智能家居报警系统设计

智能家居报警系统设计

吴清川

(海南电网有限责任公司信息通信分公司海南海口570000)

摘要：本系统为基于STC89C52单片机和GSM无线通信模块TC35I进行设计的智能家居防盗报警系统。由人体红外感应模块、单片机控制模块、GSM无线通信模块及报警电路组成。人体红外感应模块负责对入侵信号的检测，有险情发生则产生报警信号，送至单片机控制模块，控制单片机和GSM模块通信，由GSM模块发送短信通知业主及小区安全中心，并触发声光警报。该系统运用无线通讯方式进行报警，有效提高了报警系统的可靠性，克服了市面上一些报警器因线路被恶意破坏而失去报警功能的缺陷。

关键词：智能家居；报警系统；设计

随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，全国建成了许许多多的现代化住宅小区。现代生活中煤气和家用电器设备大量使用的不安全因素等，对小区居民的生命和财产造成了很大威胁。目前，所采用的防盗门和在窗户上加装防盗网等安全防范措施，难以满足现在人们防止外来威胁的要求。为了更有效保证居民的生命和财产的安全，必须在住宅和住宅小区内引入智能化的手段进行安全防范管理。智能住宅的安全防范系统是由安全对讲系统、防盗报警系统、防火(火灾报警)系统和防煤气泄漏系统等组成，安全防范系统是家庭、住宅小区防范外来侵害和自然灾害的一种最重要的、最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，已成为社会治安的一个重要组成部分，其中智能防盗、防火报警系统又是当前智能报警领域的技术热点。鉴于此，住宅防盗防火系统实现智能化势在必行。

本系统主要由传感层、控制中心、通信层构成，借助最可靠、最成熟的GSM无线网络，以直观的短信把报警地点的情况反映到用户的手机屏幕上，通知事主作出相应措施，进而实现了远程智能控制。

1智能家居功能

1.1智能灯光控制

智能家居的照明系统可以采用遥控等各种各样的智能控制方式对家居环境内的灯光进行控制，控制住宅内的遥控开关实现对灯光进行调光、全开全关以及会客等功能模式，又可以实现定时控制、互联网远程监控控制、智能手机控制以及电话语音控制等功能，从而实现节能、环保、舒适、方便的智能照明系统。

1.2智能电器控制

智能家居的电气设备是通过弱电控制强电（即继电器的使用）的方式实现的，这种控制方式安全、方便又智能，可以通过遥控、定时等各种各样的控制方式实现对家居内的用电设备如热水器、电饭锅、空调、地暖等进行智能化控制。这样可以有效地避免热水器在无人的状态下反复加热影响质量，又可以在外面的情况下断开所有的用电插座，避免设备长时间工作引起事故，也可以对地暖和空调进行定时或者智能手机远程控制，可以使用户一回家就可以马上享受宜人、温暖的环境。

1.3安防监控系统

随着社会的不断发展，居民对自己人身和财产安全越来越重视，人们对生活的小区、家庭环境要求也不断提高；又由于社会的发展城市流动人口不断增加，造成城市的社会治安管理困难。为了保障人们的人身财产安全以及小区的治安安全，避免偷窃、抢劫、伤人事故的发生，就需要建立更好的安防系统。现在的保安人防方式已经无法满足人们的要求，因此智能安防将会成为社会发展的必然趋势。视频监控系统已经广泛应用在人们生活的各个领域了，如银行、商场、车站、酒店等场所。可是大部分的监控任务都是靠人工来进行的，而且目前的监控系统仅作为录制功能使用而已，仅提供现场信息没办法对图像进行处理，只是用来事后取证，没有把监控系统的及时性及主动性发挥出来。为了能实现实时监控、分析、处理等功能，并出现异常事件时及时提醒，为政府、人们及时采取相应措施提供有力的帮助，视频监控的智能化显得至关重要。

2智能家居报警系统设计

2.1系统总体思路及方案设计

系统由硬件及软件两大部分组成。硬件部分主要包括人体红外检测模块、单片机控制模块、GSM无线通信模块，完成入侵信号检测、现场声光报警和远程短信报警功能。系统具体设计方案如图1所示，由人体红外感应模块进行信号检测，有人入侵时产生电信号，经过滤波、放大和比较后，输出电平被发送到STC89C52单片机作为报警信息。单片机STC89C52检测到有效电平信号后驱动LED灯和蜂鸣器报警，作并向GSM通信模块发送命令，由GSM无线通信模块TC35I给用户发送信息，实现远程报警。

图1系统设计方案

2.2系统硬件设计

2.2.1单片机控制模块

单片机控制模块选用STC公司设计生产的STC89C52单片机作为主控芯片。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。具有8K在系统可编程Flash存储器，使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，具有在系统可编程特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。

2.2.2烟雾传感器

采用MQ-2烟雾传感器作为报警器的烟雾浓度采集模块，其拥有灵敏度高、响应快、稳定性好、寿命长、驱动电路简单等优点。未设置时报警浓度值为0，可自行设置报警浓度，上限为100%。其主要材料为二氧化锡。当MQ-2工作时，器件内的SnO2材料会因为吸附氧离子或释放吸附到的氧离子来调节器件的阻值大小，利用这一点，当MQ-2与烟雾接触时，电导率就会变大，电导率越大，输出电阻越低，经过信号的调整输出当前烟雾浓度值，发送至单片机。

2.2.3GSM通信模块

本文设计的防火防盗报警器采用的远程报警方式是GSM短消息方式，因此GSM通信模块采用SIM900A模块，SIM900A是一款高性能的GSM/GPRS模块，具备简单实用、方便可靠、价格优惠等优点。

2.3系统软件设计

软件工作流程系统主要工作流程可分为以下步骤：系统上电后,程序对单片机模块、无线通信模块及相关电路模进行初始化，主要包括单片机中断、定时器、串行接口、TC35I模块等。

2.3.1报警程序设计

报警程序控制端由单片机的P2.0端口来完成，高电平有效。当系统需要报警时，从P2.0口输送对应高频率的电平信号，通过NPN三极管放大来触发蜂鸣器和LED灯，从而进行声光报警，同时驱动GSM模块发送报警短信进行远程报警。

2.3.2数据采集程序设计

报警器工作时需要采集环境数据与预设值进行对比判断是否报警，本项目设计中采用了烟雾传感器和热释电传感器进行环境数据的采集。

综上，该系统实现基于GSM无线通信模块的智能家居防盗报警，采用的报警方式分为两种，一种是通过现场LED灯和蜂鸣器进行报警，一种是通过无线通信模块进行远程报警。该系统优点是实现了全自动的监控和报警功能，报警功能可靠有效，电路实现成本较低，便于普及和推广。

参考文献：

[1]李世豪，张国辉.智能家居防火防盗报警系统研究与设计[J].电子技术，2018，47(07)：48-50.

[2]关雯馨，王新蕊.智能家居安防GPRS无线远程监测报警系统设计[J].电子世界，2018(01)：121-122.

[3]宁锐红，张晶，房圣，林应诚，刘姜，范洪博.智能家居防火防盗报警系统设计[J].价值工程，2016，35(28)：77-79.

[4]王招治.智能家居消防报警系统的设计与研究[D].华侨大学，2015.

[5]李志萍，汤晋瑄，强彦.智能家居报警系统的设计与实现[J].电脑开发与应用，2012，25(10)：63-65+69.