基于物聯網技術的智能化安防系統的研究與設計

李娜 吳永安 劉莉

摘要：隨著經濟社會的發展，智能家居得到迅速發展，智能化安防得到突飛猛進地發展。就目前來看，更多的人希望在未來能夠有更加安全的安防類產品步入他們的生活之中，同樣，他們對于生活的安全性的需求也在不斷的提升。而物聯網作為國家五大新興戰略產業之一，日益改變著我們的生活，我們開車、購物，甚至我們的房屋供暖都深受其影響。所以，本文就基于物聯網技術的智能化安防系統進行了探討研究。

關鍵詞：智能化安防;物聯網;ZigBee技術

一、物聯網技術與智能化安防的概述

物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念[1]。以“物”為主題在網絡上傳輸數據和信息。物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展。隨著科學技術的發展與進步，二十一世紀的信息技術已邁入了一個全新的領域，使得智能化安防與計算機之間的界限逐漸減少。

智能化安防系統基于智能家居，利用家中的各種設備進行集中管理，功能模塊涉及安防門禁等諸多方面，將服務信息化、圖像傳輸和存儲。安防系統是治安管理的有效方式，先進科學管理方式。使工作更為有效率，排除了很多人為難以察覺的安全隱患，節省了人力資料。形成了整體的、全方位的、高效率的服務體系[2]。

二、智能化安防的總體架構

在對智能化安防的設計中，優先考慮是硬件的性能，針對不同的人群設計出更合適的產品。在本文的設計過程中，是以廚房中的防盜報警、防煤氣泄漏及防火報警等功能為核心，進而深入分析人們在廚房安全性方面的需求。

本文中的智能化安防的設計思路是“收集數據——傳遞數據——處理數據——反饋數據”，主要模式分為兩個板塊，一是控制板塊，二是智能安防板塊。控制板塊主要是由使用者在廚房中的方方面面進行控制。

三、智能化安防的硬件實現

5G時代的到來，為智能化安防的發展帶來很大的機遇。第一是行業發展的成本會降低，第二是行業的實施效率會提高、實施效果會提升，第三客戶端的需求會逐漸變大。

本安防系統采用的主控芯片是STC89C52單片機，是STC公司生產的一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K字節系統可編程Flash存儲器，使用經典的MCS-51內核。在ISP（系統可編程）、IAP（應用可編程）上，具有EEPROM功能（帶電可擦可編程只讀存儲器），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口直接下載用戶程序，數秒即可完成。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，更是使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、有效的解決方案。

在防盜報警、防煤氣泄漏及防火報警方面分別采用火焰傳感器、煙霧傳感器和紅外線傳感器。泄露的可燃氣體或煙霧經過燃氣傳感器的接受，變成電信號，再經過放大電路去驅動聲光報警器來報警。當報警器報警的同時，燃氣灶或燃氣表連接的供氣電磁閥會自動關閉，切斷氣源。報警采用GSM一體模塊，通過串口與單片機通信，無需其他外圍電路，直接發送中文短信到用戶手機。各組件準確無誤地配合執行其功能，就達到人們想要的效果了。具體設計如圖3-1所示。

四、智能化安防的軟件實現

本系統接入電源后，首先是單片機的串口進行初始化，準備和各個傳感器和控制板塊進行通信。在主程序里，采用while循環契合單片機單線程運行的模式，當按下開始鍵后，火焰傳感器、煙霧傳感器和紅外線傳感器開始對火焰、煙霧等進行感知，單片機負責監測各個傳感模塊。當某個傳感器檢測的數據超過閾值，就會觸發相應的報警，單片機負責報警后的下一步操作，執行聲光報警和利用GSM模塊進行發送短信，根據報警情況的不同會發送特定內容的短信。在聲光報警和短信發送后，本系統會繼續處于監測狀態，各傳感器持續感知環境信息，只有再次按下開始鍵取消本次警報功能，報警狀態才是轉為安全狀態，等待下一次報警。

五、智能化安防的網絡設計

本智能化安防的應用是通過獲取廚房信息來實現其功能，因為其信息量大，就要求所需網絡必須容量大、成本低、傳輸速率快、功耗低、構網簡單的特點。安全問題的防范意識提高，并且重視信息反饋的安全問題是現在人們處在信息化時代必不可少的。而ZigBee技術的特點概況如下：（1）低功耗。（2）低成本。（3）數據傳輸速率低。（4）延時短。（5）大容量。（6）安全性高。（7）免執照頻段且工作頻段靈活[3]。Zig Bee總體結構分為三層：應用層、網絡層和物理層。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執照頻段。由其可支持大量網上節點、支持多種網上拓撲，低復雜性、快速性、可靠性、安全性，所以本系統是借助ZigBee網絡進行傳輸。

六、結束語

隨著新技術革命的到來，世界開始進入信息智能化時代。我們在利用信息的過程中，首先就是要獲取準確可靠的信息。對于安防行業，提前獲悉危險信息并及時反應是至關重要的，而與物聯網融合形成智能化的應用，將有利于推進智能化安防的發展，構建完善的智能化安防體系。總而言之，基于物聯網的智能化安防是不斷發展著的，本次研究討論了智能化安防和物聯網的概念及其設計理念，對于現今的家庭廚房安防提出了一些探索性的創新，為智能化安防的研究提供了一個新方法。雖然本安防系統在實驗室通過了測試，但是對于產品化的完全智能還有一定的距離，在軟件的設計與硬件拓展方面還應該結合實際設計智能化安防的功能進一步的完善。

參考文獻

[1] 董健.物聯網與短距離無線通信技術 [編著]. 2012年版

[2] 李晶晶.安防系統技術與應用[J].中國新技新產品. 2014（23）

[3] 董藝杰 . 基于云平臺的物聯網可信接入安全分析 [J]. 信息通信，2019（1）：277-279.

作者簡介：

李娜，女，山東協和學院，網絡工程18-01班學生。

吳永安，男，山東協和學院，網絡工程18-01班學生。

劉莉，女，山東學和學院，副教授。