基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

肖娜

摘? 要： 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能化家居安防系統(tǒng)逐漸進(jìn)入人們?nèi)粘Ｉ钪校瑯?gòu)建智能家居安防系統(tǒng)將有效防止偷盜、火災(zāi)等災(zāi)害對(duì)人們生命財(cái) 產(chǎn)造成威脅。文章基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建一套適用的智能家居安防系統(tǒng)，以此達(dá)到減少偷盜、火災(zāi)等情況對(duì)家庭經(jīng)濟(jì)、生命財(cái)產(chǎn)的損失。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)，以期提高家居安全，實(shí)現(xiàn)家庭安防智能化、遠(yuǎn)程化。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng);智能家居;安防系統(tǒng)

引言：物聯(lián)網(wǎng)（ Internet of Things， IoT ）即物與物的互聯(lián)[1] ，它采用 計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線傳感器技術(shù)、? RFID，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)等，以互聯(lián)網(wǎng)為基 礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的“交流”。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能家居安防 監(jiān)測(cè)，其目的是將家庭中的電器和生活設(shè)施連接在一起，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、 智能防盜、智能照明、智能電器控制、智能門(mén)窗控制、智能影音系統(tǒng)控制 等功能。用戶可以通過(guò)計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制 家中的燈光、窗簾、電器等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，將使人們的生活變得更 加舒適、智能，為人們提供了更安全、更便捷的家居生活體驗(yàn)。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用意義

當(dāng)下，人們的生活節(jié)奏越來(lái)越快，工作與市場(chǎng)方面的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激 烈，人們將大量的精力投入到緊張的工作與學(xué)習(xí)中，無(wú)法抽出更多的時(shí)間 與精力去打理生活中瑣碎事宜，而家是人們的大后方，是溫馨的港灣，一 個(gè)好的家居環(huán)境，恰當(dāng)?shù)臒艄猓线m的溫度、濕度，能夠自動(dòng)化控制的窗 簾，人工模擬大自然的環(huán)境，能撫慰勞累的身心，讓人放松身心并得到調(diào) 整，而煙感器、燃?xì)庑孤┍O(jiān)測(cè)器、智能門(mén)禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等能夠很 好的保障家居安全，即使無(wú)人在家時(shí)依然可以通過(guò)手機(jī)或是其他智能設(shè)備 查看家居環(huán)境中的狀況以及各電器設(shè)備的運(yùn)行狀況，能夠有效提高異常情 況的處理速度，以避免進(jìn)一步的損失，不僅能夠有效節(jié)約時(shí)間和精力，而 且能夠帶給人們更好的安全感。所以說(shuō)，智能家居安防系統(tǒng)正是因應(yīng)快節(jié) 奏都市生活情況下人們對(duì)安全、便捷、舒適家居氛圍的需要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 作為先進(jìn)的生產(chǎn)力與智能家居安防理念相互融合，以人體工程學(xué)原理為依 托，再結(jié)合當(dāng)下人們的個(gè)化化需求。通過(guò)將各種傳感以及感應(yīng)設(shè)備嵌入智 能家居的子系統(tǒng)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接與傳輸，對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管 理，從而更好的實(shí)現(xiàn)以人為本的全新家居生活體驗(yàn)，使人們能夠全身心地 投入工作，從而更好的提高工作效率與生活質(zhì)量。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1? 煙霧檢測(cè)模塊

目前智能家居安防系統(tǒng)中采用的煙霧傳感器是MQ-2，其性能高、價(jià) 格低，能隨氣體濃度的變化而改變氣體傳感器的電導(dǎo)率。? MQ-2煙霧傳感 器能檢測(cè)到大多數(shù)的易燃?xì)怏w，并能通過(guò)電路與控制系統(tǒng)有效記錄氣體濃 度。? U1A計(jì)算器根據(jù)閾值設(shè)置電位計(jì)RP值和煙霧濃度，并發(fā)出模擬和數(shù)字 報(bào)警信號(hào)。其主要是通過(guò)VCC傳感器利用信號(hào)線路進(jìn)入QM-N10進(jìn)行分析 [2]，從而精心判斷，然后依據(jù)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析，確定煙霧達(dá)到一定 閾值之后傳遞給控制中心，控制中心依據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)出預(yù)警。當(dāng)室內(nèi)煙霧濃度 達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，煙霧預(yù)警器就會(huì)響起，直到煙霧降低為止;或者當(dāng)煙霧 上升到峰值的時(shí)候，控制中心將直接進(jìn)行報(bào)警，降低了家里無(wú)人造成更大 財(cái)產(chǎn)損失的可能性。

2.2? RFID 門(mén)禁模塊

RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě) 器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它通過(guò)射頻無(wú)線信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并獲取相 關(guān)數(shù)據(jù)。? RFID 射頻識(shí)別系統(tǒng)以電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)物體，門(mén)禁系統(tǒng)采用 RFID 讀 寫(xiě)器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，若電子標(biāo)簽與設(shè)定值匹配，則視為匹配成功，? 打開(kāi)門(mén)鎖;若不能正確匹配，則門(mén)鎖狀態(tài)不變。紅外檢測(cè)自動(dòng)開(kāi)門(mén)功能 利用紅外避障傳感器檢測(cè)有無(wú)人員到來(lái)，將數(shù)據(jù)上傳 Arduino，控制門(mén)的 開(kāi)關(guān)。紅外避障傳感器主要由紅外發(fā)射器、紅外接收器和電位器組成。根 據(jù)物體的反射特性，若無(wú)障礙物，發(fā)射的紅外線會(huì)隨著其傳播距離而減弱 并消失;如果有障礙物，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，射線被反射并被紅外接收器接 收，觸發(fā)信號(hào)改變。

