物聯網環境下的樓宇安防系統的設計

劉偉 趙娟

摘? ?要：本文針對傳統樓宇安防系統中溫度檢測儀器表現出的安全性能差、便捷性不夠等問題，設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。該設計采用傳感器感知數據、單片機89C52為控制為核心、無線通信傳輸數據、語音播報提醒、液晶顯示數據，整個設計電路結構比較簡單、響應速度快、正確性高、傳輸效率高、檢測準確度高，系統安全性和方便性均得以提高，適合普通樓宇安防系統的要求。

關鍵詞：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，但發展迅速。在物聯網高速發展的今天，樓宇安防呈現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據之一。非接觸式樓宇安防檢測系統能夠在很多方面超越老式的系統，在安全性、反應靈敏、使用壽命、非接觸等方面表現都比較突出，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境中。

1? 系統硬件設計

系統硬件設計包括控制電路、通信電路、紅外測溫電路、可燃氣體檢測電路和熱釋電感應電路、顯示電路和按鍵電路等的設計。環境的采集，主要通過AD轉換、單片機控制、溫度監測傳感器、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。溫度數據采集采用的是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。當監測周圍的溫度值時，溫度數據存儲單元采用16位。采集數據或傳給單片機控制中心，此時按單片機通信相應的步驟，通過模數轉換器進行溫度值的讀取后，并將數據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。基于物聯網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到ESP8266上，ESP8266上自帶的WIFI模塊將數據信息上傳至云平臺，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境數據信息。通過ESP8266模塊的WIFI功能，可以將傳感器探頭接收到的各種數據通過WIFI網絡上傳至云平臺預設的可視化圖形界面，以較為直觀的形式顯示出傳感器附近所測得的數據值。將ESP8266模塊與紅外檢測電路相連接，在顯示電路LED屏上顯示數據值之后，就要實現物聯網云平臺無線傳輸數據的功能。整理硬件設計電路圖如圖1所示。

本設計中控制電路采用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據通過WIFI上傳到云平臺上，然后通過云平臺設置溫度表盤與氣體濃度表盤，顯示周圍環境溫度值。再將云平臺的手機APP與云平臺通過UUID相連接，實現手機實時獲取信息;傳輸系統主要是利用ESP8266模塊中內置的TCP/IP棧，在串口與WIFI之間切換。切換到WIFI時， WIFI會創建一個局域網絡，通過預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絡，在云平臺服務器上創建出虛擬數據表盤和對應的信息通道，通道有對應的UUID與傳輸目標信息相對應。云平臺的數據在網絡中保存，通過WIFI將數據通過網絡上傳到云平臺，直觀顯示測溫模塊所測得的信息數據，用戶通過使用AP實現在隨時隨地遠距離查看數據;紅外測溫電路采用2MLX90614模塊，通過紅外輻射感知被測量，精確感知環境溫度;可燃氣體檢測電路采用MR513氣敏傳感器，在待機狀態下，不斷環境內可燃氣體濃度，當濃度超過5%時，傳感器產生的電壓高于門限電壓，振蕩器工作，蜂鳴器報警，驅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鍵實現數據切換，K2鍵實現數據加按鍵，K3實現數據減按鍵。

2? 系統軟件設計

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

創建項目時，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數據信息的時候，首先要創建所測數據對象的傳遞通道，每個通道對應一個UUID，用來標識通道對應的數據種類和數據的實際顯示類型。然后再設置計劃任務，觸發事件，來實現云平臺的自動控制功能。創建一個虛擬表盤，將相關的通道設備信息導入進去，為數據信息和平臺搭建一個通路。接收到的數據就能通過網絡以各個UUID為通道送到云平臺的服務器中，數據在表盤中可以直觀的顯示出來。計劃任務能讓云平臺在一段時間內按照設定的規則去自動的發送指令，自動實現功能，達到一個智能管控的作用，創建一個虛擬表盤作為數據顯示的一個直觀顯示的載體。

3? 結語

系統設計完成后通過云平臺實現運行，傳感器GY-609探頭靈敏程度很高，通定時器技術實現每秒鐘讀數一次，數據環境檢測范圍為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定，測得的數值就會接近室溫。總體來說系統比較穩定，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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