王兆馳

（湖南工業(yè)大學(xué)，湖南株洲 412007）

基于PLC智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王兆馳

（湖南工業(yè)大學(xué)，湖南株洲 412007）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的提高，人們生活水平也有所提升，對(duì)生活質(zhì)量提出了更高的要求，希望生活水平與安全得到充足的保障。家居安防逐步由古老的鐵門鐵鎖向現(xiàn)在的科學(xué)化智能化發(fā)展。PLC 智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)可以做到第一時(shí)間將險(xiǎn)情控制在萌芽狀態(tài)，消滅安全隱患，并通知小區(qū)物業(yè)和住戶，減小經(jīng)濟(jì)損失，使家居生活充滿溫馨安全感。

煙霧傳感器；紅外傳感器；GPRS 模塊；PLC 控制；智能安防

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

在如今日益繁榮的互聯(lián)網(wǎng)信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注和重視家庭、小區(qū)的安防智能化建設(shè)，許多國(guó)外知名企業(yè)已經(jīng)能為用戶提供安全可靠的智能家居安防系統(tǒng)，為眾多小區(qū)和家庭用戶提供全面的安全防護(hù)和信息服務(wù)，其自動(dòng)化、智能化水平已達(dá)到較高水平。這些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將家居火災(zāi)報(bào)警等安防系統(tǒng)和公共監(jiān)控系統(tǒng)緊密連接在一起，形成可靠地安防網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，最大化降低損失。

在國(guó)外智能自動(dòng)化的潮流下，國(guó)內(nèi)各大廠家也紛紛進(jìn)軍這一領(lǐng)域。一些擁有雄厚實(shí)力的 IT 企業(yè)投入大量資金和技術(shù)人才進(jìn)行研發(fā)，已在產(chǎn)品市場(chǎng)上占有重要的地位?？傮w來(lái)說(shuō)，由于國(guó)內(nèi)智能安防報(bào)警系統(tǒng)起步較晚，相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)還是有不少差距。由于國(guó)家目前尚未規(guī)定發(fā)行統(tǒng)一的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廠家采用各自的技術(shù)指標(biāo)和處理方案，這在一定程度上制約了這一行業(yè)的快速發(fā)展。另外國(guó)內(nèi)建成的智能安防系統(tǒng)大部分采用的是有線通信技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工成本較高，基于無(wú)線通信技術(shù)自動(dòng)處理險(xiǎn)情的家居安防系統(tǒng)目前還處于起步階段，具有廣闊的發(fā)展前景。文章介紹了一種基于 PLC 自動(dòng)控制的無(wú)線通信技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)。

2 安防系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用傳感器自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種控制方式?？刂茖?duì)象有電燈、電控鎖、門窗電機(jī)、排風(fēng)扇和滅火消防閥，通過(guò)控制這些對(duì)象達(dá)到防火、防盜、防煤氣中毒和防風(fēng)雨的目的。如圖1 所示。硬件模塊劃分為煙霧檢測(cè)模塊，火災(zāi)檢測(cè)模塊，人體檢測(cè)模塊，PLC 電機(jī)執(zhí)行模塊、蜂鳴器報(bào)警部分和 GPRS數(shù)傳模塊等部分組成。該設(shè)計(jì)添加了 PLC 模塊通過(guò)電機(jī)自行處理一些危險(xiǎn)事故，保障人身財(cái)產(chǎn)安全。

圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

3 GPRS 數(shù)傳模塊 DL6200

DL6200 模塊具有可靠性高、易操作等特點(diǎn)。世界著名移動(dòng)通信產(chǎn)品廠商生產(chǎn)的 GPRS 芯片運(yùn)用于 DL6200 的核心硬件生產(chǎn)之中。使用 DL6200 時(shí)，只需要熟悉串口通信知識(shí)就可通過(guò) GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。不需要關(guān)心模塊的射頻電路部分及相關(guān)硬件連接；不需要學(xué)習(xí) AT 指令集，DL6200 模塊在模塊的內(nèi)部可以完成 AT 響應(yīng)有關(guān)的所有操作；不需要學(xué)習(xí)TCP/IP 協(xié)議和互連網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)：由于 GPRS 模塊是基于互連網(wǎng)絡(luò)的通信方式，在使用中就要與 INTERNET 網(wǎng)絡(luò)打交道。DL6200 模塊在內(nèi)部可以自主完成所有與網(wǎng)絡(luò)的信息交換，無(wú)需用戶參與；不必用戶單獨(dú)擁有一個(gè)固定的 IP 地址；具有格式及透明傳輸兩種傳輸格式；具有一般工作模式和動(dòng)程序；支持總線式的被動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)方式。

