【正文】 出的光被光電三極管接收，因而無(wú)煙時(shí)接收管不會(huì)產(chǎn)生光電流。 1． 散射光式光電感煙火災(zāi)探測(cè)器的工作原理 利用煙霧微粒對(duì)光的散射作用，在一定的煙霧濃度范圍內(nèi)，散射光的強(qiáng)度 與煙霧的濃度成比例，因而可以利用光散射檢測(cè) 到煙霧濃度的變化。 圖 10 溫度探測(cè)器 電路圖 光電感煙探測(cè)器 本節(jié)著重探討光電感煙探測(cè)器電路設(shè)計(jì)。 DS18B20 的測(cè)溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)受溫度影響的振蕩器周期的計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。下面分別介紹三種傳感器的電路設(shè)計(jì)。 3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 15 溫度探測(cè)器光電感煙探測(cè)器CO 氣體探測(cè)器或非門用戶端自動(dòng)報(bào)警器AT 89 C5 1Ala rm1 圖 9 復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器原理示意圖 表 1 探測(cè)器比較試驗(yàn) 對(duì)照表 傳感器類型 單傳感器元件閥值探測(cè)器 多傳感元件探測(cè)器 試驗(yàn)火類型 光電感煙探 測(cè)器 差溫探測(cè)器 離子感煙探測(cè) 器 光電和差溫復(fù)合探 測(cè)器 木材明火 TF1 不適合 最佳 最佳 很適合 木材熱解火 TF2 最佳 不適合 適合 最佳 棉繩陰燃火 TF3 最佳 不適合 很適合 最佳 聚胺酯塑料火 TF4 很適合 適合 很適合 很適合 正庚烷火 TF5 很適合 很適合 最佳 最佳 無(wú)煙液體火 TF6 不適合 最佳 不適合 很適合 實(shí)際上，響應(yīng)各種不同類型的火災(zāi)，通常使用不同類型的火災(zāi)傳感器，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 1 中所示 。由于單元探測(cè)技術(shù)所采用的單一參數(shù)火災(zāi)探測(cè)器(包括閾 值觸發(fā)式和模擬量式 )對(duì)火災(zāi)特征信號(hào)響應(yīng)靈敏度的不均勻性，導(dǎo)致它對(duì)實(shí)際火災(zāi)的探測(cè)能力受到了限制，尤其是用于對(duì)家庭住宅火情的準(zhǔn)確探知更是尤為重要。其中光電感煙探測(cè)器為本課題中傳感器電路的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。 防火探測(cè)器電路設(shè)計(jì) 防火探測(cè)器是由溫度探測(cè)、光電感煙探測(cè)和一氧化碳探測(cè)構(gòu)成的復(fù)合型火災(zāi)探測(cè)器。 圖 8 微波探測(cè)器電路圖 微波靈敏度和紅外靈敏度通過步測(cè)的方法要分別調(diào)整，過高或過低的靈敏度都將影響防范效果。實(shí)驗(yàn)過程中報(bào)警范圍實(shí)測(cè)約為 7—— 8 米，探測(cè)到有效信號(hào)時(shí)，有 20 秒的報(bào)警信號(hào)輸出， LED 發(fā)光做出預(yù)警指示，可有效的進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。根據(jù)多普勒效應(yīng)，該波動(dòng)的頻率與物體運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)，而幅度與 距離有關(guān)。其電路圖如圖 8。放大后的信號(hào)送窗口式鑒幅比較輸入端，經(jīng)比較將一定強(qiáng)度的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。 圖 7 微波探測(cè)器原理框圖 環(huán)形天線和它周圍的電阻、電容和 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管組成了近微波段高頻自激振蕩電路 (它的振蕩頻率在 1GHz 左右 )，微波探測(cè)器原理如圖 7 所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生的單頻、等幅信號(hào)通過外接天線發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個(gè)立體空 間微波防護(hù)區(qū)，天線既發(fā)射振蕩信號(hào)，也接收回波。當(dāng)有人在場(chǎng)中運(yùn)3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 13 動(dòng)時(shí)，反射回去的微波將發(fā)生頻率變化，從而使微波探測(cè)器輸出一個(gè)與人體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的低頻電信號(hào)。這種頻率差異與很多因素有關(guān)，其中包括移動(dòng)物體的速度， 與探測(cè)器的徑向角度等。微波探測(cè)器可靠性強(qiáng)，無(wú)光亮和熱源的要求，探測(cè)環(huán)境要求低。該設(shè)計(jì)輸出為脈沖信3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 12 號(hào)，當(dāng)有移動(dòng)物體進(jìn)入探測(cè)范圍以內(nèi)時(shí)，輸出端電平由高電平跳變至低電平，可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)并報(bào)警。 0. 9V (VHVL)的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。再經(jīng)內(nèi)部的兩個(gè)電壓比較器 (IC3, IC4)構(gòu)成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào) VS 去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器 (只要有觸發(fā)信號(hào) VS 的上跳沿則可啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器 )。 