袁開鴻

（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 株洲 412001）

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

袁開鴻

（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 株洲 412001）

介紹一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。介紹了智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)中的煙霧傳感器、玻璃破碎傳感器、人體紅外傳感器等，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，介紹其硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能實(shí)現(xiàn)樓宇的智能控制。

物聯(lián)網(wǎng)；煙霧傳感器；紅外傳感器；樓宇監(jiān)控系統(tǒng)

隨著信息化社會(huì)的發(fā)展，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。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在一步步的改變著我們的生活，人們對(duì)數(shù)字化家居控制系統(tǒng)提出了一系列的要求，人們希望可以通過手機(jī)或電話在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對(duì)家中的任意電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制[1-3]。本論文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)以此為出發(fā)點(diǎn)，能夠在不改變家中任何家電的情況下，對(duì)家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進(jìn)行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡(jiǎn)便而時(shí)尚的現(xiàn)代生活。

1 系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)采用SM8952AC25P作為主控器件，硬件由單片機(jī)核心處理模塊，存儲(chǔ)器模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、藍(lán)牙模塊、顯示報(bào)警模塊等組成。軟件由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成[5-6]。

本系統(tǒng)最核心的部分在于傳感器的模塊以及通信的藍(lán)牙模塊。傳感器模塊主要采集系統(tǒng)監(jiān)控需要的信號(hào)，煙霧傳感器主要負(fù)責(zé)家居火災(zāi)監(jiān)控，通過對(duì)煙霧的信號(hào)采集，轉(zhuǎn)換為電路系統(tǒng)可以處理的電信號(hào)，從而可以達(dá)到檢測(cè)煙霧火災(zāi)的目的，此外玻璃破碎傳感器可以檢測(cè)玻璃在破碎情況下發(fā)出的高頻信號(hào)，將此信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換可以監(jiān)控是否有人破玻璃入室，當(dāng)然此傳感器要靠近被保護(hù)的玻璃，并且遠(yuǎn)離一些尖銳聲音產(chǎn)生的物體，避免誤報(bào)。人體紅外熱釋電傳感器就是檢測(cè)人體的闖入。藍(lán)牙模塊電話遠(yuǎn)程控制是基于電話交換網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際雙音頻通信標(biāo)準(zhǔn)DTMF通信方式，程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令，采用MT8870雙音頻編解碼電路實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)可以通過它識(shí)別來自電話程控交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)控制信號(hào)，而短消息發(fā)送部分則是采用基于SIEMENS TC35 GSM模塊TC35 modem 和MAX3238等器件構(gòu)成的移動(dòng)終端的硬件電路等來完成。

整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)工作流程圖Fig. 1 System work flow chart

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 MCU模塊電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)MCU采用STC89C52，其主要的資源如下：

1)兼容MCS51指令系統(tǒng)

2) 8k可反復(fù)擦寫(大于1 000次）Flash ROM；

3) 40個(gè)雙向I/O口；

4) 256x8bit內(nèi)部RAM；

5) 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；

6) 時(shí)鐘頻率 0～24 MHz；

7) 2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；

8) 2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；

9) 2個(gè)讀寫中斷口線，3級(jí)加密位；

10) 低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；

2.2 NIS-09C型煙霧傳感器

在消防管理、安全防范系統(tǒng)中，煙霧傳感器的應(yīng)用非常廣泛。煙霧傳感器的主要作用就是將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換為電路能夠識(shí)別的電信號(hào)，通過系統(tǒng)，將與煙霧信號(hào)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)有信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，通過聲光或者短信發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于煙霧產(chǎn)生的時(shí)刻，一般方向是向上的，所示在電路設(shè)計(jì)時(shí)，一般將傳感器安裝在比較靠上的位置。當(dāng)然，為了控制火災(zāi)等的發(fā)生，一般將傳感器安裝在比較容易出現(xiàn)災(zāi)情的場(chǎng)所，比如廚房等處。

NIS-09C型煙霧傳感器具有靈敏度調(diào)節(jié)端口，可以根據(jù)不同的條件，來設(shè)置不同的探測(cè)靈敏度。比如在容易發(fā)生火情的地方或者場(chǎng)所，一般設(shè)置的靈敏度比較高，此外家庭控制器還可以根據(jù)是否有人在家，調(diào)節(jié)感溫探測(cè)器和感煙探測(cè)器的靈敏度。

