对一款农村全方位防盗器的研究设计

翟龙涛　王海晓　张　胜　褚清梅（德州学院　机电工程学院，山东　德州　253023）



对一款农村全方位防盗器的研究设计

翟龙涛王海晓张胜褚清梅
（德州学院机电工程学院，山东德州253023）

现阶段，农村盗窃现象日趋严重，入室盗窃财物、粮食、牲畜等事件时有发生，为此，研制了农村全方位防盗器这款产品，用以解决现阶段农村安防方面存在的不足。

农村；防火防盗；防盗器

在当前城市安防措施较为完善的大环境下，一些不法分子将盗窃目光转向了安防措施较差的农村，入室盗窃牛羊、财务及粮食等事情时有发生，严重影响了农民的生产生活及社会稳定，成为了新农村发展的不和谐音符。而针对目前农村火灾频发的现象，农村全方位防盗器在防人盗的基础上增加了防火盗这一功能，是居家生活的好帮手。

1　研制背景及意义

现阶段，农村盗窃案件频频发生，尤其在秋收的农忙季节及春节前后。而随着社会的发展，青壮年男子外出务工现象也日趋严重，留下的都是一些较为弱势的群体，对于防盗问题更是有心无力。由于农村涉面广，盗窃事件突发，加上基层派出所警力不足，使得原本就盗窃事件频发的农村更是雪上加霜。同时，受当前农村生活方式的限制，家家户户主要以烧柴来取暖、做饭，因而在房屋的周围堆积了大量的柴火，稍有不慎，将会引发火灾，尤其是在无人知晓的情况下，任凭火焰恣意蔓延，如此一来，将给户主带来不可预知的损失。基于以上原因，研制了这款农村全方位防盗器，用于解决防火、防盗问题。

2　农村全方位防盗器的防盗环节

农村全方位防盗器打破了传统防盗器功能单一的不足，是一款集防火防盗于一身的多功能新型防盗器。其主要是根据盗贼入侵方式和农民生活方式而设计的，因现阶段防盗门技术趋于成熟，破门而入可能性不大，所以其入侵方式主要以翻墙而入为主，而这款农村全方位防盗器正好弥补了院墙安防方面的不足。在院墙上固定一块与院墙等长等宽的木板，木板下的两端及中间安装有压力传感器，压力传感器最终与单片机相连，当有人欲翻墙而入，势必会触动木板使木板压力发生变化，最终引发压力传感器的电平发生变化，达到报警器声音报警和GSM短信模块电话报警的效果，可及时通知户主，避免造成损失［1］。

此外，对于家中养有牛羊等大型牲畜的人家，一旦牲畜被盗，损失将异常惨重。针对此，防盗器的红外避障传感器可以解决这一问题，在牲畜活动范围内安装红外避障传感器，通过调节传感器的检测范围，使其与牲畜的活动范围相适应，用于检测牲畜的有无，当牲畜在其活动范围内时，传感器处于正常状态，一旦离开了其活动范围，传感器的电平会发生变化，开启报警线路进行报警。

3　农村全方位防盗器的防火环节

对于农村院墙内外侧堆积柴火而存在的隐患，在院墙上安装有火焰传感器，火焰传感器也与单片机相连，发生火灾时由单片机控制的火焰传感器检测到信号，传递火灾信息给户主，起到及时灭火的效果。

4　系统简介

该套系统以STC12C5A60S2单片机为控制中心，通过对院墙上的压力传感器和安装在牲畜活动范围内的红外避障传感器进行控制，当检测到有人翻墙盗窃时，压力传感器的信号发生变化，将变化的信号传递给单片机，引发报警器报警，同时GSM短信模块拨打报警电话给户主；在牛羊等大型牲畜活动范围内安装红外避障传感器，一旦牲畜脱离正常活动范围，则会导致传感器的电平发生变化，引发报警模块进行工作。系统的工作原理图如图1所示。

图1　报警器的系统工作原理图

4.1STC12C5A60S2单片机

STC12C5A60S2单片机具有超强的抗干扰能力，可以兼容传统的8051型的单片机。但是，运行速度却是传统单片机的8～12倍，其内部集成了MAX810专用复位电路，2路的PWM、8路的高速10位A/D转化，非常适合作为该系统的控制中心。