3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 11 圖 4 BISS0001 管腳排列圖 圖 5 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下各點(diǎn)波形 圖 6 所示為紅外探測(cè)器分立元件電路圖。這一功能的設(shè)置，可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。在 Ti 周期內(nèi)，任何 IC7 的變化都不能使Uo 為有效狀態(tài)。 當(dāng) A 端等于“ 0”時(shí)，為不可重復(fù)觸發(fā)工作方式，即在 Tx 時(shí)間內(nèi)，任何 IC7 的變化都被忽略，直至延遲時(shí)間 Tx 結(jié)束。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。它的正常工作電壓是 +4. 5V(工作范圍可在 3V 到 5V 之間 )。經(jīng)過后級(jí)比較器與狀態(tài)控制器產(chǎn)生相應(yīng)輸出信號(hào) Uo。根據(jù)該特性，選擇熱釋電紅外探測(cè)器適用于盜情信號(hào)的檢測(cè)。 2. 熱釋電紅外探測(cè)器基本原理 熱釋電紅外傳感器通過接收移動(dòng)人體輻射出的特定波長(zhǎng)的紅外線，可以將其轉(zhuǎn)化為 與人體運(yùn)動(dòng)速度，距離，方向等有關(guān)的低頻電信號(hào)。另一個(gè)是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)透鏡，它用來(lái)配合熱釋電紅外線傳感器，以達(dá)到提高接收靈敏度。 1. 熱釋電效應(yīng) 熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強(qiáng)介電質(zhì)材料 (如欽酸鋇、鈦鋯 酸鉛 (PZT)等 )的表面溫度發(fā)生變化，則隨著溫度的上升或下降，材料表面發(fā)生極化，即表面上就會(huì)產(chǎn)生電荷的變化，從而使物質(zhì)表面電 荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出 。 3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 9 熱釋電紅外線探測(cè)器 在自然界，任何高于絕對(duì)溫度 (273176。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在紅外探測(cè)器中，通過菲涅爾透鏡的分割方式的改變可以降低由于小寵物引起的誤報(bào)，從而彌補(bǔ)了微波探測(cè)器監(jiān)視面積較大的弱點(diǎn) ， 但紅外探測(cè)器對(duì)環(huán)境溫度的變化比較敏感，而微波探測(cè)器所檢測(cè)的只是活動(dòng)的目標(biāo)，所以對(duì)于如果只是溫度變化引起的干擾并不會(huì)被自動(dòng)報(bào)警器響應(yīng)。 防盜探測(cè)器電路設(shè)計(jì) 防盜探測(cè)器是由紅外與微波探測(cè)器組成的雙鑒探測(cè)器 ，較之以往的微波或紅外單信號(hào)探測(cè)器，其誤報(bào)率明顯下 降，原理示意圖如圖 2 所示。3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 8 3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 探測(cè)器 電路設(shè)計(jì) 是本課題電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，探測(cè)器電路部分包括防盜探測(cè)器電路與防火探測(cè)器電路兩大部分，其中詳細(xì)設(shè)計(jì)了紅外、微波及光電感煙探測(cè)電路。用戶端報(bào)警器同時(shí)具有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈 ； 如果判斷探頭掉線 (被剪斷 )，則聲光報(bào)警。在用戶端自動(dòng)報(bào)警器的面板上設(shè)有 LCD 顯示器、鍵盤以及三色警燈 (LED)，三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外 /微波雙鑒的防火防盜報(bào)警、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報(bào)警燈 (紅 )、工作燈 (綠 )和故障燈 (黃 )。 系統(tǒng)的基本工作過程 ： 用戶端的防范現(xiàn)場(chǎng)，一旦有人入侵 或發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，與之相應(yīng)的報(bào)警探測(cè)器 (各種防火、防盜及手動(dòng)報(bào)警按鈕等 )則立即向用戶端自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 4） 系統(tǒng)開關(guān)機(jī)采用密碼控制且允許修改密碼，防止誤報(bào)同時(shí)增加用戶端自動(dòng)報(bào)警器的保密性。報(bào)警完畢自動(dòng)回到警戒狀態(tài)，等待下一次報(bào)警。 2） 前端報(bào)警器能夠 快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的異常狀態(tài)，經(jīng)確認(rèn)后及時(shí)通報(bào)給中央控制器。系統(tǒng)不需要另外占用電話線路，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，報(bào)警電話享有電話線路的優(yōu)先權(quán)。 