王迪 李世明

摘要：智能安防系統(tǒng)是智能家居系統(tǒng)中較為重要的子系統(tǒng)，本文運(yùn)用Arduino開發(fā)板、WiFi無線模塊設(shè)計了一種智能家居安防系統(tǒng)。利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，綜合實(shí)現(xiàn)了家居信息采集、遠(yuǎn)程報警等功能，可廣泛應(yīng)用于防火防盜、安全監(jiān)控和安防等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：智能安防；無線網(wǎng)絡(luò)；信息采集；遠(yuǎn)程報警

中圖分類號：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2163（2016）02-

Design of intelligent home security warning system

WANG Di，LI ShiMing

（Computer science and information engineering college，Harbin normal university， Harbin 150025，China）

Abstract： Intelligent security system is an important subsystem of smart home system，an alarming system based on Arduino board and WiFi is designed. The paper uses the wireless network to realize the remote communication ，and comprehensively implements the household information collection， remote alarm functions，which can be widely used in fire alarm，guard against theft，security monitoring，security and other fields.

Keyword： intelligent security；wireless network；information collection；remote alarm

0 引言

隨著信息技術(shù)的逐步發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的興起，智能家居的研究也成了一個熱點(diǎn)問題[1]，同時，隨著社會的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平日漸提高。而在現(xiàn)實(shí)重點(diǎn)關(guān)聯(lián)中，人們對居住環(huán)境即已提出了不同以往的高端、強(qiáng)檔要求，具體就是住宅不僅要便利、舒適，而且要更高度安全。智能家庭安防預(yù)警系統(tǒng)以及環(huán)境安全問題也就必然成為人們幸福安居切實(shí)相關(guān)的重要研究內(nèi)容。近年來，防盜報警裝置以及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)已成為銀行、商店、辦公室、居民區(qū)、賓館、庫房、住宅等場所普遍應(yīng)用的設(shè)備，為維護(hù)社會治安、保障國家財產(chǎn)和群眾的安全發(fā)揮了重要作用[2]。但是由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的各種原因，目前防盜報警系統(tǒng)以及環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計不盡合理的情況比較普遍，在信號檢測、信號處理上面還存在一定問題，致使一些系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤報或者漏報。為了提高人們的生活質(zhì)量，將兩大系統(tǒng)結(jié)合以及完善是十分必要的[3-4]。

1 系統(tǒng)工作原理

本設(shè)計是為了滿足現(xiàn)代人們對住宅的防盜需要以及環(huán)境監(jiān)測需要而設(shè)計研發(fā)的智能家庭安防預(yù)警系統(tǒng)，跟以往的家庭應(yīng)用系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)不僅能防盜，而且能檢測室內(nèi)環(huán)境是否對人體健康產(chǎn)生危害。為此，該系統(tǒng)不僅可以用于單一的住宅區(qū)，更可以用于規(guī)模較大的住宅區(qū)。設(shè)計中使用了Arduino作為信號處理器，這樣有利于實(shí)現(xiàn)與計算機(jī)的連接，有助于先進(jìn)、統(tǒng)一管理，而且還能實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)控，自動報警，使整個小區(qū)的基本狀況、信息資料等在計算機(jī)內(nèi)存儲起來，方便用戶和安保人員的查詢與執(zhí)行操作[5]。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及智能家居的普及，智能家庭安防預(yù)警系統(tǒng)必然會進(jìn)入千家萬戶，成為每家每戶的一個必備家具設(shè)計，可以解決安全防盜的問題，將險情消滅在萌芽狀態(tài)，這樣不僅保證了居民的生命財產(chǎn)不受損失，同時還可以讓人們安享更為健康的生活[6-7]。

文中研究系統(tǒng)可以分為硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)2部分。其中，硬件子系統(tǒng)使用了Arduino DUE、WIFI、電子鎖、UPS、RFID以及多種傳感器等器件。其工作原理為：

（1）當(dāng)合法人員進(jìn)入時，采用RFID進(jìn)行用戶身份認(rèn)證；人體紅外感應(yīng)模塊用來檢測人體與門的距離，當(dāng)非法人員進(jìn)入某特定區(qū)域并且超過設(shè)定時間，則通過短信模塊通知用戶，門上的攝像頭即刻傳輸拍攝的非法人員的影像，室內(nèi)報警器也發(fā)出警報聲。

（2）在窗戶上安裝紅外對射管，判斷從此途徑的非法入侵，發(fā)短信進(jìn)行報警，室內(nèi)報警器也發(fā)出警報聲。

當(dāng)室內(nèi)有特殊情況（如：火災(zāi)、有毒氣體泄漏等）發(fā)生時，PC將傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，發(fā)生異常時報警并通知用戶。而且還會將家居中的門與窗戶均加入紅外對射管，通過檢測窗戶打開時的運(yùn)動狀態(tài)，判斷是否為非法入侵。