4.2压力传感器

主要是由磷酸二氢铵、石英和酒石酸钾钠等压电材料组成。由于石英是一种天然的晶体，而在天然晶体中存在着压电效应，而压力传感器的工作原理就是压电效应。所以，压力传感器不适用于静态测量，而在该系统中盗贼通过对木板的作用，进而对压力传感器进行作用力后，这一过程完全处于动态中，恰好符合该系统的设计要求，所以选用压力传感器对盗贼是否入侵进行判断。

4.3报警器

该模块可以将压力传感器所检测到的电信号转化为人为可听的声音信号，报警器发出的声音在震慑盗贼的同时，还可以及时通知户主或者邻居。报警器的声音报警和GSM模块的电话报警的结合，是该系统的一大报警保障。

4.4GSM短信模块

对于电话报警功能，选用SIM900A模块作为载体，通过检测模块所检测到的信息对是否报警进行判断。SIM900A模块兼容3.3V的单片机和5.5V的单片机，而在该系统中选用的是5V的单片机，所以符合设计的要求。

4.5红外避障传感器

该传感器的原理是利用物体的反射性质，在工作状态时红外避障传感器会发射出红外线，当距离无穷远时，红外线会随着距离的增加而逐渐减弱，最后消失；当遇到障碍物时，红外线会被阻碍，经反射后被传感器的接收管接收，进而输出0、1电平的变化。利用该传感器的特性，可用于对周围环境的检测。在正常状态时，IO口输出的电平是高电平；当检测到目标时，电平会由高电平变为低电平。将其安装在牛、羊等大型牲畜的活动范围内，安全状态时使红外避障传感器发射的红外线可以被牛、羊等牲畜反射，输出低电平；而当牛、羊等牲畜脱离了其应在的范围时，红外避障传感器的电平会由低电平变为高电平，当电平发生变化时可触发报警线路进行报警。

4.6火焰传感器

拥有60°左右的探测角度，通过感知火焰的辐射强度，可对环境的火焰情况进行检测，3.3～5.0V的工作电压，可直接由单片机进行控制。

5　农村全方位防盗器的系统保障

农村全方位防盗器主要由STC12C5A60S2单片机、压力传感器、火焰传感器、红外避障传感器、报警器及GSM短信模块等电路元件组成，由太阳能电池板供电，蓄电池储电，另外由太阳能控制器控制蓄电池存储电量的多少，当蓄电池处于未饱和状态时，太阳能电池板产生的电量会不断地运往蓄电池中，直至充满为止。当蓄电池处于饱和状态时，太阳能控制器则会阻断电池板与蓄电池之间的电量运输，起到保护作用。一旦遇到连续阴雨天，会导致太阳能供电不足，这时则由家用电提供装置的运行动力。

6　农村全方位防盗器的优势

农村全方位防盗器的报警信息以双重报警为保障，使警报信号能够及时发送出去。该套系统不仅打破了现有防盗器的功能单一、价格昂贵的现状，而且体现了节能环保的精神，符合可持续发展的理念。基于当前农村人口比例大，且限于现存市面上防盗器具有的种种弊端，使得现有防盗器的销售不甚乐观，所以农村全方位防盗器占有极大的市场空间，全方位防盗器以新农村建设为依托，增强可持续发展的能力与整体竞争力，为老百姓的生产生活提供保障，是未来新农村发展的优选防盗产品。

［1］刘航宇，刘智.无线遥控式农用大牲畜防盗器［J］.实用电子制作，2006（2）：11-13.

Research and Design of a Full Range of Security in Rural Area

Zhai LongtaoWang HaixiaoZhang ShengZhu Qingmei
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Dezhou University，Dezhou Shandong 253023）

At the present stage，the rural theft phenomenon is becoming more and more serious.Burglary，theft of property，grain，livestock and other incidents have occurred from time to time.For this reason，the rural omnibearing anti-theft device was designed，which was used to solve the rural security problem existing at the present stage.

rural area；fire prevention and security；burglar alarm

TP21

A

1003-5168（2016）04-0069-02

2016-03-20

翟龙涛（1993-），男，本科，研究方向：新能源开发与利用；董玲（1982-），女，硕士，讲师，研究方向：自动化。