【正文】 現(xiàn)階段無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)正處于蓬勃發(fā)展的良好時(shí)期，再加上我國(guó)通信技術(shù)及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一定能夠改變我們的生活方式。 另外，整個(gè)系統(tǒng)的兼容性與拓展性很強(qiáng)，在其后的發(fā)展過(guò)程中還可以拓展其他更高水平，更簡(jiǎn)易運(yùn)行的傳感器芯片，使整個(gè)系統(tǒng)更加易于操作，更富實(shí)用性，降低應(yīng)用門(mén)檻。但是也存在一些不足，因?yàn)槲业募夹g(shù)思想有限，不能夠做到面面俱到，比如在整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸不能 做到穩(wěn)定傳輸。 調(diào)試過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題并也解決。最大限度的提高家居的安全系統(tǒng)。本文 重點(diǎn) 在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上， 介紹了平安家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 思路， 將現(xiàn)實(shí)生活中的一些設(shè)備及傳感器，通過(guò)現(xiàn)階段的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，連接成一個(gè)物物相連的網(wǎng)絡(luò)。 靈敏度高，可靠性好，顯示了其潛在的應(yīng)用價(jià)值 。實(shí)驗(yàn)顯示，本防 盜報(bào)警裝置具有兩個(gè)功能特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)研究中的紅外探頭安裝了菲涅爾透鏡。 因此，為了能夠使探測(cè)器有充分的時(shí)間區(qū)分變化的溫差，需要合理調(diào)節(jié)輸出延遲時(shí)間 Tx，適當(dāng)改變 Txi，即調(diào)整人 R C R C2，從而達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的。 這樣就有效避免了誤報(bào)警的幾率。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 在整個(gè)紅外防盜探測(cè)器電路設(shè)計(jì)中以紅外探測(cè)器部分為主，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在熱釋電紅外芯片 BISS0001 的應(yīng)用 。 另外它還具有雙向鑒幅器，可有效抑制干擾，其內(nèi)部設(shè)有延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器 . 管腳排列如圖 所示 。 圖 用戶端無(wú)線報(bào)警器系統(tǒng)示意圖 圖 辦公區(qū)域互動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 27 頁(yè) 熱釋電紅外探測(cè)器電路包括紅外探測(cè)器專用芯片 —— 紅外傳感信號(hào)處理器 BISS000 熱釋電紅外探頭及一些外圍元件 (電阻電容 )。 被動(dòng)紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是：能夠?qū)θ肭终咴谒婪秴^(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化實(shí)現(xiàn)響應(yīng)，并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，從而完成報(bào)警功能。 另外， ZigBee 系統(tǒng)的可拓展性使本系統(tǒng)具有可外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特性，可通過(guò)路由設(shè)備與整個(gè)小區(qū)或者辦公區(qū)域組成一個(gè)大的聯(lián)網(wǎng)互動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) (如圖 所示 )?？赏瓿梢苿?dòng)人體的探測(cè)，報(bào)警主機(jī)可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。 當(dāng)有警情發(fā)生時(shí)，信號(hào)放大器將紅外線傳感器的信號(hào)放大，經(jīng)過(guò)電壓比較器的比較，同時(shí)經(jīng)過(guò)延時(shí)電路的處理，經(jīng)警笛發(fā)出報(bào)警信號(hào) . 紅外探測(cè)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本文中系統(tǒng)采用被動(dòng)紅外報(bào)警器 ，用戶端報(bào)警系統(tǒng)主要包括兩部分 :探測(cè)器和報(bào)警主機(jī) .如圖 51 所示。 熱釋電紅外傳感器 BISS0001 ， 是報(bào)警器設(shè) 計(jì)中的核心器件，它可以把人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供信號(hào)處理部分使用 。 CC2430 是一顆真正的系統(tǒng)芯片 (SoC)CMOS 解決方案。最后通過(guò)移動(dòng) 3G 將信號(hào)或圖像傳輸給主人或物業(yè)管理中心。