2.3 FG1625T玻璃破碎探測(cè)器

玻璃破碎探測(cè)器是利用壓電陶瓷片的壓電效應(yīng)而制成。當(dāng)玻璃破碎的時(shí)刻，由于其聲音與人走路或者說話的聲音頻率不一樣，玻璃破碎探測(cè)器正是針對(duì)玻璃破碎聲音時(shí)刻的頻率進(jìn)行檢測(cè)，通過窗口特性，抑制其他頻率段的聲音信號(hào)，從而能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)其識(shí)別。

本論文采用的FG1625T型號(hào)玻璃破碎探測(cè)器。它的設(shè)計(jì)采用的特殊的設(shè)計(jì)，能夠提供快速反應(yīng)和更強(qiáng)的防誤報(bào)的能力。而且可能根據(jù)玻璃的厚度和面積，人為的調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度，增加了兩個(gè)模糊控制的開關(guān)，以適應(yīng)不同的環(huán)境，靈敏度的選擇具有四級(jí)，檢測(cè)范圍可以根據(jù)其靈敏度的變化而進(jìn)行改變。此外，本傳感器在便于安裝使用上，增加了控制測(cè)試和中心走線，安裝非常方便。

玻璃破碎探測(cè)器要盡量靠近所要保護(hù)的玻璃，盡量遠(yuǎn)離噪聲干擾源，減少誤報(bào)警。此外，如有人蓄意破壞線路或者設(shè)備，使得線路發(fā)生短路或者斷路，人為的敲打等都會(huì)使得傳感器發(fā)出報(bào)警信號(hào)并顯示故障的信息。

2.4 人體紅外傳感器

人體紅外傳感器是一種紅外熱釋電傳感器，可以探測(cè)靜止人體發(fā)出的紅外線。它由透鏡、感光元件、感光電路、機(jī)械部分和機(jī)械控制部分組成。只要人體發(fā)出的紅外線在傳感器感應(yīng)的范圍內(nèi)，不管是移動(dòng)還是靜止，感光元件都可產(chǎn)生極化壓差，其電壓差經(jīng)過感光電路，輸出與人體存在的識(shí)別信號(hào)，從而達(dá)到探測(cè)人體的目的。此紅外熱釋感應(yīng)器可應(yīng)用于人體感應(yīng)控制方面，并實(shí)現(xiàn)紅外防盜和紅外控制一體化，擴(kuò)大了人體紅外熱釋感應(yīng)器的應(yīng)用范圍。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的整個(gè)軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分：上位機(jī)的用戶登錄界面和用戶管理界面如圖2和圖3所示。

下位機(jī)設(shè)置端口的設(shè)計(jì)界面如圖4所示。物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)界面如圖5所示。

圖2 管理系統(tǒng)登錄界面Fig. 2 Management system login screen

圖3 用戶管理登錄界面Fig. 3 User Management login screen

圖4 下位機(jī)設(shè)置設(shè)計(jì)界面圖Fig. 4 Set lower machine interface design

圖5 物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面Fig. 5 Objects networking Interface Management System Design

4 結(jié) 論

電路通過軟硬件的設(shè)計(jì)與聯(lián)調(diào)，經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試,系統(tǒng)到達(dá)設(shè)計(jì)要求,實(shí)現(xiàn)了樓宇的智能控制。

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Objects networking based intelligent building control system design

YUAN Kai-hong
（Hunan Railway Professional Technology College,Zhuzhou412001,China）

Introduction of a Objects networking based intelligent building control system design. Describes the intelligent building control system smoke sensors, glass break sensors, infrared body sensors, etc., to the basis of things, introduces its hardware and software design, verified by experiments, the design meets the design requirements, to achieve intelligent buildings control.

objects networking; smoke sensors; infrared sensor; building monitoring system

TN91

A

1674-6236(2014)07-0135-02

2013-07-18稿件編號(hào)201307148

袁開鴻(1964—)，男，湖南株洲人，講師。研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)。