模擬量以及傳感器信號(hào)防盜探測(cè)器防火探測(cè)器熱息電紅外探測(cè)器微波探測(cè)器溫度探測(cè)器光電感煙探測(cè)器CO 探測(cè)器報(bào)警開關(guān)工作燈報(bào)警燈報(bào)警蜂鳴器EEPR OM用戶端自動(dòng)報(bào)警器AT89C51電源電路DTMF 撥號(hào)電路電話機(jī)接口電路語(yǔ)音檢測(cè)與報(bào)警電路圖 1 智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)組成框圖 用戶端自動(dòng)報(bào)警器安裝于居民住宅，用于對(duì)居民住宅各個(gè)不同部位的不同類型探測(cè)器 (紅外、微波、光電感煙、溫度、一氧化碳 )進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，并對(duì)從各個(gè)探測(cè)器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 本防盜防火報(bào)警系統(tǒng)是一種新型的電子安全報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將電子探測(cè)、智能控制和電話通訊技術(shù)相結(jié)合，從而形成一個(gè)兩級(jí)聯(lián)網(wǎng)通訊的防盜、防火報(bào)警系統(tǒng) 。課題重點(diǎn)設(shè)計(jì)了前端探測(cè)器部分和自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警部分，詳細(xì)分析了紅外防盜探測(cè) 器的工作原理， 最終完成了防盜防火的自 動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能。 本課題所設(shè)計(jì)的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)符合國(guó)家建設(shè)部對(duì)普及型住宅小區(qū)的要求，實(shí)現(xiàn)功能包括 ： 能對(duì)住宅的火災(zāi) 、有害氣體泄露等實(shí)行自動(dòng)報(bào)警 ； 還能對(duì)盜竊以及入室搶劫實(shí)行自動(dòng)報(bào)警 ； 住宅設(shè)置緊急呼叫系統(tǒng) ； 用戶端自動(dòng)報(bào)警器對(duì)各傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和控制 ； 用戶端自動(dòng)報(bào)警裝置對(duì)雙音多頻 (DTMF)編、譯碼器控制，使住宅通過電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部門 (小區(qū)管理中心或 110/119 報(bào)警臺(tái) )之間的數(shù)據(jù)交換 。 論文主要工作概述 針對(duì)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，可見住宅智能安全防范系統(tǒng)是我國(guó)未來(lái)智能住宅建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。同時(shí)人類已經(jīng)進(jìn)入二十一世紀(jì)，智能住宅己開始引起人們的關(guān)注。將來(lái)的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向是智能尋址式 (也稱模擬量 )系統(tǒng)，目前歐美已有一些國(guó)家正在大力研究無(wú)線火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，這種產(chǎn)品在我國(guó)也會(huì)發(fā)展成為主流。按智能技術(shù)開發(fā)的功能和作用的不同，智能小區(qū)中報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用一般體現(xiàn)在探測(cè)智能、監(jiān)控智能和抗干擾智能三個(gè)主要方面。智能化住宅和智能小區(qū)建設(shè)目標(biāo)是向人們提供“方便快捷的信息通信、安全舒適的住宅環(huán)境、高效便利的物業(yè)管理”。特別是在我國(guó)，隨著人們生活水平的日益提高，住宅小區(qū)是否智能化，安防系統(tǒng)是否完備、可靠將成為評(píng)價(jià)住宅小區(qū)的重要指標(biāo)。系統(tǒng)中還配備了 8Ah 的充電電池，以保證在斷電或電源被破壞時(shí)系統(tǒng)正常工作。室內(nèi)裝有震動(dòng)報(bào)警頭 (可以檢測(cè)破壞門時(shí)的震動(dòng) )、紅外微波雙鑒式報(bào)警頭 (可以檢測(cè)室內(nèi)是否有人 )及報(bào)警控制器。當(dāng)住戶家居安防系統(tǒng)斷電時(shí)，自檢系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向保安中心報(bào)警。家居安防系統(tǒng)包括四部分功能 ： 幕簾式電子?xùn)糯?、智能門禁管理、緊急呼救和誤報(bào)自解除功能。目前，公安部、建設(shè)部均要求智能住宅小區(qū)必須具有安防系統(tǒng)。另外，小區(qū)安全措施不足 ； 居民安全意識(shí)有待增強(qiáng) ； 安全防范系統(tǒng)也急需普及。 我國(guó)智能住宅安防系統(tǒng)相對(duì)國(guó)外來(lái)講，是有較大差距的。該系統(tǒng)是一種比較完善的安全防范系統(tǒng) ，通過在可視對(duì)講的基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)展主機(jī)功能，增設(shè)室內(nèi)分機(jī)用于接收室內(nèi)各探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)?，F(xiàn)在世界各國(guó)都在致力于研究和開發(fā)能早期預(yù)報(bào) 火災(zāi)的火災(zāi)探測(cè)方法和設(shè)備，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等特點(diǎn)，就可組成智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng) ，提高火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的檢出率，增進(jìn)系統(tǒng)的可靠性。