在整個(gè)模塊中將采用 Zigbee 和 ARM 相結(jié)合的方法，傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理由支持 Zigbee 協(xié)議的 CC2430 的收發(fā)模塊傳送給主機(jī)。作為一種新的安防技術(shù)，已經(jīng)得到廣泛的社會(huì)應(yīng)用。 紅外熱釋電模塊的設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì)要求 在整個(gè) 基于物聯(lián)網(wǎng)的 平安家居的安防系統(tǒng)中，紅外熱釋電檢測(cè)模塊是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，紅外熱釋電安防系統(tǒng)將最大限度的發(fā)揮整個(gè)安防系統(tǒng)入侵檢測(cè)的能力。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 9~10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在~20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū) ”和 “高靈敏區(qū) ”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。這時(shí)單片機(jī)切換到發(fā)射模式，回送握手信號(hào)， nRF401 把得到的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)，經(jīng)處理后從 P1 口輸出到 LED上顯示（火情來(lái)源地信息），同時(shí)驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警 圖 MC14468 檢測(cè)報(bào)警電路圖 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 25 頁(yè) 第五章 熱釋電紅外傳感器 模塊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 熱釋電 紅外傳感器 主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測(cè)元件。 接收處理部分 nRF401 從 PCB 天線上接收到調(diào)頻信號(hào)時(shí)，單片機(jī)置 TXEN 端為低電平 ,功率放大器被關(guān)斷從而進(jìn)入接收狀態(tài)。因?yàn)椴捎玫氖堑桶l(fā)射頻率和高接收靈敏度的方案，因此此發(fā)射頻率不會(huì)受到無(wú)線電管理?xiàng)l例的限制，無(wú)需辦理無(wú)線電收發(fā)許可證。 以 MC14468 構(gòu)成的結(jié)構(gòu)電路圖如圖 所示。 圖 接口處理端口示意圖 圖 nRF401 應(yīng)用電路圖 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 24 頁(yè) MC14468 離子型煙霧檢測(cè)報(bào)警芯片是目前使用較為廣泛的集煙霧檢測(cè)與火災(zāi)報(bào)警為一體的智能傳感器。 信號(hào)的發(fā)射部分 在物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下，有線的數(shù)據(jù)傳輸因?yàn)槠渥陨砉?jié)點(diǎn)多、易磨損等諸多弊端，采用無(wú)線的傳輸方式才能更適應(yīng)于系統(tǒng)的要求。 系統(tǒng)初始時(shí)或完成第一次報(bào)警以后，需要由軟件重新設(shè)置初值，從而不會(huì)由于 150ms 期間 MC14468 管腳 1 上的信號(hào)消失。 DIN、 DOUT 端分別接單片 機(jī)的 TXD(串行輸出 )、 RXD(串行輸入 )端。 R3 為功率設(shè)定電阻。 nRF401 的典型應(yīng)用電路如圖 ， UDD 采用 3V電源。檢測(cè)端口采用的是摩托羅拉公司生產(chǎn)的具有聲光報(bào)警電路的 MC14468芯片，因?yàn)槠淠軌驅(qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)并行檢測(cè)。 在芯片使用方面，兩個(gè)端口都采用目前市場(chǎng)上即應(yīng)成熟 的高性能傳感芯片。 因?yàn)樾枰獙?shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，和家庭主機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的目的，因此采用了單片射頻收發(fā)器 nRF401，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳輸?shù)哪康模軌蛟诘谝粫r(shí)間檢測(cè)并發(fā)射出報(bào)警信號(hào)。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)將由兩部分組成：檢測(cè)發(fā)射端口 （圖 ） 、接受處理端口 （圖 ）采用 nRF401 單片射頻收發(fā)器、MC14468 聲光報(bào)警電路芯片、 以及 單片機(jī) 8501。特別適用于工業(yè)型可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀及家用氣體檢測(cè)報(bào)警器等產(chǎn)品，用于檢測(cè)可燃?xì)怏w爆炸性。 抗干擾 (酒精和煙霧 )。 