無(wú)線(xiàn)網(wǎng)技術(shù)的區域家庭防盜報警系統
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近年來(lái)，隨著(zhù)生活水平的提高，家庭住宅面積不斷擴大，居住環(huán)境越來(lái)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(lèi)產(chǎn)品的快速發(fā)展，尤其是家用電子類(lèi)產(chǎn)品已經(jīng)成為人們生活必不可少的一部分。為家庭和小區用戶(hù)提供安防保障的家庭防盜報警系統也已走近人們的家庭。
本系統利用單片機控制技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和GSM移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能防盜系統。該系統采用GSM移動(dòng)通信技術(shù)，可以使小區安防人員和用戶(hù)及時(shí)收到報警信息，在第一時(shí)間趕赴現場(chǎng)，從而使用戶(hù)損失降到最低。采用無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式，可以輕松組網(wǎng)。報警網(wǎng)絡(luò )可大可小，小到家庭獨立使用、小區組網(wǎng)，大到地區組網(wǎng)。采用無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式，不需要重新布線(xiàn)，可隨意放置監視探頭，非常適合小區及家庭使用。
1 智能防盜報警系統工作原理
智能防盜報警系統主要由4部分組成：無(wú)線(xiàn)防盜報警探頭、家庭主機、小區主機、地區主機。
無(wú)線(xiàn)防盜報警探頭一般安裝在用戶(hù)住宅的窗戶(hù)上，其外形小巧美觀(guān)，可以直接貼在窗戶(hù)上。防盜報警探頭通過(guò)對振動(dòng)和紅外熱源的雙重探測原理，確認盜賊的入侵。當發(fā)現警情后立即啟動(dòng)自身聲光報警，震懾入侵者，同時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式將報警信息傳送給家庭報警主機。家庭報警主機立即將報警信息通過(guò)短信的方式發(fā)送到用戶(hù)手機、小區或地區的報警主機，同時(shí)可啟動(dòng)大功率的室內聲光報警裝置，阻止進(jìn)一步的侵犯行為。
(1)無(wú)線(xiàn)防盜報警探頭
采用振動(dòng)傳感器和紅外熱釋電傳感器雙重監測原理確認盜賊存在，保證了報警的準確性。該探頭采用低功耗設計技術(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(wú)線(xiàn)防盜報警探頭均有唯一ID號碼，可以與其安裝的實(shí)際位置進(jìn)行匹配。通過(guò)用戶(hù)主機可以隨時(shí)修改這些位置設置，用戶(hù)可以通過(guò)報警短信收到報警的精確位置(具體到用戶(hù)住宅的窗戶(hù)位置)，便于通知相關(guān)人員盡快到達事故現場(chǎng)。
(2)家庭主機
可以發(fā)送報警短信，而且在居室內啟動(dòng)聲光報警。預留大功率的電磁繼電器，可以驅動(dòng)其他家電進(jìn)行報警等動(dòng)作。報警對象可以進(jìn)行分組管理(家人、朋友、保安等)，以便根據優(yōu)先級通知最近人員盡快到達事故現場(chǎng)，減小用戶(hù)損失。
(3)小區主機和地區主機
主要是根據報警短信內容識別報警所在位置。根據報警短信內容查詢(xún)地理信息識別系統，盡快派出最近的安保人員到達事發(fā)現場(chǎng)。小區主機和地區主機有用戶(hù)注冊管理功能，管理本轄區的人網(wǎng)用戶(hù)群，同時(shí)通過(guò)數據庫系統管理報警日志。
2 智能防盜報警系統設計方案
2．1 無(wú)線(xiàn)防盜報警探頭設計方案
無(wú)線(xiàn)防盜報警探頭安裝于居室的各個(gè)窗戶(hù)上，體積小巧，功耗低，可直接貼在窗戶(hù)上，當發(fā)現盜賊入侵時(shí)可以獨立聲光報警，并發(fā)送無(wú)線(xiàn)報警信號到家庭主機。硬件結構如圖1所示。
(1)低功耗設計
無(wú)線(xiàn)防盜報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種可單獨選擇的低功耗休眠模式，使ATtiny44在電池供電設備上有良好的表現。應用軟件可在需要時(shí)調整系統時(shí)鐘頻率以達到最佳功耗性能，例如在系統閑置時(shí)調慢微處理器部分模塊的時(shí)鐘頻率。利用AVR Power Stop System，用戶(hù)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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。當有報警信號時(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(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊發(fā)射無(wú)線(xiàn)報警信息。
(2)紅外熱釋電傳感器
在自然界，任何高于絕對溫度(-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(cháng)是不一樣的，紅外波長(cháng)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(cháng)的紅外線(xiàn)，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的紅外線(xiàn)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)生釋電效應相互抵消，此時(shí)探測器無(wú)信號輸出。紅外線(xiàn)通過(guò)菲涅耳濾光片增強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)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。
(3)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊
無(wú)線(xiàn)傳感器的無(wú)線(xiàn)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(méi)有報警信息的時(shí)候，可以將其設置為休眠狀態(tài)，減少電池的電量消耗。當有報警信息時(shí)，無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊被喚醒，發(fā)射報警信號完成后無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊關(guān)閉。
2．2 家庭主機設計方案
家庭主機是整個(gè)家庭智能防盜報警系統的核心，其自身既可以在收到報警信號后獨立報警，驅走盜賊，還能發(fā)送報警短信到小區主機和地區主機，通知安防人員盡快到來(lái)。家庭主機硬件結構如圖2所示。
(1)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊
家庭主機采用Chipcon公司的CCllOO無(wú)線(xiàn)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(mǎn)足室內無(wú)線(xiàn)傳感器信號的接收任務(wù)。當接收到無(wú)線(xiàn)報警信號后，CCll00將接收到的數據傳輸給單片機，單片機對數據進(jìn)行分析，然后發(fā)出聲光報警和短信報警信息。
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