基于物联网的智能楼宇监控系统设计

袁开鸿

（湖南铁道职业技术学院 湖南 株洲 412001）

基于物联网的智能楼宇监控系统设计

袁开鸿

（湖南铁道职业技术学院 湖南 株洲 412001）

介绍一种基于物联网的智能楼宇监控系统的设计。介绍了智能楼宇监控系统中的烟雾传感器、玻璃破碎传感器、人体红外传感器等，以物联网为基础，介绍其硬件设计和软件设计，通过实验验证，本设计达到了设计要求，能实现楼宇的智能控制。

物联网；烟雾传感器；红外传感器；楼宇监控系统

随着信息化社会的发展，电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。物联网技术正在一步步的改变着我们的生活，人们对数字化家居控制系统提出了一系列的要求，人们希望可以通过手机或电话在任何时候、任意地点对家中的任意电器进行远程控制[1-3]。本论文设计的基于物联网的智能楼宇监控系统以此为出发点，能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

1 系统原理

本系统采用SM8952AC25P作为主控器件，硬件由单片机核心处理模块，存储器模块、传感器模块、数据处理模块、蓝牙模块、显示报警模块等组成。软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成[5-6]。

本系统最核心的部分在于传感器的模块以及通信的蓝牙模块。传感器模块主要采集系统监控需要的信号，烟雾传感器主要负责家居火灾监控，通过对烟雾的信号采集，转换为电路系统可以处理的电信号，从而可以达到检测烟雾火灾的目的，此外玻璃破碎传感器可以检测玻璃在破碎情况下发出的高频信号，将此信号进行转换可以监控是否有人破玻璃入室，当然此传感器要靠近被保护的玻璃，并且远离一些尖锐声音产生的物体，避免误报。人体红外热释电传感器就是检测人体的闯入。蓝牙模块电话远程控制是基于电话交换网络的国际双音频通信标准DTMF通信方式，程控交换信令作为系统控制命令，采用MT8870双音频编解码电路实现，控制系统可以通过它识别来自电话程控交换机的网络控制信号，而短消息发送部分则是采用基于SIEMENS TC35 GSM模块TC35 modem 和MAX3238等器件构成的移动终端的硬件电路等来完成。

整个系统的工作流程图如图1。

图1 系统工作流程图Fig. 1 System work flow chart

2 硬件系统设计

2.1 MCU模块电路设计

系统MCU采用STC89C52，其主要的资源如下：

1)兼容MCS51指令系统

2) 8k可反复擦写(大于1 000次）Flash ROM；

3) 40个双向I/O口；

4) 256x8bit内部RAM；

5) 3个16位可编程定时/计数器中断；

6) 时钟频率 0～24 MHz；

7) 2个串行中断，可编程UART串行通道；

8) 2个外部中断源，共8个中断源；

9) 2个读写中断口线，3级加密位；

10) 低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；

2.2 NIS-09C型烟雾传感器

在消防管理、安全防范系统中，烟雾传感器的应用非常广泛。烟雾传感器的主要作用就是将烟雾信号转换为电路能够识别的电信号，通过系统，将与烟雾信号对应的电信号进行处理，当有信号产生时，通过声光或者短信发出报警信号。由于烟雾产生的时刻，一般方向是向上的，所示在电路设计时，一般将传感器安装在比较靠上的位置。当然，为了控制火灾等的发生，一般将传感器安装在比较容易出现灾情的场所，比如厨房等处。

NIS-09C型烟雾传感器具有灵敏度调节端口，可以根据不同的条件，来设置不同的探测灵敏度。比如在容易发生火情的地方或者场所，一般设置的灵敏度比较高，此外家庭控制器还可以根据是否有人在家，调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。

2.3 FG1625T玻璃破碎探测器

玻璃破碎探测器是利用压电陶瓷片的压电效应而制成。当玻璃破碎的时刻，由于其声音与人走路或者说话的声音频率不一样，玻璃破碎探测器正是针对玻璃破碎声音时刻的频率进行检测，通过窗口特性，抑制其他频率段的声音信号，从而能够很好的实现对其识别。