特性 ： l、對(duì)天然氣、液化石油氣有很高的靈敏度。 煙霧傳感器及單片機(jī)是可燃煙霧檢測(cè)報(bào)警器的兩大核心，根據(jù)報(bào)警 器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的煙霧傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。為使報(bào)警裝置更加完善，可以在聲音報(bào)警基礎(chǔ)上，加入光閃報(bào)警，變化的光信號(hào)可以引起用戶注意，彌補(bǔ)嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限。為方便檢測(cè)與監(jiān)控，使儀器測(cè)試人員及用戶能夠直觀地觀察到環(huán)境中的可燃煙霧濃度值，可將濃度值送到顯示屏中。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煙霧檢測(cè)電路送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)。 煙霧檢測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì)思路 煙霧檢測(cè)報(bào)警器是能夠檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報(bào)警功能的儀器，儀器的最基本組成部分應(yīng)包括：煙霧信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路 以及無(wú)線信號(hào)發(fā)射接收電路 。例如氧化物半導(dǎo)體煙霧傳感器主要 用于檢測(cè)各種還原性煙霧，如 CO、 H C2H50H、 CH3OH 等。 煙霧傳感器應(yīng)滿足的基本條件：一個(gè)傳感器可以是單功能的，也可以是多功能 的；可以是單一的實(shí)體，也可以是由多個(gè)不同功能的傳感器組成的陣列。利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器，光干涉煙霧傳感器，紅外傳感器等。 煙霧傳感器的分類 ： 煙霧傳感器種類非常繁多。 系統(tǒng)采用的是 MC1446 離子式可燃?xì)庑詺怏w傳感器。 如果，能夠在以在線的工作方式將傳感器與家庭主機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線報(bào)警，這將會(huì)很大程度上減輕人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。這樣往往會(huì)因?yàn)檫@樣的時(shí)間遲滯，而錯(cuò)過(guò)最佳的滅火時(shí)機(jī)，造成更大的損失。 能夠具有較高的識(shí)別 和抗干擾能力，防止系統(tǒng)發(fā)生誤報(bào)警。 經(jīng)用戶查實(shí)以后，能夠及時(shí)的通報(bào)轄區(qū)的消防部門(mén)。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)條件下的煙霧傳感器的 主要功能是： 當(dāng)火情發(fā)生時(shí)，能以最快的速度檢測(cè)到，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。因此，現(xiàn)在不論是普通型家用住宅，還是星級(jí)賓館的高層建筑，都日益重視防火和安全技術(shù)的應(yīng)用普及。這樣建筑一定程度上方便城市管理者對(duì)電力、自來(lái)水、天然氣的供應(yīng)。 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 備注 1 UPS 主機(jī) GESHIFT120K 2 內(nèi)部三 個(gè)模塊組成 4+1 并機(jī)冗余系統(tǒng) 2 蓄電池 DCF12612/200 80 3 電池柜 DBC20B 4 每組電 池兩個(gè)表 門(mén)禁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件組成 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 21 頁(yè) 電池柜 4 線包組合 YU379907900 4 第 四 章 煙霧檢測(cè)模塊 的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 煙霧傳感器介紹 煙霧傳感器的應(yīng)用目的是：感知火情，減少損失。這類系統(tǒng)應(yīng)是用戶的首選。 ） 門(mén)禁系統(tǒng)按設(shè)計(jì)原理可分為 以下兩類： 1．控制器自帶讀卡器（識(shí)別儀） 這種設(shè)計(jì)的缺陷是控制器須安裝在門(mén)外，因此部分控制線必須露在門(mén)外，內(nèi)行人無(wú)須卡片或密碼可以輕松開(kāi)門(mén)。同時(shí)對(duì)于通道門(mén)時(shí)間狀態(tài)也可以設(shè)置比如：門(mén)休眠狀態(tài)、門(mén)常開(kāi)狀態(tài)、安全狀態(tài)、密碼狀態(tài)、 APB 狀態(tài)、密碼 APB 狀態(tài)。 基本功能 ： 成熟的門(mén)禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本功能： ○ 1 對(duì)通道進(jìn)出權(quán)限的管理 ○ 2 進(jìn)出通道的權(quán)限 （ 就是對(duì)每個(gè)通道設(shè)置哪些人可以進(jìn)出，哪些人不能進(jìn)出 ） ○ 3 進(jìn)出通道的方式 。