2.3? 火焰檢測(cè)模塊

紅外線接收器將火焰的亮度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在60°角度范圍內(nèi)有高低 變化。當(dāng)信號(hào)傳送到控制單元后，經(jīng)過(guò)LM393比較器與安全值比較之后，確定火焰強(qiáng)度，然后控制中心與處理單元依據(jù)結(jié)果作出反應(yīng)。當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn) 明火時(shí)，在傳感器預(yù)感范圍內(nèi)，并且達(dá)到一定閾值的時(shí)候，將連通消防噴 水器，對(duì)其進(jìn)行滅火處理，并發(fā)出警報(bào)聲，提醒用戶逃離或者進(jìn)行火災(zāi)救 助。但是，當(dāng)火勢(shì)得不到控制時(shí)，火警檢測(cè)模塊將通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇?制中心，控制中心將依據(jù)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警處理，這樣極大保障了火災(zāi)出 現(xiàn)時(shí)能及時(shí)聯(lián)系消防隊(duì)伍進(jìn)行救助，保障用戶生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.4? 人體檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)

在啟動(dòng)安防系統(tǒng)狀態(tài)下，通電約1min的初始化時(shí)間，調(diào)用延時(shí)抗干擾 程序，之后進(jìn)入安全監(jiān)控掃描。因?yàn)橄到y(tǒng)采用可重復(fù)觸發(fā)方式，所以當(dāng)單 片機(jī) P1.5口掃描到高電平時(shí)，報(bào)警燈亮觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警并顯示，之后延時(shí) 大約3s，短信模塊檢測(cè)到短信控制命令，進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。

2.5? 溫濕度檢測(cè)及調(diào)溫模塊

溫濕度檢測(cè)電路的核心是 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。? DHT11數(shù)字溫濕 度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專 用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng) 期穩(wěn)定性。其由一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件構(gòu)成，可同時(shí)測(cè) 量采集溫度數(shù)據(jù)和空氣濕度數(shù)據(jù)，向處理器輸出數(shù)字信息[3]。在通過(guò)傳感 器采集數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，將溫濕度信息顯示在顯示屏上。本系統(tǒng)還 配備有自動(dòng)降溫裝置，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟電風(fēng)扇進(jìn)行降溫，? 并隨溫度的高低調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫濕度并在溫度高于 26℃時(shí)啟動(dòng)電風(fēng)扇降溫。當(dāng)溫度高于26℃時(shí)，風(fēng)扇為低風(fēng)速;當(dāng)溫度高于 28℃時(shí)，風(fēng)扇提速為中風(fēng)速;當(dāng)溫度高于30℃時(shí)為高風(fēng)速，風(fēng)扇滿功率運(yùn) 行降溫。

3 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)工作中有布防模式和撤防模式兩種，兩個(gè)模式主要是為防止用戶 在家的情況下誤觸發(fā)警報(bào)。打開(kāi)電源給系統(tǒng)供電，當(dāng)家中沒(méi)人的狀況下按 下布控按鈕，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入延時(shí)掃描狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測(cè)各傳感器的信號(hào)。當(dāng) 室內(nèi)有人入侵時(shí)，人體紅外感應(yīng)傳感器的紅外探頭檢測(cè)到信號(hào)，輸出高電 平，由于采用的是可重復(fù)觸發(fā)方式，只有當(dāng)人體離開(kāi)時(shí)才會(huì)從高電平變?yōu)?低電平，? 此時(shí)報(bào)警系統(tǒng)工作，? 蜂鳴器響起。大約3s之后，? SIM900A 模塊檢 測(cè)到單片機(jī)的短信控制指令后，立即向用戶發(fā)送“室內(nèi)有人”的短信息，? 告知家里有人入侵。同樣的，當(dāng)家中出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，煙霧傳感器和火焰?zhèn)?感器采集到信號(hào)，與預(yù)先設(shè)定好的煙霧濃度值和光敏值作比較，高于設(shè)定 值之后，? 此時(shí)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，? 蜂鳴器響起，? 大約3s之后，? SIM900A 模塊檢 測(cè)到短信控制指令之后，向用戶發(fā)送“煙霧警報(bào)”和“火災(zāi)警報(bào)”的短信 息，告知家里發(fā)生火災(zāi)。

結(jié)束語(yǔ)：隨著信息化時(shí)代的全面來(lái)臨，智能家居以其舒適性、便捷 性、個(gè)性化、智能化等優(yōu)勢(shì)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，智能家居已經(jīng)成為現(xiàn)代生 活的應(yīng)用趨勢(shì)。隨著智能家居的應(yīng)用普遍化，人們對(duì)家居安全提出了更高要求，智能家居安防系統(tǒng)成為智能家居系統(tǒng)的重要組成部分。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳偉雄 .智能家居的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020， 10（19）：164-165.

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[3]孫全寶.基于語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2020，10（7）：105-106.