在線路上，可以接入中繼器實(shí)現(xiàn)探測(cè)線路的延長(zhǎng)，從而更好的適應(yīng)環(huán)境。 Guarto Easy 采用總線式結(jié)構(gòu)，符合安防系統(tǒng)的暴露線路最短的原則。 西門子樓宇科技公司針對(duì)社區(qū)住宅及分散型小型建筑安全防范的實(shí)際情況，充分結(jié)合社區(qū)住戶本身，最新推出一了 Guarto Easy 新型安全防范系統(tǒng)。 60 年代視頻圖像技術(shù) ， 70 年代計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)。目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家己逐漸形成一個(gè)集安防、消防、醫(yī)療救護(hù)為一體的安全保障行業(yè)。由此，居民住宅應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全防范報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)火災(zāi)、盜竊、入室搶劫等做到早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)警，通過社會(huì)力量和科技 手段來(lái)提高家庭抵御各種意外情況的能力。所以說(shuō)，小區(qū)的安防系統(tǒng)和智能管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化小區(qū)管理不可缺少的有機(jī)組成部分。 智能小區(qū)是在智能化住宅的基本含義中擴(kuò)展和延伸出來(lái)的，小區(qū)管理最為重要的內(nèi)容之一是確保住宅、住戶安全。 智能化住宅是信息化社會(huì)的產(chǎn)物，住宅智能化的內(nèi)容一般包括 ： 住宅安全自動(dòng)化 (SA)，通信自動(dòng)化 (CA)，保健自動(dòng)化 (HA)和管理自動(dòng)化 (MA)，因此也稱為 4A 系統(tǒng) 。與此同時(shí)，隨著生活水平的提高，液化石油氣、管道煤氣進(jìn)入了更多人的住宅里，各種家用電器也得到了廣泛的使用，但是，人們?cè)谙硎苓@些現(xiàn)代化設(shè)施帶來(lái)的便利的時(shí)候，卻也增加了火災(zāi)隱患。因此，人們的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，我們稱之為技術(shù)防范。人們?cè)絹?lái)越渴望有一個(gè)安全生活的空間。但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也帶來(lái)了相當(dāng)大的負(fù)面影響。當(dāng)遇 到盜情、火情等各種險(xiǎn) 情的時(shí)候，該系統(tǒng)可以通過電話網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)向相關(guān)部門發(fā)出語(yǔ)音求救信號(hào) ，從而達(dá)到保護(hù)用戶生命財(cái)產(chǎn)的目的。雙音多頻 (DTMF)信令的傳輸速度，使得它廣泛應(yīng)用于各種通信和控制系統(tǒng)中。 本文所要介紹的智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，為了滿足用戶對(duì)安全 的強(qiáng)烈要求，而設(shè)計(jì)并開發(fā)的。國(guó)家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中包括實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理 ； 住宅的火災(zāi)、有害氣體泄漏實(shí)行自動(dòng)報(bào)警 ； 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)是以煙、溫及可燃?xì)怏w等探測(cè)器為主體 ； 防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報(bào)警探測(cè)器 ； 系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) ； 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制。人們對(duì)居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。系統(tǒng)從硬件方面進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，使其具有較好的抗干擾能力，完成系統(tǒng)可靠工作。當(dāng)防盜、防火探測(cè)器檢測(cè)到險(xiǎn)情的時(shí)候，向單片機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)，再由單片機(jī)控制電話接口電路，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)，根據(jù)險(xiǎn)情類別，自動(dòng)撥打相關(guān)部門的電話號(hào)碼如小區(qū)管理中心電話。多傳感器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了低誤報(bào)率，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。智能化住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)集防盜防火功能于一體，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)電話撥號(hào)報(bào)警。摘 要 I 摘 要 隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，人們對(duì)住宅的需求已從追求簡(jiǎn)單的生存空間向著追求質(zhì)量、功能、服務(wù)等多重需求過渡。 本文介紹了住宅智能化中的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)。自動(dòng)檢測(cè)是指由紅外探測(cè)與微波探測(cè)器構(gòu)成的雙