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          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)

          作者: 時(shí)間:2010-11-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            近年來,隨著生活水平的提高,家庭住宅面積不斷擴(kuò)大,居住環(huán)境越來越好,人們的居住質(zhì)量有了明顯的改善。同時(shí),科技的日新月異帶動(dòng)了電子類產(chǎn)品的快速發(fā)展,尤其是家用電子類產(chǎn)品已經(jīng)成為人們生活必不可少的一部分。為家庭和小區(qū)用戶提供安防保障的家庭也已走近人們的家庭。

            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 智能工作原理

            智能主要由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

          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)

          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。

            


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