無線網(wǎng)技術(shù)的區(qū)域家庭防盜報警系統(tǒng)
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近年來，隨著生活水平的提高，家庭住宅面積不斷擴大，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，科技的日新月異帶動了電子類產(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防盜報警系統(tǒng)也已走近人們的家庭。
本系統(tǒng)利用單片機控制技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GSM移動通信技術(shù)，實現(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移動通信技術(shù)，可以使小區(qū)安防人員和用戶及時收到報警信息，在第一時間趕赴現(xiàn)場，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)。報警網(wǎng)絡(luò)可大可小，小到家庭獨立使用、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 智能防盜報警系統(tǒng)工作原理
智能防盜報警系統(tǒng)主要由4部分組成：無線防盜報警探頭、家庭主機、小區(qū)主機、地區(qū)主機。
無線防盜報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。防盜報警探頭通過對振動和紅外熱源的雙重探測原理，確認(rèn)盜賊的入侵。當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情后立即啟動自身聲光報警，震懾入侵者，同時通過無線數(shù)據(jù)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短信的方式發(fā)送到用戶手機、小區(qū)或地區(qū)的報警主機，同時可啟動大功率的室內(nèi)聲光報警裝置，阻止進一步的侵犯行為。
(1)無線防盜報警探頭
采用振動傳感器和紅外熱釋電傳感器雙重監(jiān)測原理確認(rèn)盜賊存在，保證了報警的準(zhǔn)確性。該探頭采用低功耗設(shè)計技術(shù)，功耗低，使用紐扣電池供電能夠工作一年以上。每一個無線防盜報警探頭均有唯一ID號碼，可以與其安裝的實際位置進行匹配。通過用戶主機可以隨時修改這些位置設(shè)置，用戶可以通過報警短信收到報警的精確位置(具體到用戶住宅的窗戶位置)，便于通知相關(guān)人員盡快到達事故現(xiàn)場。
(2)家庭主機
可以發(fā)送報警短信，而且在居室內(nèi)啟動聲光報警。預(yù)留大功率的電磁繼電器，可以驅(qū)動其他家電進行報警等動作。報警對象可以進行分組管理(家人、朋友、保安等)，以便根據(jù)優(yōu)先級通知最近人員盡快到達事故現(xiàn)場，減小用戶損失。
(3)小區(qū)主機和地區(qū)主機
主要是根據(jù)報警短信內(nèi)容識別報警所在位置。根據(jù)報警短信內(nèi)容查詢地理信息識別系統(tǒng)，盡快派出最近的安保人員到達事發(fā)現(xiàn)場。小區(qū)主機和地區(qū)主機有用戶注冊管理功能，管理本轄區(qū)的人網(wǎng)用戶群，同時通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理報警日志。
2 智能防盜報警系統(tǒng)設(shè)計方案
2．1 無線防盜報警探頭設(shè)計方案
無線防盜報警探頭安裝于居室的各個窗戶上，體積小巧，功耗低，可直接貼在窗戶上，當(dāng)發(fā)現(xiàn)盜賊入侵時可以獨立聲光報警，并發(fā)送無線報警信號到家庭主機。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
(1)低功耗設(shè)計
無線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(shè)備上有良好的表現(xiàn)。應(yīng)用軟件可在需要時調(diào)整系統(tǒng)時鐘頻率以達到最佳功耗性能，例如在系統(tǒng)閑置時調(diào)慢微處理器部分模塊的時鐘頻率。利用AVR Power Stop System，用戶停止使用微處理器時可以關(guān)閉定時器、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無線傳感器體積大為縮小。ATtiny44平時工作在掉電狀態(tài)下，為功耗最小模式。當(dāng)有報警信號時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無線發(fā)射模塊發(fā)射無線報警信息。
(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是不一樣的，紅外波長與溫度相關(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，會發(fā)出10 mm左右特定波長的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的紅外線而進行工作的。被動紅外探頭的傳感器包含2個串聯(lián)的熱釋電元件，2個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對2個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，此時探測器無信號輸出。紅外線通過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就會失去電荷平衡，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)，在沒有報警信息的時候，可以將其設(shè)置為休眠狀態(tài)，減少電池的電量消耗。當(dāng)有報警信息時，無線發(fā)射模塊被喚醒，發(fā)射報警信號完成后無線發(fā)射模塊關(guān)閉。
2．2 家庭主機設(shè)計方案
家庭主機是整個家庭智能防盜報警系統(tǒng)的核心，其自身既可以在收到報警信號后獨立報警，驅(qū)走盜賊，還能發(fā)送報警短信到小區(qū)主機和地區(qū)主機，通知安防人員盡快到來。家庭主機硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
(1)無線收發(fā)模塊
家庭主機采用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)無線傳感器信號的接收任務(wù)。當(dāng)接收到無線報警信號后，CCll00將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給單片機，單片機對數(shù)據(jù)進行分析，然后發(fā)出聲光報警和短信報警信息。
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