4 PLC 控制

（1）PLC 的外部接線。圖2 中用不同的傳感器進(jìn)行采集信號(hào)，分別為紅外傳感器、MQ-2 煙霧傳感器和火焰探測(cè)器。為其加上 12V 直流電壓，當(dāng)傳感器檢測(cè)到異常情況時(shí)輸出信號(hào)1，當(dāng)險(xiǎn)情恢復(fù)輸出信號(hào) 0，分別由 PLC 采樣處理，根據(jù)編寫(xiě)好的程序?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行控制。由于信號(hào)在采集和傳輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象而引起誤差，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別并有效消除由失真帶來(lái)的干擾信息從而保證報(bào)警信號(hào)的準(zhǔn)確性。僅僅有硬件是不行的，還需要有軟件，軟件是系統(tǒng)的靈魂，軟件控制著數(shù)據(jù)的流向和相關(guān)設(shè)備的管理，以第一時(shí)間給出相應(yīng)的信號(hào)，以明顯的警示信號(hào)（聲音、光等）提醒用戶。

圖2 PLC外部接線圖

（2）防盜功能實(shí)現(xiàn)。人類和大型動(dòng)物體溫一般是 37°左右，并且體溫穩(wěn)定波動(dòng)非常小。所以發(fā)出紅外線的波動(dòng)很小的，一般在波長(zhǎng) 10μm 左右。由于人體體溫與外界環(huán)境溫度存在差異性，當(dāng)人走入檢測(cè)范圍時(shí)人體會(huì)釋放 10μm 左右的紅外線，它通過(guò)菲涅耳透鏡濾光片增強(qiáng)后會(huì)向紅外感應(yīng)源（熱釋電元件）上匯聚。因接收到人體紅外輻射，紅外感應(yīng)源會(huì)導(dǎo)致電荷失去平衡，向外釋放電荷，進(jìn)而產(chǎn)生△T 并將△T 向外圍電路輸出，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng) PLC 程序控制門窗反鎖使小偷無(wú)所遁形。如圖3 所示。

圖3 紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部電路圖

（3）防毒防煙功能實(shí)現(xiàn)。家居生活中主要的有毒有害氣體是家用煤氣。設(shè)計(jì)中利用氣敏性煙霧傳感器 MQ-2 及其外圍電路控制煙霧超標(biāo)的檢測(cè)。MQ-2 氣體傳感器對(duì)其有較高的靈敏度，除此之外 MQ-2 對(duì)丙烷、天然氣、和一些可燃蒸汽也有較好的檢測(cè)效果。當(dāng)檢測(cè)到有毒氣體時(shí)傳感器將 1 信號(hào)送達(dá) PLC 處等待 PLC 的掃描，當(dāng) PLC 完成一個(gè)掃描周期后采納 1 信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后 PLC 控制系統(tǒng)將發(fā)出指令由電機(jī)控制門窗打開(kāi)，煤氣總閘閉合，發(fā)送信息到手機(jī)上并發(fā)出警報(bào)。如圖4 所示。

圖4 排風(fēng)扇控制流程

（4）防火功能實(shí)現(xiàn)。雖然氣敏性煙霧傳感器 MQ-2 可以檢測(cè)到火災(zāi)發(fā)生時(shí)的煙霧，但以此判斷有無(wú)火災(zāi)是不夠的，無(wú)法判斷是氣體泄漏還是起火煙霧，這是防火安防的一大難題，該設(shè)計(jì)運(yùn)用了火焰探測(cè)儀和煙霧傳感器共同控制滅火消防閥。如圖5 所示。給 PLC 上電，系統(tǒng)初始化；當(dāng)系統(tǒng)收到廚房或臥室著火的信號(hào)后，PLC 系統(tǒng)進(jìn)行采樣分析，當(dāng)火焰探測(cè)儀和煙霧傳感器兩信號(hào)同時(shí)被采樣時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行廚房或臥室滅火的操作，直到火滅。兩信號(hào)恢復(fù)正常經(jīng)一個(gè)采樣周期系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖5 防火控制流程

5 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)采用多種傳感器綜合應(yīng)用采集信號(hào)，提高了系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃?，減小了漏報(bào)率和誤報(bào)率。文章設(shè)計(jì)的安居安防系統(tǒng)能及時(shí)的檢測(cè)到險(xiǎn)情，為有效地防止和減少意外財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)所監(jiān)測(cè)家居安全提供保障，對(duì)人們生活做出了一定貢獻(xiàn)。

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

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［4］求是科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

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Design of Remote Security System for Smart Home based on PLC

WANG Zhao-chi
（H unan University of Technology，Zhuzhou，H unan 412007，China）

With the development of economy and the improvement of science and technology，people' s living standards have also been improved，and higher requirements are put on the quality of life，in order to guarantee the standard of living and security. Home Furnishing security has gradually transformed from the ancient gate locks to the scientific development of intelligence.PLC Home Furnishing intelligent remote security system can prevent the danger in time to eliminate security risks，and notify the residential property and tenants to reduce economic losses，which makes the home Furnishing more secure and warm.

smoke sensor；infrared sensor；GPRS module；PLC control；intelligent security

TP277

A

2095-980X（2016）12-0026-02

2016- 11-14

王兆馳（1993-），山東人，大學(xué)本科。