在越來(lái)越注重商業(yè)情報(bào)和安全的今天，對(duì)進(jìn) 出一些重要機(jī)關(guān)、科研實(shí)驗(yàn)室、檔案館、以及關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的公用事業(yè)單位的控制中心、民航機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所的工作人員，給予進(jìn)出授權(quán)控制。 在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天門(mén)禁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。 3. 5 煙霧檢測(cè)模塊 圖 紅外探測(cè)器的工作原理 圖 煙霧事故處理流程圖 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 20 頁(yè) 圖 為煙霧檢測(cè)模塊的示意圖，整個(gè)系統(tǒng)的 實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行在下面的調(diào)試部分做詳解 3. 6 門(mén)禁控制模塊 門(mén)禁系統(tǒng) 是最近幾年才在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的又一高科技安全設(shè)施之一，現(xiàn)已成為現(xiàn)代建筑的智能化標(biāo)志之一。由于熱釋電晶體輸出的是電荷信號(hào)，不能直接使用，需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為 電壓 形式，該電阻阻抗高達(dá) 10000兆歐，故引入 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管接成共漏形式 (即源極跟隨器 )來(lái)完成阻抗變換。當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測(cè)器上時(shí)，熱釋電晶體溫度不 變，晶體對(duì)外呈電中性，探測(cè)器沒(méi)有電信號(hào)輸出，因而恒定的紅外輻射不能被檢測(cè)到。由于傳感器的探測(cè)角度和距離的限制，通常會(huì)通過(guò)增加菲涅耳透鏡，把紅外光線分成可見(jiàn)區(qū)和盲區(qū)，同時(shí)又有聚焦的作用，使熱釋電人體紅外傳感器 （ PIR） 靈敏度大大增加，可以提高傳感器的靈敏度。當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，Δ T=0，傳感 器無(wú)輸出。 熱釋電傳感器利用熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學(xué)濾鏡、場(chǎng)效應(yīng)管、紅外感應(yīng)源 (熱釋電元件 )、偏置電阻、 EMI電容等元器件組成，其內(nèi)部電路框圖 。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人 體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。 根據(jù)被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的 10微米左右的紅外線而進(jìn)行工作的。 3. 4 人體檢測(cè)模塊 紅外輻射探測(cè)器 （圖 ） ， 在自然界，任何高于絕對(duì)溫 度（ 273度）時(shí)物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。相比傳統(tǒng)的紅外燈可控光源更多 ,亮度也更高?！?92176?！?360176?！?240176。～ 400176。后連續(xù)監(jiān)視； ? 兼容多種控制協(xié)議、波特率可調(diào)； ? 具有報(bào)警輸入、繼電器輸出和密碼保護(hù)功能； ? 外殼是采用沖壓的鋁合金外殼，同時(shí)透明罩采用的光學(xué)鍍膜防暴加硬透明罩，鍍膜具有增加透光率和防塵防靜電作用； ? 產(chǎn)品型號(hào) KRTI1801SLXX(外型 ) KRTI2201NXX KRTI2301NXX KRTI2601NXX KRTI2701SLXX 信號(hào)制式 PAL/NTSC（可選） 產(chǎn)品型號(hào) KRTI1801SLXX(外型 ) KRTI2201NXX KRTI2301NXX KRTI2601NXX KRTI2701SLXX 圖像傳感器 1/4 英寸彩色 CCD 水平解析度 480 線 /540 線 視頻輸出 177。連續(xù)旋轉(zhuǎn)，無(wú)監(jiān)視盲區(qū)； ? 垂直 90176。 ? 跟蹤速度、靈敏度、區(qū)域范圍、目標(biāo)放大倍數(shù)、目標(biāo)丟失后動(dòng)作等參數(shù)可設(shè)； ? 定時(shí)自動(dòng)激活功能，可設(shè)定和調(diào)用預(yù)置點(diǎn)、花樣掃描、區(qū)域掃描和顯示區(qū)域等 。 本試驗(yàn)中采用的是： 紅外式跟蹤球形攝像機(jī) 。 在整個(gè)工作的環(huán)境中，攝像頭會(huì)不間斷的對(duì)房間內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行攝像，攝像的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線保存在計(jì)算的硬盤(pán)存儲(chǔ)器中。 3. 3 視頻錄制模塊 視頻錄制模塊最重要的目的是實(shí)時(shí)記錄家里的影像信息，作為視