基于GPRS的智能家居远程安防监测系统设计

辽宁工业大学电子与信息工程学院 吕 娓 张 彭 赵 凯

基于GPRS的智能家居远程安防监测系统设计

辽宁工业大学电子与信息工程学院 吕 娓 张 彭 赵 凯

设计了一种基于GPRS的智能家居远程安防监测系统，该系统是以STC89C52为核心，与电话网络，可燃性气体传感器，热释电红外传感器，门磁传感器相结合，通过无线节点的布网，实时监测家用燃气气体浓度，红外传感和门磁系统，来检测是否有可燃性气体泄漏及是否有人进入房屋，如果有泄漏并超过安全的范围或有人进入房屋，并通过GPRS无线网络以发送短信方式及时向用户手机进行自动报警，从而达到了保护财产及生命安全的目的。该系统改进了现有远程安防监测系统的功能，适用于个人用户的家庭远程安防环境。

物联网；智能家居；GPRS；远程无线通信

1 引言

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭同程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。安全防范技术是智能家居系统中的关键技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。随着智能家居逐步走进人们的生活，以及社会和科技的发展，安全成为人们对智能家居的首要要求，并促使家庭安防系统成为智能家居的重要组成部分。

图1 系统总体结构

2 系统的总体结构

本系统包括五部分，分别为单片机控制部分、无线发送接收部分、传感器调整信号部分、键盘与显示部分以及GPRS模块，主要完成盗情监测、有害气体监测、火情监测及远程报警等功能。系统以单片机为控制核心，与移动通信网络、烟雾传感器、红外传感器、门磁传感器相结合，通过无线节点的布网，使传感器将在发生意外情况时检测到的信号输出成电信号，反馈给单片机，经过单片机处理后，数据可通过GPRS模块无线远传至手机等监控移动终端。整体设计电路结构如图1所示。

单片机接收到传感器的信号时，经过处理后，会将处理后的信号传送给GPRS模块和液晶显示屏，GPRS模块采用AT指令进行控制，发送短信到用户的手机中，显示屏则显示相应的文字，比如：当有人闯入时，用户手机会收到“有人闯入”的短信，而显示屏则会显示“开门闯入，已通知主人，请您马上离开”。

3 系统的硬件设计

3.1 传感器检测模块

传感器部分包括烟雾传感器、热释电红外传感器和门磁传感器。图2(a)电路为烟雾传感器电路，MQ-2烟雾传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。

热释电红外线传感器原理图如图2(b)所示。热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成。此外还有门磁传感器，它由两部分组成，永磁体和干簧管。门磁闭合时，输出高电平，门磁处于工作守候状态；门磁打开时，输出低电平，发送给单片机报警信号。

3.2 传感信息无线收发模块

发送接收模块主要完成传感器监测到的信号的采集和检测信号，需要一个发送和接收过程。图3为发送及接收电路原理图。

3.3 GPRS模块

该设计通过GPRS将测得数据传输到监控服务器/手机终端以显示远传参数及监控参数的实时准确性。从而校验传感器及检测电路的工作状况，所选用GPRS模块SIM900A，来实现数据信息的无线远传功能。

3.4 键盘、显示模块

本设计选用12864液晶显示器的串行接口方式，仅需3根IO口即可完成。构成全中文人机交互图形界面，实时显示输出报警信息。键盘电路采用4×4矩阵式按键，其主要作用是设置和修改气体浓度报警限值、控制检测参数的显示，通过电压采样完成。

图2 传感器电路

图3 发送及接收电路原理图

4 系统的软件设计

系统程序流程图如图4所示。

5 系统测试

连接好各部分电路，测试各传感器在其测量范围时当出现险情时GPRS模块向用户手机发送的短信息是否正确，及液晶显示器显示的数据是否准确。

表1 参数测试结果

图4 系统程序流程图

6 结论

本设计利用无线传感器技术和嵌入式开发技术，结合应用需求设计基于GPRS智能家居远程安防监测系统，具有一定的创新性和较好的应用价值，并具有市场应用前景。

[1]张毅刚,等.单片机原理与应用设计[M].北京:电子工业出版社,2012.

[2]黄志伟,等.单片无线数据通信IC原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.

[3]彭军,等.传感器与检测技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.

[4]倪晓军,等.单片机原理及接口技术教程[M].北京:清华大学出版社,2009.

[5]杨振江,等.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

图3 功率因数参数测量结果显示

（1）采样电阻精度误差；（2）A/D转换电路转换误差和量化误差；（3）整个硬件部分由手工焊接完成，布线是无法避免线路之间的干扰，硬件输出的电压、电流误差较大，是造成误差较大的主要因素；（4）功率的测量是由电压和电流的测量值间接测量所得，由于误差的累积效应会使有功功率、无功功率和功率因数与理论值存在误差。

5 结论

本简易电能质量测试仪能完成对一路交流工频电的相关参数测量，在电能质量测试应用中具有很好的应用前景。也可由串口连接到PC机上，实现系统管理、数据采集显示、实时监控报警、历史数据查询、报表打印等功能。

参考文献

[1]邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2008.

[3]周碧红,赵春宇.电能质量检测中同步采样时钟发生器的设计[J].电子测量技术,2008(6).

赵子龙（1994-），男，辽宁工业大学本科生。