翟龍濤　王海曉　張　勝　褚清梅（德州學(xué)院　機(jī)電工程學(xué)院，山東　德州　253023）

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對一款農(nóng)村全方位防盜器的研究設(shè)計(jì)

翟龍濤王海曉張勝褚清梅
（德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東德州253023）

現(xiàn)階段，農(nóng)村盜竊現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，入室盜竊財(cái)物、糧食、牲畜等事件時有發(fā)生，為此，研制了農(nóng)村全方位防盜器這款產(chǎn)品，用以解決現(xiàn)階段農(nóng)村安防方面存在的不足。

農(nóng)村；防火防盜；防盜器

在當(dāng)前城市安防措施較為完善的大環(huán)境下，一些不法分子將盜竊目光轉(zhuǎn)向了安防措施較差的農(nóng)村，入室盜竊牛羊、財(cái)務(wù)及糧食等事情時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了農(nóng)民的生產(chǎn)生活及社會穩(wěn)定，成為了新農(nóng)村發(fā)展的不和諧音符。而針對目前農(nóng)村火災(zāi)頻發(fā)的現(xiàn)象，農(nóng)村全方位防盜器在防人盜的基礎(chǔ)上增加了防火盜這一功能，是居家生活的好幫手。

1　研制背景及意義

現(xiàn)階段，農(nóng)村盜竊案件頻頻發(fā)生，尤其在秋收的農(nóng)忙季節(jié)及春節(jié)前后。而隨著社會的發(fā)展，青壯年男子外出務(wù)工現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重，留下的都是一些較為弱勢的群體，對于防盜問題更是有心無力。由于農(nóng)村涉面廣，盜竊事件突發(fā)，加上基層派出所警力不足，使得原本就盜竊事件頻發(fā)的農(nóng)村更是雪上加霜。同時，受當(dāng)前農(nóng)村生活方式的限制，家家戶戶主要以燒柴來取暖、做飯，因而在房屋的周圍堆積了大量的柴火，稍有不慎，將會引發(fā)火災(zāi)，尤其是在無人知曉的情況下，任憑火焰恣意蔓延，如此一來，將給戶主帶來不可預(yù)知的損失。基于以上原因，研制了這款農(nóng)村全方位防盜器，用于解決防火、防盜問題。

2　農(nóng)村全方位防盜器的防盜環(huán)節(jié)

農(nóng)村全方位防盜器打破了傳統(tǒng)防盜器功能單一的不足，是一款集防火防盜于一身的多功能新型防盜器。其主要是根據(jù)盜賊入侵方式和農(nóng)民生活方式而設(shè)計(jì)的，因現(xiàn)階段防盜門技術(shù)趨于成熟，破門而入可能性不大，所以其入侵方式主要以翻墻而入為主，而這款農(nóng)村全方位防盜器正好彌補(bǔ)了院墻安防方面的不足。在院墻上固定一塊與院墻等長等寬的木板，木板下的兩端及中間安裝有壓力傳感器，壓力傳感器最終與單片機(jī)相連，當(dāng)有人欲翻墻而入，勢必會觸動木板使木板壓力發(fā)生變化，最終引發(fā)壓力傳感器的電平發(fā)生變化，達(dá)到報警器聲音報警和GSM短信模塊電話報警的效果，可及時通知戶主，避免造成損失［1］。

此外，對于家中養(yǎng)有牛羊等大型牲畜的人家，一旦牲畜被盜，損失將異常慘重。針對此，防盜器的紅外避障傳感器可以解決這一問題，在牲畜活動范圍內(nèi)安裝紅外避障傳感器，通過調(diào)節(jié)傳感器的檢測范圍，使其與牲畜的活動范圍相適應(yīng)，用于檢測牲畜的有無，當(dāng)牲畜在其活動范圍內(nèi)時，傳感器處于正常狀態(tài)，一旦離開了其活動范圍，傳感器的電平會發(fā)生變化，開啟報警線路進(jìn)行報警。

3　農(nóng)村全方位防盜器的防火環(huán)節(jié)

對于農(nóng)村院墻內(nèi)外側(cè)堆積柴火而存在的隱患，在院墻上安裝有火焰?zhèn)鞲衅?，火焰?zhèn)鞲衅饕才c單片機(jī)相連，發(fā)生火災(zāi)時由單片機(jī)控制的火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到信號，傳遞火災(zāi)信息給戶主，起到及時滅火的效果。

4　系統(tǒng)簡介

該套系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為控制中心，通過對院墻上的壓力傳感器和安裝在牲畜活動范圍內(nèi)的紅外避障傳感器進(jìn)行控制，當(dāng)檢測到有人翻墻盜竊時，壓力傳感器的信號發(fā)生變化，將變化的信號傳遞給單片機(jī)，引發(fā)報警器報警，同時GSM短信模塊撥打報警電話給戶主；在牛羊等大型牲畜活動范圍內(nèi)安裝紅外避障傳感器，一旦牲畜脫離正?；顒臃秶瑒t會導(dǎo)致傳感器的電平發(fā)生變化，引發(fā)報警模塊進(jìn)行工作。系統(tǒng)的工作原理圖如圖1所示。

圖1　報警器的系統(tǒng)工作原理圖

4.1STC12C5A60S2單片機(jī)

STC12C5A60S2單片機(jī)具有超強(qiáng)的抗干擾能力，可以兼容傳統(tǒng)的8051型的單片機(jī)。但是，運(yùn)行速度卻是傳統(tǒng)單片機(jī)的8～12倍，其內(nèi)部集成了MAX810專用復(fù)位電路，2路的PWM、8路的高速10位A/D轉(zhuǎn)化，非常適合作為該系統(tǒng)的控制中心。

