小區智能紅外探測報警系統

摘 要： 設計一種基于無線傳感網絡技術的小區智能紅外探測報警系統。采用熱釋電紅外傳感器探測人員非法入室，利用無線傳感網絡技術將報警數據傳送到小區值班室。給出了系統實現方案，設計了報警節點、報警主機、報警服務器和值班室監視軟件。實驗結果表明，系統運行良好，能夠實現實時報警。

關鍵詞： 紅外探測； ZigBee； 報警系統； 無線傳感網絡

中圖分類號： TN219?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）15?0130?03

Alarm system of intelligent infrared detection for housing estate

WANG Yan1， LI Wei2， ZHANG Rui3

（1. School of Computer and Information Engineering， Tianjin Institute of Urban Construction， Tianjin 300384， China；

2. Department of Overseas New Business Development， Guilin NEC Wireless Communication Equipment Co.， Ltd.， Xi’an 710075， China；

3. College of Electronic Information and Automation， Tianjin University of Science and Technology， Tianjin 300222， China）

Abstract： An alarm system of intelligent infrared detection based on wireless sensor network technology was designed for housing estate. The pyroelectric infrared sensor is used to detect illegal burglary， and then the alarm data is sent to the duty room by wireless sensor network technology. The scheme of system implementation is given. The alarm node， alarm host， alarm server and monitoring software in duty room were designed. Experimental results show that the system is running well， and can realize real?time alarm.

Keywords： infrared detection； ZigBee； alarm system； wireless sensor network

0 引 言

隨著人們對于安全問題變得日益關注，促使了全球安防設備市場的不斷增長。我國正處于社會急劇轉型期，治安狀況令人擔憂，對安防設備的需求也因此日益高漲。

紅外探測技術已經成為先進科學技術的重要組成部分，它在各領域都得到廣泛的應用[1?2]。由于它是不可見光，因此用它作監控防盜報警器，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干擾能力強。其中被動式熱釋電紅外探測器具有價格低廉、技術性能穩定等特點[3]，采用被動式熱釋電紅外探測器感知人體信號，隱蔽、可靠、便宜且抗干擾能力強。無線傳感網絡中的ZigBee技術是一種新興的短距離無線技術標準，面向家庭、工業自動化、智能控制等領域，它具有低成本、低功耗、低復雜度的優點，工作在2.4 GHz免許可的ISM頻段[4?6]。ZigBee技術的特點符合報警系統的集成化、網絡化和智能化的發展趨勢，而且無線系統的方便易用同樣是報警系統未來的發展趨勢。

綜上所述，本文提出一種小區智能紅外探測報警系統，通過紅外信號采集來感知人體信號，通過基于ZigBee技術的無線傳感網絡實現報警信息的傳送。

1 系統方案

紅外探測報警系統如圖1，圖2所示，主要包括兩部分：用戶端報警部分（住宅），報警服務器（小區值班室）。

系統主要功能包括：監測區域中的紅外探測器快速準確地檢測到異常狀態，經確認后無線發送給報警主機。主機接收到信號后進行識別，現場立刻發出警報（聲光報警或其他方式）并在顯示屏上顯示報警防區和警情。若家中有人，可在計算機上輸入密碼進行現場解警，如限定時間內無人解警，主機將自動進入后續處理部分。報警主機上的ZigBee無線模塊通過小區內布設的無線傳感網絡將數據無線傳送到小區值班室的服務器。值班人員可以通過監視軟件進行小區安全監視，一旦報警，監視軟件上將顯示報警地點的門牌號碼和警情，保安可以立即出動解除警報或進一步向公安機關報警，將住戶的生命財產的損失降到最低。

圖1 系統框圖

圖2為住宅系統框圖，主要包括ZigBee終端、ZigBee路由設備、探測器、報警主機。住宅內部各監測區域的報警數據通過本區域內的ZigBee終端傳送給報警主機上的ZigBee路由設備轉發至小區值班室服務器。監視區域采用了被動式紅外探測器，包括門窗、陽臺、室內客廳、臥室等，可進行移動人體的探測，報警主機可進行現場聲光報警。

