基于GSM的遠(yuǎn)程智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何浩華，周書民，汪志成，吳仲朗，仇亞軍

（東華理工大學(xué)，機(jī)械與電子工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

目前，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們財(cái)富的不斷積累，生命財(cái)產(chǎn)的安全問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視了，一方面，傳統(tǒng)的安防設(shè)備如防盜窗、防盜門、防盜鎖、防火墻等防盜和阻燃設(shè)備，只是增加了盜賊實(shí)施盜竊的難度和火災(zāi)的蔓延速度，并不能實(shí)時(shí)通知用戶，進(jìn)行及時(shí)的搶救措施，有的時(shí)候還會(huì)增加用戶逃生的難度；令一方面，目前市面上的防火防盜設(shè)備價(jià)格昂貴，只有一些大公司、大企業(yè)和高檔小區(qū)才能承擔(dān)起，針對(duì)這種現(xiàn)狀，本設(shè)將提供一套價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程通知用戶的防火防盜報(bào)警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成和原理

圖1 系統(tǒng)方框圖

根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，來(lái)匹配相應(yīng)的硬件，針對(duì)火災(zāi)信號(hào)，同時(shí)采用一個(gè)溫度傳感器和煙霧傳感器，這兩個(gè)傳感器只要有一個(gè)采集到的信號(hào)超高設(shè)定值，則MCU控制蜂鳴器發(fā)聲和LED發(fā)光的同時(shí)，控制GSM模塊，給預(yù)先設(shè)置好的用戶號(hào)碼發(fā)送短信，及時(shí)通知用戶；人體紅外熱釋傳感模塊則是來(lái)檢測(cè)人體發(fā)出的紅外熱釋線，當(dāng)一旦有盜賊進(jìn)入人體紅外熱釋傳感模塊的檢測(cè)范圍之內(nèi)，則傳感模塊的輸出引腳產(chǎn)生一個(gè)高電平傳送給MCU，MCU同樣控制蜂鳴器發(fā)聲和LED發(fā)光的同時(shí)，控制GSM模塊，給預(yù)先設(shè)置好的用戶號(hào)碼發(fā)送短信，及時(shí)通知用戶。這個(gè)系統(tǒng)的方框圖如圖1所示。

2 硬件電路

2.2 傳感器和聲光報(bào)警電路

傳感器模塊由煙霧傳感器MQ211、人體紅外熱釋傳感模塊和溫度傳感器DS18B20組成。煙霧傳感器的內(nèi)部電阻是隨著煙霧的濃度的變化而變化,因此要將其轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號(hào),在此通過(guò)電壓比較器LM339和幾個(gè)相應(yīng)的分壓電阻構(gòu)成,具體電路設(shè)計(jì)如圖2所示。在通電狀態(tài)下測(cè)得傳感器的內(nèi)阻是130kΩ左右,在煙霧較濃時(shí)內(nèi)阻為6kΩ左右,在無(wú)煙時(shí)比較器的負(fù)端輸入為2.5V左右,正端為1.2V左右,有煙霧時(shí)負(fù)端為2.5V,正端為3~5V,此電路能很好地實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。

圖2 煙霧傳感器電路

圖3 紅外傳感電路

人體紅外熱釋傳感模塊的檢測(cè)距離為4~5m，將報(bào)警系統(tǒng)安裝在出入的門上方，完全可以達(dá)到檢測(cè)到人體的要求，當(dāng)該模塊檢測(cè)到人經(jīng)過(guò)時(shí)，輸出口產(chǎn)生一個(gè)高電平，MCU檢測(cè)到該高電平后，然后聲光報(bào)警和發(fā)送短信通知用戶。圖3為人體紅外熱釋傳感器模塊電路。

溫度傳感器DS18B20，實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境溫度，因?yàn)闇囟葌鞲衅鬏敵龅碾娖綖橐粋€(gè)數(shù)字量，經(jīng)過(guò)MCU讀取后，判斷溫度是否超過(guò)設(shè)定值，假如設(shè)定報(bào)警溫度為40℃，當(dāng)檢測(cè)到的溫度超過(guò)這個(gè)值時(shí)，MCU控制聲光報(bào)警電路和GSM模塊通知用戶。圖4為溫度傳感器電路。

報(bào)警電路主要有發(fā)光二極管LED、蜂鳴器和一個(gè)三極管和三個(gè)限流電阻組成，當(dāng)檢測(cè)到煙霧過(guò)濃、人體紅外線和溫度過(guò)高時(shí)，有MCU控制執(zhí)行聲光報(bào)警動(dòng)作。如圖5所示為聲光報(bào)警電路。

圖4 溫度傳感器電路

圖5 聲光報(bào)警電路

2.2 無(wú)線通信模塊電路

無(wú)線通信模塊采用的是西門子公司GSM模塊TC35i，其功能是通過(guò)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)向手機(jī)發(fā)送短信和撥打電話，用戶可通過(guò)MCU向該模塊發(fā)送AT命令進(jìn)行呼叫、短信 、等方面的控制，具有價(jià)格便宜、無(wú)需撥號(hào)連接和信號(hào)覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。外接電路如圖6所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)就是為了硬件電路按照計(jì)劃的要求工作，本程序設(shè)計(jì)的流程為，開機(jī)上電后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，首先判斷檢測(cè)環(huán)境溫度是否過(guò)高，若溫度過(guò)高，則執(zhí)行報(bào)警和通知用戶動(dòng)作，若正常，則判斷檢測(cè)環(huán)境的煙霧濃度是否過(guò)高，若過(guò)高，則執(zhí)行報(bào)警和通知用戶動(dòng)作，若正常，則判斷是否有人經(jīng)過(guò)，若有則執(zhí)行報(bào)警和通知用戶動(dòng)作，若沒(méi)有則返回到判斷溫度的程序中，如此循環(huán)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。軟件流程圖如圖7所示。

圖6 西門子TC35i模塊外接電路

圖7 軟件流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

文章基于GSM模塊及其通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了一種對(duì)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、并能遠(yuǎn)程通知用戶和在事發(fā)地點(diǎn)執(zhí)行報(bào)警動(dòng)作的智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)該設(shè)計(jì)的實(shí)測(cè)，證明實(shí)時(shí)性高、成本低、穩(wěn)定性好、報(bào)錯(cuò)率在1%以下，改變了傳統(tǒng)防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的固有思維，極具廣闊的市場(chǎng)前景，值得大力推廣。

[1]孫儒石.GSM數(shù)字移動(dòng)通信工程[M].北京：人民郵電出版社，1998.

[2]郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3]段榮霞，崔少輝.單片機(jī)與GSM模塊通信技術(shù)的研究[J].應(yīng)用天地，2012，（31）:79-82.

[4]董慶賀.基于GSM的防盜密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2011，（37）:64-66.

[5]王禮坊，江奇隆，鄢仁建，等.基于GSM的家庭熱水器遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技廣場(chǎng)，2012，（1）：173-175.

[6]王至秋.宿舍智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，（34）:141-143.