)、煙霧報(bào)警等，真正實(shí)現(xiàn)智能管家模式，將家中一切不安全的隱患掌握于個(gè)人手中。繼電器組實(shí)現(xiàn)對(duì)家中各部分電源進(jìn)行開關(guān)控制、視頻使用WIFI傳輸?shù)诫娔X上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控家庭環(huán)境的功能。

2.系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

如圖1所示，本系統(tǒng)采用的主控芯片是STMF103ZET6單片機(jī)[1-3]，系統(tǒng)采用UCOS-II，圖形顯示采用UCGUI，顯示模塊采用2.8寸液晶模塊帶觸摸功能實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)的過程充分利用了各個(gè)模塊與單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口，根據(jù)單片機(jī)良好的控制性能完成了報(bào)警信號(hào)采集和分析、各模塊控制和通信、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)顯示、與計(jì)算機(jī)通信以及視頻監(jiān)控等功能。

圖1 智能家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由遠(yuǎn)程控制和報(bào)警系統(tǒng)兩大模塊組成[4]，控制部分以主控制芯片STMF103ZET6為系統(tǒng)控制中心，以繼電器組控制總電源、廚房電源、客廳電源、臥室電源;報(bào)警部分煙霧傳感器信號(hào)、溫濕度傳感器信號(hào)、可燃?xì)怏w泄漏傳感器信號(hào)、火焰?zhèn)鞲衅餍盘?hào)以及有人出入房間信號(hào)等，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，根據(jù)用戶設(shè)定情況通過藍(lán)牙或GSM短消息平臺(tái)向用戶發(fā)出報(bào)警信息或進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)防盜報(bào)警等;利用WIFI模塊與PC連接。

3.硬件設(shè)計(jì)

3.1 溫濕度傳感器

濕度傳感器將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集中到一起，在同一芯片上集中。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大;然后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器;最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。

3.2 煙霧傳感器

煙霧傳感器就是通過監(jiān)測(cè)煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器[5]。

3.3 火焰?zhèn)鞲衅?/p>

火焰?zhèn)鞲衅魇菍ｉT用來監(jiān)測(cè)火源的傳感器，傳感器對(duì)火焰特別靈敏。因?yàn)榧t外線對(duì)對(duì)火焰非常敏感，所以使用紅外線接受管來檢測(cè)火焰，然后把火焰的大小轉(zhuǎn)化為高低變化的電平信號(hào)，傳輸?shù)街醒胩幚砥髦校醒胩幚砥鞲鶕?jù)電平信號(hào)的變化做出相應(yīng)的處理措施[6]。

圖2 系統(tǒng)工作流程

3.4 防盜傳感器（入侵檢測(cè)）

入侵檢測(cè)主要指住宅周界防護(hù)，是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對(duì)外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測(cè)器;家里有人時(shí)，住宅周圍防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時(shí)，家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并短信通知家人。

4.軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)軟件開發(fā)采用模塊化設(shè)計(jì)方案，具體可分為6個(gè)部分：主程序模塊、傳感器模塊、視頻監(jiān)控模塊、繼電器模塊、顯示模塊、接收模塊，具體系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)如圖2所示。系統(tǒng)工作流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

5.結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)采用STMF103ZET6作為主控中心。在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，需要利用各種接口標(biāo)準(zhǔn)和STMF103ZET6進(jìn)行連接，再經(jīng)過STMF103ZET6進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控。用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)智能家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)不但具有采集控制方便、簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大大提高各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大幅度提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)正是把傳感器模塊、繼電器模塊、顯示模塊、PC模塊和手機(jī)模塊與STMF103ZET6單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來。并且實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙、WIFI輸送信號(hào)功能，為監(jiān)控家居設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供家庭電源控制、溫濕度控制、煙霧控制、火焰控制、防盜報(bào)警、手機(jī)遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段。使生活更加安全、舒適和方便。

參考文獻(xiàn)

[1]萬福君.單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].合肥：中國(guó)科技大學(xué)出版社，2001.

[2]洪志剛.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[4]羅杰.電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試（第四版）[M].華中科技大學(xué)出版社，2008.

[5]趙負(fù)圖.新型傳感器集成電路應(yīng)用手冊(cè)[M].人民郵電出版社，2009.

[6]王維榮.電工電子技術(shù)——電工技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2011.

基金項(xiàng)目：宿州學(xué)院省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃（編號(hào)：201310379060）;宿州學(xué)院煤礦機(jī)械與電子工程研究中心開放課題資助（編號(hào)：2014YKF14）。