圖2 住宅系統框圖

2 報警系統節點設計

2.1 報警節點設計

報警系統的硬件原理是將紅外探測器的輸出端和發射模塊連接起來，并進行相應的電路設計，原理框圖如圖3所示，采用兩節電池供電。紅外探測部分采用RE200B熱釋電紅外探測器，并前面加上菲涅爾透鏡，以增加探測距離，放大電路則采用BISS0001，硬件連接方法如圖4所示。發光二極管采用閃爍發光二極管，使其高電平就進行閃爍報警，以利于用戶、保安員發現報警。喇叭采用5 V長音型，使其通電就能發音，雖然聲音刺耳，但更利于發現報警。密碼采用鍵盤輸入。ZigBee模塊選用TSZ?CC2430通信模塊。

2.2 報警主機設計

報警主機如圖5所示，報警節點具有報警顯示功能。ZigBee模塊選用TSZ?CC2430通信模塊，經RS 232接口連接到PC機，PC機完成對一套住宅的監視。

圖3 報警節點設計框圖

圖4 紅外探測器應用電路圖

圖5 報警主機

2.3 報警服務器設計

報警服務器如圖6所示，ZigBee模塊選用TSZ?CC2430通信模塊，報警服務器將TSZ?CC2430接收到的用戶報警信息通過RS 232接口上傳至PC主機，PC機上的監視軟件實時顯示小區住宅的報警信息。

圖6 報警服務器

3 值班室監視軟件

監視軟件在Visual Basic 6.0環境下設計，Visual Basic是微軟公司推出的可視化開發工具[7]。具有簡單、易用、可視化、面向對象、部件技術、事件驅動等一系列特性。該監視軟件主要包括小區和用戶住宅報警信息部分。

對于小區報警設計，主要考慮軟件的使用環境及其人性化的要求。由于保安員在保安室主要的職責是在住宅報警時及時撥打報警電話，因此應直觀地將住宅報警信息反映到監視軟件界面上。同時考慮到保安員想得到住宅具體的報警位置，設計按鈕以方便保安員的使用。

用戶狀態分為四種，分別為：未連接狀態：矩形控件顯示為灰色；打開狀態：矩形控件顯示為綠色；報警狀態：矩形控件顯示為紅色；關閉狀態：矩形控件顯示為黃色。

小區報警主界面顯示如圖7所示， A座101室有人進入，正在報警，實際的顯示過程中報警的紅色會閃爍；A座102室報警器處于關閉狀態；A座103室，未與主機連接，可能出現功能異常。

圖7 監視主界面

報警主界面將住宅號及其各節點的狀態發送至住宅詳細信息界面，住宅詳細信息界面將接收的數據處理后還原至所需的節點狀態信息，并從住宅詳細信息界面中顯示出來。

住宅詳細信息界面見圖8所示，此種狀態表示在A座101室中，窗戶1、3和門的報警節點都處于打開狀態；而有人接近了窗戶2，系統開始顯示報警。

4 結 論

本文提出的小區智能紅外探測報警系統方案成本低，開發方便，應用范圍廣泛，而且擴展性強，對系統進行改進后可實現家庭智能監控，樓宇照明的自動化管理等，具有很強的實用價值。

圖8 用戶住宅詳細信息界面

參考文獻

[1] 鄭長風，程光偉，郭軍.一種基于紅外探測轉無線報警監控系統[J].現代電子技術，2003，26（4）：84?86.

[2] 王燕，張銳.基于ZigBee 技術的果園防盜報警系統[J].湖北農業科學，2009，48（4）：971?973.

[3] 楊進松，王軍利.一種熱釋電紅外無線報警器設計[J].現代電子技術，2012，35（15）：34?36.

[4] 李文仲，段朝玉.ZigBee無線網絡技術入門與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[5] 汪銀芳，馬世偉.一種基于ZigBee 的無線抄表系統研究與設計[J].測控技術，2013，32（1）：14?22.

[6] 朱萍，張長利，董守田.ZigBee 技術在水稻催芽監控系統中的應用[J].農機化研究，2013（1）：105?108.

[7] 馮宏偉，羅宏.基于VB的自動繪制立面圖程序的設計[J].城市勘測，2012（1）：94?97.