基于無線網(wǎng)技術(shù)的區(qū)域家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)利用單片機(jī)控制技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GSM移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用GSM移動(dòng)通信技術(shù)，可以使小區(qū)安防人員和用戶及時(shí)收到報(bào)警信息，在第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，從而使用戶損失降到最低。采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以輕松組網(wǎng)。報(bào)警網(wǎng)絡(luò)可大可小，小到家庭獨(dú)立使用、小區(qū)組網(wǎng)，大到地區(qū)組網(wǎng)。采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需要重新布線，可隨意放置監(jiān)視探頭，非常適合小區(qū)及家庭使用。

1 智能防盜報(bào)警系統(tǒng)工作原理

　　智能防盜報(bào)警系統(tǒng)主要由4部分組成：無線防盜報(bào)警探頭、家庭主機(jī)、小區(qū)主機(jī)、地區(qū)主機(jī)。

　　無線防盜報(bào)警探頭一般安裝在用戶住宅的窗戶上，其外形小巧美觀，可以直接貼在窗戶上。防盜報(bào)警探頭通過對(duì)振動(dòng)和紅外熱源的雙重探測(cè)原理，確認(rèn)盜賊的入侵。當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情后立即啟動(dòng)自身聲光報(bào)警，震懾入侵者，同時(shí)通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式將報(bào)警信息傳送給家庭報(bào)警主機(jī)。家庭報(bào)警主機(jī)立即將報(bào)警信息通過短信的方式發(fā)送到用戶手機(jī)、小區(qū)或地區(qū)的報(bào)警主機(jī)，同時(shí)可啟動(dòng)大功率的室內(nèi)聲光報(bào)警裝置，阻止進(jìn)一步的侵犯行為。

　　(1)無線防盜報(bào)警探頭

　　采用振動(dòng)傳感器和紅外熱釋電傳感器雙重監(jiān)測(cè)原理確認(rèn)盜賊存在，保證了報(bào)警的準(zhǔn)確性。該探頭采用低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)，功耗低，使用紐扣電池供電能夠工作一年以上。每一個(gè)無線防盜報(bào)警探頭均有唯一ID號(hào)碼，可以與其安裝的實(shí)際位置進(jìn)行匹配。通過用戶主機(jī)可以隨時(shí)修改這些位置設(shè)置，用戶可以通過報(bào)警短信收到報(bào)警的精確位置(具體到用戶住宅的窗戶位置)，便于通知相關(guān)人員盡快到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)。

　　(2)家庭主機(jī)

　　可以發(fā)送報(bào)警短信，而且在居室內(nèi)啟動(dòng)聲光報(bào)警。預(yù)留大功率的電磁繼電器，可以驅(qū)動(dòng)其他家電進(jìn)行報(bào)警等動(dòng)作。報(bào)警對(duì)象可以進(jìn)行分組管理(家人、朋友、保安等)，以便根據(jù)優(yōu)先級(jí)通知最近人員盡快到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，減小用戶損失。

　　(3)小區(qū)主機(jī)和地區(qū)主機(jī)

　　主要是根據(jù)報(bào)警短信內(nèi)容識(shí)別報(bào)警所在位置。根據(jù)報(bào)警短信內(nèi)容查詢地理信息識(shí)別系統(tǒng)，盡快派出最近的安保人員到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。小區(qū)主機(jī)和地區(qū)主機(jī)有用戶注冊(cè)管理功能，管理本轄區(qū)的人網(wǎng)用戶群，同時(shí)通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理報(bào)警日志。

2 智能防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　2．1 無線防盜報(bào)警探頭設(shè)計(jì)方案

　　無線防盜報(bào)警探頭安裝于居室的各個(gè)窗戶上，體積小巧，功耗低，可直接貼在窗戶上，當(dāng)發(fā)現(xiàn)盜賊入侵時(shí)可以獨(dú)立聲光報(bào)警，并發(fā)送無線報(bào)警信號(hào)到家庭主機(jī)。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

無線防盜報(bào)警探頭

　　(1)低功耗設(shè)計(jì)

　　無線防盜報(bào)警探頭采用紐扣電池供電，需要低功耗的處理器。本方案選用Atreel公司的ATtiny44處理器。ATtiny是Atmel公司的低功耗系列產(chǎn)品，ATtiny44具有3種可單獨(dú)選擇的低功耗休眠模式，使ATtiny44在電池供電設(shè)備上有良好的表現(xiàn)。應(yīng)用軟件可在需要時(shí)調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘頻率以達(dá)到最佳功耗性能，例如在系統(tǒng)閑置時(shí)調(diào)慢微處理器部分模塊的時(shí)鐘頻率。利用AVR Power Stop System，用戶停止使用微處理器時(shí)可以關(guān)閉定時(shí)器、ADC等能耗模塊，ATtiny44在掉電(PowerDown)模式下耗電量還不到10O nA。要求無線傳感器的體積盡可能小，以便安裝，ATti-ny44小巧的封裝也使得整個(gè)無線傳感器體積大為縮小。ATtiny44平時(shí)工作在掉電狀態(tài)下，為功耗最小模式。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)處理器從中斷中喚醒，判斷是否為盜賊入侵，如果不是則重新回到掉電模式，如果是盜賊入侵則啟動(dòng)無線發(fā)射模塊發(fā)射無線報(bào)警信息。

　　(2)紅外熱釋電傳感器

　　在自然界，任何高于絕對(duì)溫度(-273 K)的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體釋放的紅外波長(zhǎng)是不一樣的，紅外波長(zhǎng)與溫度相關(guān)，而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關(guān)。人體都有恒定的體溫，一般在37℃左右，會(huì)發(fā)出10 mm左右特定波長(zhǎng)的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線而進(jìn)行工作的。被動(dòng)紅外探頭的傳感器包含2個(gè)串聯(lián)的熱釋電元件，2個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)2個(gè)熱釋電元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，此時(shí)探測(cè)器無信號(hào)輸出。紅外線通過菲涅耳濾光片增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

　　(3)無線發(fā)射模塊

　　無線傳感器的無線發(fā)射模塊選用的是Chipcon公司的CCll50單發(fā)芯片。CCll50具有豐富的頻率資源，需要極少的外部元件。CCll50具有休眠狀態(tài)，在沒有報(bào)警信息的時(shí)候，可以將其設(shè)置為休眠狀態(tài)，減少電池的電量消耗。當(dāng)有報(bào)警信息時(shí)，無線發(fā)射模塊被喚醒，發(fā)射報(bào)警信號(hào)完成后無線發(fā)射模塊關(guān)閉。

　　2．2 家庭主機(jī)設(shè)計(jì)方案

　　家庭主機(jī)是整個(gè)家庭智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的核心，其自身既可以在收到報(bào)警信號(hào)后獨(dú)立報(bào)警，驅(qū)走盜賊，還能發(fā)送報(bào)警短信到小區(qū)主機(jī)和地區(qū)主機(jī)，通知安防人員盡快到來。家庭主機(jī)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

家庭主機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

　　(1)無線收發(fā)模塊

　　家庭主機(jī)采用Chipcon公司的CCllOO無線收發(fā)芯片，該芯片可與CCll50單發(fā)芯片匹配使用，具有豐富的頻率資源，接收靈敏度高，完全可以滿足室內(nèi)無線傳感器信號(hào)的接收任務(wù)。當(dāng)接收到無線報(bào)警信號(hào)后，CCll00將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后發(fā)出聲光報(bào)警和短信報(bào)警信息。