物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的樓宇安防系統(tǒng)的設(shè)計

劉偉 趙娟

摘? ?要：本文針對傳統(tǒng)樓宇安防系統(tǒng)中溫度檢測儀器表現(xiàn)出的安全性能差、便捷性不夠等問題，設(shè)計一款非接觸式檢測溫度、氣體濃度、人體識別等功能的樓宇安防系統(tǒng)。該設(shè)計采用傳感器感知數(shù)據(jù)、單片機89C52為控制為核心、無線通信傳輸數(shù)據(jù)、語音播報提醒、液晶顯示數(shù)據(jù)，整個設(shè)計電路結(jié)構(gòu)比較簡單、響應(yīng)速度快、正確性高、傳輸效率高、檢測準確度高，系統(tǒng)安全性和方便性均得以提高，適合普通樓宇安防系統(tǒng)的要求。

關(guān)鍵詞：單片機控制? 語音報警提示? 紅外檢測? 自動識別

對于樓宇安防我國在紅外測溫和氣體檢測兩個方面起步較晚，但發(fā)展迅速。在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，樓宇安防呈現(xiàn)出越來越重要的地位。隨著樓宇的不斷增加，人們生活的不斷豐富，對于樓宇安防失火越來越受到關(guān)注。失火是威脅住戶生命安全的重要因素之一，而溫度是檢測樓宇是夠失火的重要數(shù)據(jù)之一。非接觸式樓宇安防檢測系統(tǒng)能夠在很多方面超越老式的系統(tǒng)，在安全性、反應(yīng)靈敏、使用壽命、非接觸等方面表現(xiàn)都比較突出，適合用在起火源造成破壞不大的時候能及時檢測警告的樓宇環(huán)境中。

1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件設(shè)計包括控制電路、通信電路、紅外測溫電路、可燃氣體檢測電路和熱釋電感應(yīng)電路、顯示電路和按鍵電路等的設(shè)計。環(huán)境的采集，主要通過AD轉(zhuǎn)換、單片機控制、溫度監(jiān)測傳感器、氣體濃度傳感器、熱釋電傳感器和圖像輸出幾個部分來實現(xiàn)。溫度數(shù)據(jù)采集采用的是GY-609傳感器，M氣體濃度采集采用的是R513芯片，識別傳感采用熱釋電紅外傳感器。當監(jiān)測周圍的溫度值時，溫度數(shù)據(jù)存儲單元采用16位。采集數(shù)據(jù)或傳給單片機控制中心，此時按單片機通信相應(yīng)的步驟，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行溫度值的讀取后，并將數(shù)據(jù)在屏幕上進行圖像信息的輸出。同時在電路上增加了按鈕電路和蜂鳴器組成報警電路?；谖锫?lián)網(wǎng)的自動控制部分主要是通過單片機將從傳感器模塊接收的信息傳輸?shù)紼SP8266上，ESP8266上自帶的WIFI模塊將數(shù)據(jù)信息上傳至云平臺，然后用戶手機APP與云平臺相連接就可以在手機上實時接收當前環(huán)境數(shù)據(jù)信息。通過ESP8266模塊的WIFI功能，可以將傳感器探頭接收到的各種數(shù)據(jù)通過WIFI網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺預(yù)設(shè)的可視化圖形界面，以較為直觀的形式顯示出傳感器附近所測得的數(shù)據(jù)值。將ESP8266模塊與紅外檢測電路相連接，在顯示電路LED屏上顯示數(shù)據(jù)值之后，就要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)云平臺無線傳輸數(shù)據(jù)的功能。整理硬件設(shè)計電路圖如圖1所示。