本论文采用的FG1625T型号玻璃破碎探测器。它的设计采用的特殊的设计，能够提供快速反应和更强的防误报的能力。而且可能根据玻璃的厚度和面积，人为的调节传感器的灵敏度，增加了两个模糊控制的开关，以适应不同的环境，灵敏度的选择具有四级，检测范围可以根据其灵敏度的变化而进行改变。此外，本传感器在便于安装使用上，增加了控制测试和中心走线，安装非常方便。

玻璃破碎探测器要尽量靠近所要保护的玻璃，尽量远离噪声干扰源，减少误报警。此外，如有人蓄意破坏线路或者设备，使得线路发生短路或者断路，人为的敲打等都会使得传感器发出报警信号并显示故障的信息。

2.4 人体红外传感器

人体红外传感器是一种红外热释电传感器，可以探测静止人体发出的红外线。它由透镜、感光元件、感光电路、机械部分和机械控制部分组成。只要人体发出的红外线在传感器感应的范围内，不管是移动还是静止，感光元件都可产生极化压差，其电压差经过感光电路，输出与人体存在的识别信号，从而达到探测人体的目的。此红外热释感应器可应用于人体感应控制方面，并实现红外防盗和红外控制一体化，扩大了人体红外热释感应器的应用范围。

3 系统软件设计

本系统的整个软件设计包括上位机和下位机两个部分：上位机的用户登录界面和用户管理界面如图2和图3所示。

下位机设置端口的设计界面如图4所示。物联网管理系统的设计界面如图5所示。

图2 管理系统登录界面Fig. 2 Management system login screen

图3 用户管理登录界面Fig. 3 User Management login screen

图4 下位机设置设计界面图Fig. 4 Set lower machine interface design

图5 物联网管理系统设计界面Fig. 5 Objects networking Interface Management System Design

4 结 论

电路通过软硬件的设计与联调，经过试验测试,系统到达设计要求,实现了楼宇的智能控制。

[1]刘英德.基于以太网的智能楼宇控制系统开发[J].煤炭技术.2012,31(3):157-159.

LIU Ying-de,Ethernet-based intelligent building control system development [J].Coal technologies.2012,31(3):157-159.

[2]谭晓文.楼宇自动化系统的设计方法及其应用研究[D].长沙：湖南大学,2003.

[3]成龙.智能建筑楼宇控制欲系统集成技术[M].北京：中国建筑工业出版社,2004.

[4]张英.基于LonWorks技术的楼宇自控系统及其集成研究[D].重庆：重庆大学,2005.

[5]梁里金.OPC技术在自动化监控系统中的应用[J].计算机应用.2004,24(2):69-71.

LIANG Li-jin.OPC technology in the automation control system application [J].Computer Applications.2004,24(2):69-71.

[6]徐继宁.范译涛.基于OPC技术的智能楼宇控制系统的研究与设计[J]. 冶金自动化增刊. 2007,32(2):372-374.

XU Ji-ning.FAN Yi-tao.Based on OPC technology intelligent building control system research and design [J].Metallurgical Automation Supp. 2007,32(2):372-374.

Objects networking based intelligent building control system design

YUAN Kai-hong
（Hunan Railway Professional Technology College,Zhuzhou412001,China）

Introduction of a Objects networking based intelligent building control system design. Describes the intelligent building control system smoke sensors, glass break sensors, infrared body sensors, etc., to the basis of things, introduces its hardware and software design, verified by experiments, the design meets the design requirements, to achieve intelligent buildings control.

objects networking; smoke sensors; infrared sensor; building monitoring system

TN91

A

1674-6236(2014)07-0135-02

2013-07-18稿件编号201307148

袁开鸿(1964—)，男，湖南株洲人，讲师。研究方向：应用电子技术、计算机技术。