4.2壓力傳感器

主要是由磷酸二氫銨、石英和酒石酸鉀鈉等壓電材料組成。由于石英是一種天然的晶體，而在天然晶體中存在著壓電效應(yīng)，而壓力傳感器的工作原理就是壓電效應(yīng)。所以，壓力傳感器不適用于靜態(tài)測量，而在該系統(tǒng)中盜賊通過對木板的作用，進(jìn)而對壓力傳感器進(jìn)行作用力后，這一過程完全處于動態(tài)中，恰好符合該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，所以選用壓力傳感器對盜賊是否入侵進(jìn)行判斷。

4.3報警器

該模塊可以將壓力傳感器所檢測到的電信號轉(zhuǎn)化為人為可聽的聲音信號，報警器發(fā)出的聲音在震懾盜賊的同時，還可以及時通知戶主或者鄰居。報警器的聲音報警和GSM模塊的電話報警的結(jié)合，是該系統(tǒng)的一大報警保障。

4.4GSM短信模塊

對于電話報警功能，選用SIM900A模塊作為載體，通過檢測模塊所檢測到的信息對是否報警進(jìn)行判斷。SIM900A模塊兼容3.3V的單片機(jī)和5.5V的單片機(jī)，而在該系統(tǒng)中選用的是5V的單片機(jī)，所以符合設(shè)計(jì)的要求。

4.5紅外避障傳感器

該傳感器的原理是利用物體的反射性質(zhì)，在工作狀態(tài)時紅外避障傳感器會發(fā)射出紅外線，當(dāng)距離無窮遠(yuǎn)時，紅外線會隨著距離的增加而逐漸減弱，最后消失；當(dāng)遇到障礙物時，紅外線會被阻礙，經(jīng)反射后被傳感器的接收管接收，進(jìn)而輸出0、1電平的變化。利用該傳感器的特性，可用于對周圍環(huán)境的檢測。在正常狀態(tài)時，IO口輸出的電平是高電平；當(dāng)檢測到目標(biāo)時，電平會由高電平變?yōu)榈碗娖?。將其安裝在牛、羊等大型牲畜的活動范圍內(nèi)，安全狀態(tài)時使紅外避障傳感器發(fā)射的紅外線可以被牛、羊等牲畜反射，輸出低電平；而當(dāng)牛、羊等牲畜脫離了其應(yīng)在的范圍時，紅外避障傳感器的電平會由低電平變?yōu)楦唠娖?，?dāng)電平發(fā)生變化時可觸發(fā)報警線路進(jìn)行報警。

4.6火焰?zhèn)鞲衅?/p>

擁有60°左右的探測角度，通過感知火焰的輻射強(qiáng)度，可對環(huán)境的火焰情況進(jìn)行檢測，3.3～5.0V的工作電壓，可直接由單片機(jī)進(jìn)行控制。

5　農(nóng)村全方位防盜器的系統(tǒng)保障

農(nóng)村全方位防盜器主要由STC12C5A60S2單片機(jī)、壓力傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、紅外避障傳感器、報警器及GSM短信模塊等電路元件組成，由太陽能電池板供電，蓄電池儲電，另外由太陽能控制器控制蓄電池存儲電量的多少，當(dāng)蓄電池處于未飽和狀態(tài)時，太陽能電池板產(chǎn)生的電量會不斷地運(yùn)往蓄電池中，直至充滿為止。當(dāng)蓄電池處于飽和狀態(tài)時，太陽能控制器則會阻斷電池板與蓄電池之間的電量運(yùn)輸，起到保護(hù)作用。一旦遇到連續(xù)陰雨天，會導(dǎo)致太陽能供電不足，這時則由家用電提供裝置的運(yùn)行動力。

6　農(nóng)村全方位防盜器的優(yōu)勢

農(nóng)村全方位防盜器的報警信息以雙重報警為保障，使警報信號能夠及時發(fā)送出去。該套系統(tǒng)不僅打破了現(xiàn)有防盜器的功能單一、價格昂貴的現(xiàn)狀，而且體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的精神，符合可持續(xù)發(fā)展的理念?；诋?dāng)前農(nóng)村人口比例大，且限于現(xiàn)存市面上防盜器具有的種種弊端，使得現(xiàn)有防盜器的銷售不甚樂觀，所以農(nóng)村全方位防盜器占有極大的市場空間，全方位防盜器以新農(nóng)村建設(shè)為依托，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展的能力與整體競爭力，為老百姓的生產(chǎn)生活提供保障，是未來新農(nóng)村發(fā)展的優(yōu)選防盜產(chǎn)品。

［1］劉航宇，劉智.無線遙控式農(nóng)用大牲畜防盜器［J］.實(shí)用電子制作，2006（2）：11-13.

Research and Design of a Full Range of Security in Rural Area

Zhai LongtaoWang HaixiaoZhang ShengZhu Qingmei
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Dezhou University，Dezhou Shandong 253023）

At the present stage，the rural theft phenomenon is becoming more and more serious.Burglary，theft of property，grain，livestock and other incidents have occurred from time to time.For this reason，the rural omnibearing anti-theft device was designed，which was used to solve the rural security problem existing at the present stage.

rural area；fire prevention and security；burglar alarm

TP21

A

1003-5168（2016）04-0069-02

2016-03-20

翟龍濤（1993-），男，本科，研究方向：新能源開發(fā)與利用；董玲（1982-），女，碩士，講師，研究方向：自動化。