王兆馳

（湖南工業(yè)大學(xué)，湖南株洲 412007）

基于PLC智能家居遠程安防系統(tǒng)設(shè)計

王兆馳

（湖南工業(yè)大學(xué)，湖南株洲 412007）

隨著經(jīng)濟的發(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 智能家居遠程安防系統(tǒng)可以做到第一時間將險情控制在萌芽狀態(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 國內(nèi)外現(xiàn)狀

在如今日益繁榮的互聯(lián)網(wǎng)信息經(jīng)濟時代，越來越多的人開始關(guān)注和重視家庭、小區(qū)的安防智能化建設(shè)，許多國外知名企業(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和信息服務(wù)，其自動化、智能化水平已達到較高水平。這些發(fā)達國家已經(jīng)將家居火災(zāi)報警等安防系統(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)，及時準確發(fā)現(xiàn)險情，最大化降低損失。

在國外智能自動化的潮流下，國內(nèi)各大廠家也紛紛進軍這一領(lǐng)域。一些擁有雄厚實力的 IT 企業(yè)投入大量資金和技術(shù)人才進行研發(fā)，已在產(chǎn)品市場上占有重要的地位。總體來說，由于國內(nèi)智能安防報警系統(tǒng)起步較晚，相對于國外來說還是有不少差距。由于國家目前尚未規(guī)定發(fā)行統(tǒng)一的行業(yè)技術(shù)標準，廠家采用各自的技術(shù)指標和處理方案，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、施工成本較高，基于無線通信技術(shù)自動處理險情的家居安防系統(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 自動控制的無線通信技術(shù)的智能家居遠程安防系統(tǒng)。

2 安防系統(tǒng)整體設(shè)計

系統(tǒng)采用傳感器自動控制和手動控制兩種控制方式。控制對象有電燈、電控鎖、門窗電機、排風扇和滅火消防閥，通過控制這些對象達到防火、防盜、防煤氣中毒和防風雨的目的。如圖1 所示。硬件模塊劃分為煙霧檢測模塊，火災(zāi)檢測模塊，人體檢測模塊，PLC 電機執(zhí)行模塊、蜂鳴器報警部分和 GPRS數(shù)傳模塊等部分組成。該設(shè)計添加了 PLC 模塊通過電機自行處理一些危險事故，保障人身財產(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。世界著名移動通信產(chǎn)品廠商生產(chǎn)的 GPRS 芯片運用于 DL6200 的核心硬件生產(chǎn)之中。使用 DL6200 時，只需要熟悉串口通信知識就可通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)進行通信。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 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TCP/IP 協(xié)議和互連網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識：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，無需用戶參與；不必用戶單獨擁有一個固定的 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程序；支持總線式的被動傳輸數(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行采集信號，分別為紅外傳感器、MQ-2 煙霧傳感器和火焰探測器。為其加上 12V 直流電壓，當傳感器檢測到異常情況時輸出信號1，當險情恢復(fù)輸出信號 0，分別由 PLC 采樣處理，根據(jù)編寫好的程序?qū)﹄姍C進行控制。由于信號在采集和傳輸過程中可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象而引起誤差，系統(tǒng)可以自動識別并有效消除由失真帶來的干擾信息從而保證報警信號的準確性。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，以第一時間給出相應(yīng)的信號，以明顯的警示信號（聲音、光等）提醒用戶。

圖2 PLC外部接線圖

（2）防盜功能實現(xiàn)。人類和大型動物體溫一般是 37°左右，并且體溫穩(wěn)定波動非常小。所以發(fā)出紅外線的波動很小的，一般在波長 10μm 左右。由于人體體溫與外界環(huán)境溫度存在差異性，當人走入檢測范圍時人體會釋放 10μm 左右的紅外線，它通過菲涅耳透鏡濾光片增強后會向紅外感應(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)源會導(dǎo)致電荷失去平衡，向外釋放電荷，進而產(chǎn)生△T 并將△T 向外圍電路輸出，產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng) PLC 程序控制門窗反鎖使小偷無所遁形。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）防毒防煙功能實現(xiàn)。家居生活中主要的有毒有害氣體是家用煤氣。設(shè)計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的檢測。MQ-2 氣體傳感器對其有較高的靈敏度，除此之外 MQ-2 對丙烷、天然氣、和一些可燃蒸汽也有較好的檢測效果。當檢測到有毒氣體時傳感器將 1 信號送達 PLC 處等待 PLC 的掃描，當 PLC 完成一個掃描周期后采納 1 信號進行數(shù)據(jù)處理，最后 PLC 控制系統(tǒng)將發(fā)出指令由電機控制門窗打開，煤氣總閘閉合，發(fā)送信息到手機上并發(fā)出警報。如圖4 所示。

圖4 排風扇控制流程

（4）防火功能實現(xiàn)。雖然氣敏性煙霧傳感器 MQ-2 可以檢測到火災(zāi)發(fā)生時的煙霧，但以此判斷有無火災(zāi)是不夠的，無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)計運用了火焰探測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；當系統(tǒng)收到廚房或臥室著火的信號后，PLC 系統(tǒng)進行采樣分析，當火焰探測儀和煙霧傳感器兩信號同時被采樣時，系統(tǒng)執(zhí)行廚房或臥室滅火的操作，直到火滅。兩信號恢復(fù)正常經(jīng)一個采樣周期系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖5 防火控制流程

5 結(jié)語

系統(tǒng)采用多種傳感器綜合應(yīng)用采集信號，提高了系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃?，減小了漏報率和誤報率。文章設(shè)計的安居安防系統(tǒng)能及時的檢測到險情，為有效地防止和減少意外財產(chǎn)損失，對所監(jiān)測家居安全提供保障，對人們生活做出了一定貢獻。

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

［2］譚秋林.紅外光學(xué)氣體傳感器及檢測系統(tǒng)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

［3］易飛，等.GPRS 網(wǎng)絡(luò)信令實例詳解［M］.北京：人民郵電出版社，2013.

［4］求是科技.單片機典型模塊設(shè)計實例導(dǎo)航［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

［5］向忠宏，等.智能家居［M］.北京：人民郵電出版社，2002.

［6］韓江洪，等.智能家居系統(tǒng)與技術(shù)［M］.安徽：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［7］吳選忠，倪子偉.基于 PC 機的新型智能火災(zāi)報警控制系統(tǒng)研究［J］.電氣電器與能效管理技術(shù)，2008，（4）：46-50.

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。