本設(shè)計中控制電路采用stc89c52rcrc微處理器;通信模塊采用ESP8266的WIFI模塊，將傳感器接收到單片機的數(shù)據(jù)通過WIFI上傳到云平臺上，然后通過云平臺設(shè)置溫度表盤與氣體濃度表盤，顯示周圍環(huán)境溫度值。再將云平臺的手機APP與云平臺通過UUID相連接，實現(xiàn)手機實時獲取信息;傳輸系統(tǒng)主要是利用ESP8266模塊中內(nèi)置的TCP/IP棧，在串口與WIFI之間切換。切換到WIFI時， WIFI會創(chuàng)建一個局域網(wǎng)絡(luò)，通過預(yù)先在代碼中寫進目標對象UUID，將IP地址匹配為板載模塊的局域網(wǎng)絡(luò)，在云平臺服務(wù)器上創(chuàng)建出虛擬數(shù)據(jù)表盤和對應(yīng)的信息通道，通道有對應(yīng)的UUID與傳輸目標信息相對應(yīng)。云平臺的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中保存，通過WIFI將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到云平臺，直觀顯示測溫模塊所測得的信息數(shù)據(jù)，用戶通過使用AP實現(xiàn)在隨時隨地遠距離查看數(shù)據(jù);紅外測溫電路采用2MLX90614模塊，通過紅外輻射感知被測量，精確感知環(huán)境溫度;可燃氣體檢測電路采用MR513氣敏傳感器，在待機狀態(tài)下，不斷環(huán)境內(nèi)可燃氣體濃度，當濃度超過5%時，傳感器產(chǎn)生的電壓高于門限電壓，振蕩器工作，蜂鳴器報警，驅(qū)動繼電器打開排風扇，降低可燃氣體濃度;液晶顯示模塊采用1602字符的液晶顯示器;按鍵電路包括三個按鍵，K1鍵實現(xiàn)數(shù)據(jù)切換，K2鍵實現(xiàn)數(shù)據(jù)加按鍵，K3實現(xiàn)數(shù)據(jù)減按鍵。

2? 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件設(shè)計包括兩個部分，一個是keil軟件中的項目創(chuàng)建并在云平臺實現(xiàn)，如果能夠順利通過表明項目可行，否則需要從新調(diào)試。另一個是模塊軟件仿真，此軟件仿真包括流程圖的設(shè)計和程序編寫兩個部分。

創(chuàng)建項目時，先啟動keil，再新建項目，在器件庫查找器件并建立文件，同時設(shè)置啟動代碼，在目標選項里，將編譯生成的文件改為HEX文件。在使用云平臺接收相關(guān)數(shù)據(jù)信息的時候，首先要創(chuàng)建所測數(shù)據(jù)對象的傳遞通道，每個通道對應(yīng)一個UUID，用來標識通道對應(yīng)的數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)的實際顯示類型。然后再設(shè)置計劃任務(wù)，觸發(fā)事件，來實現(xiàn)云平臺的自動控制功能。創(chuàng)建一個虛擬表盤，將相關(guān)的通道設(shè)備信息導(dǎo)入進去，為數(shù)據(jù)信息和平臺搭建一個通路。接收到的數(shù)據(jù)就能通過網(wǎng)絡(luò)以各個UUID為通道送到云平臺的服務(wù)器中，數(shù)據(jù)在表盤中可以直觀的顯示出來。計劃任務(wù)能讓云平臺在一段時間內(nèi)按照設(shè)定的規(guī)則去自動的發(fā)送指令，自動實現(xiàn)功能，達到一個智能管控的作用，創(chuàng)建一個虛擬表盤作為數(shù)據(jù)顯示的一個直觀顯示的載體。

3? 結(jié)語

系統(tǒng)設(shè)計完成后通過云平臺實現(xiàn)運行，傳感器GY-609探頭靈敏程度很高，通定時器技術(shù)實現(xiàn)每秒鐘讀數(shù)一次，數(shù)據(jù)環(huán)境檢測范圍為1～2cm。但測量范圍朝鮮的時候，檢測值會因為探測距離大而快速遞減。當大于50cm時，溫度值的變化變得比較穩(wěn)定，測得的數(shù)值就會接近室溫。總體來說系統(tǒng)比較穩(wěn)定，靈敏度比較高，測量精度較高，適合普通樓宇安防檢測。

參考文獻

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