在此基礎(chǔ)上，軟件子系統(tǒng)則可分為控制系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、云及顯示界面。其工作原理為：用戶在通過合法身份登錄后，即可在界面上讀到傳感器所采集的信息，就會得知室內(nèi)情況及門窗此時的開關(guān)狀態(tài)；PC對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并傳至云平臺。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件子系統(tǒng)

2.2 軟件子系統(tǒng)

將Arduino開發(fā)板與傳感器相連，通過X-CTU配置用XBee無線模塊讀取傳感器數(shù)據(jù)上傳至PC，由PC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。用戶交互界面通過使用Struts2在MyEclipse開發(fā)平臺上實(shí)施軟件功能開發(fā)，并將網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)顯示到用戶界面上。軟件系統(tǒng)的流程圖3所示。

3 系統(tǒng)功能

3.1防盜功能

（1）進(jìn)戶門方位的防盜

采用紅外移動探頭監(jiān)測非法人員的靠近，一旦有人員進(jìn)入某特定區(qū)域并且超過設(shè)定時間，攝像頭立刻拍攝并傳輸其影像，同時室內(nèi)報警器報警；在保持傳統(tǒng)的開門方式基礎(chǔ)上，采用RFID門禁系統(tǒng)對進(jìn)入者進(jìn)行身份認(rèn)證，若為非法人員則報警器報警，同時發(fā)送短信通知用戶和物業(yè)。若門卡丟失，業(yè)主也無需緊張辦卡，增強(qiáng)了門禁的安全性。

（2）窗口方位的防盜

采用紅外對射管監(jiān)測試圖通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的非法人員，采用玻璃破碎傳感器監(jiān)測入侵者對窗戶的破壞，室內(nèi)報警器均發(fā)出警報聲，同時向用戶和物業(yè)發(fā)送短信。

3.2家庭環(huán)境安全的監(jiān)測

該系統(tǒng)通過各類探測器對家庭重要地點(diǎn)和區(qū)域布防，這些探測器可分為門磁、門窗閉合器、燃?xì)庑孤﹫缶?、煙霧傳感器、紅外移動探頭、緊急按鈕等?，F(xiàn)將各類探測器介紹如下：

（1）UPS：在停電時自動開啟，給系統(tǒng)供電；

（2）門磁感應(yīng)器：主要裝在門戶及門框上，當(dāng)有盜賊非法闖入時，家庭主機(jī)報警，管理主機(jī)會顯示報警地點(diǎn)和警情性質(zhì)；

（3）人體紅外感知器：主要裝在窗戶和陽臺附近，紅外探測非法闖入者。另外，較新的窗臺布防采用“幕簾式紅外探頭”，通過一層隱蔽的電子束來保護(hù)窗戶和陽臺；

（4）玻璃破碎傳感器：裝在面對玻璃位置，通過檢測玻璃破碎的高頻聲而報警；

（5）燃?xì)庑孤﹫缶鳎喊惭b在廚房或洗浴間，當(dāng)煤氣泄漏到一定濃度時而報警；

（6）煙霧傳感器：一般安裝在客廳或臥室，檢測家居環(huán)境煙氣濃度增至一定量級時而報警；

（7）雨滴傳感器：一般安裝在窗戶上，當(dāng)窗外下雨時，窗戶自動關(guān)閉；

（8）緊急求助按鈕：一般裝設(shè)在較隱蔽地方，家中發(fā)生緊急情況（如打劫、突發(fā)疾?。苯酉虮０仓行那笾?。

3.3預(yù)警通過三種方式聯(lián)合實(shí)現(xiàn)

（1）報警：系統(tǒng)檢測到疑似危險信息，自動啟動報警器提醒業(yè)主或工作人員；

（2）短信報警：家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)根據(jù)檢測到的危險信息向用戶手機(jī)自動發(fā)送報警短信；緊急情況下將短信同時轉(zhuǎn)發(fā)給物業(yè)人員或社區(qū)人員；

（3）全國安防客服協(xié)助報警：當(dāng)業(yè)主無法報警時，可以短信或電話聯(lián)系安防系統(tǒng)全國客服人員，請客服人員代為報警并協(xié)調(diào)處理；

（4）拍照或錄像取證：對于疑似兇險人員進(jìn)行拍照或錄像，以保留證據(jù)。

4 結(jié)束語

一套完善的智能家居安防報警系統(tǒng)可確保每一個用戶的生命財產(chǎn)的安全。本系統(tǒng)是利用各種傳感器、探測器及執(zhí)行器共同構(gòu)成家庭生活系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代家居所必需的功能，集家庭安防報警、智能門禁、手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程視頻圖像監(jiān)控于一體，是家庭生活系統(tǒng)中的"大腦"。

參考文獻(xiàn)：

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