基于IPV6和GPRS的智能报警系统

陈颉

（安康学院 电子与信息工程学院，陕西 安康 725000）

基于IPV6和GPRS的智能报警系统

陈颉

（安康学院 电子与信息工程学院，陕西 安康 725000）

针对传统的安防系统存在的诸如可靠性较差、易误报、易破坏、处理时间延后等问题，提出一种基于IPV6和GPRS技术的家庭智能报警系统。讨论了系统的总体设计方案，给出了系统的硬件设计和软件设计。对系统进行了测试，证明系统性能稳定、灵敏度高、安防效果良好。该设计思想为智能家居系统、智能安防系统的开发提供了参考价值。

智能报警系统；IPV6；GPRS；智能家居

随着人们生活水平的不断提高，保护住宅安全也成为人们日益关心的问题[1-3]。传统的依靠防盗门、防盗窗等措施来保护家庭财产安全的方法存在着诸如防护力度弱、灵敏性差、可靠性低等缺陷[4-6]。因此，一款具有智能化和自动化的家庭安防系统的开发显得尤为迫切。IPV6、GPRS和单片机技术的发展，使得智能家居系统的开发成为现实并且已经应用到实际生活中[7-9]。

本设计提出了一种基于IPV6和GPRS技术的智能报警系统，对房屋安全进行实时监控和报警。系统使用热释电红外传感器检测屋内是否有人非法侵入，使用烟雾传感器检测是否发生火灾，使用气体传感器检测是否有可燃气体泄漏。检测数据传入单片机STC89C52，单片机对数据进行分析和处理，若有异常，通过GPRS模块向主人发送短信报警。该智能报警系统可以根据环境变化及时做出反应，从而保证家居环境的安全。

1　系统硬件设计

1．1系统总体设计

系统基于IPV6、GPRS和CC2530单片机技术，主要的模块有热释电红外传感模块、可燃气体检测模块、烟雾检测模块和GPRS短信报警模块。系统整体框架如图1所示。

图1　系统整体框架图

在家庭这一特殊的网络环境下，IPv6网络将比IPv4网络更有优势，主要体现在可以为每个家电分配一个IP地址和提供更安全的家庭网络使用两个方面[10-11]。因此，系统通信过程采用IPV6协议，使用IPV6数据包格式对系统中传输的数据进行打包和传送。

1.2热释电红外传感模块设计

热释电红外传感模块主要用来检测室内是否有人非法侵入，由热释电红外传感器RE200B和BISS0001处理芯片构成。热释电红外处理芯片BISS0001具有较高的处理传感信号性能，是由运放器，电压比较器、状态控制器、延时时间定时器以及封锁时间定时器构成的数/模专用集成电路，稳定性高，调节范围广[12]。电路如图2所示。

当有人进入热释电红外传感器的扫描范围内，RE200B传感器会产生微弱的电压变化，触发芯片 BISS0001，经过BISS0001的两级放大后，在VO信号输出端产生3.3 V左右的电压；当没有人进入时，VO端输出0 V，输出电压送入单片机进行判断和处理，实现了人体检测。

图2　人体检测模块电路图

1.3可燃气体检测模块设计

可燃气体检测模块用于检测房间内是否有可燃气体泄漏，使用MQ-2气体传感器实现。MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号[13]。MQ-2气体传感器对液化气、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。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-2气体传感器电路如图3所示。

图3　MQ-2气体传感器电路图

1.4烟雾检测模块设计

烟雾检测模块用于检测房间内是否发生了火灾，该模块使用NIS-07烟雾传感器实现。NIS-07离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中。传感器通过电离室的电压变化来感知烟雾粒子。宏观表现为电离室的等效电阻增加，引起电离室两端的电压增大[14]。烟雾传感器的电路如图4所示，当未检测到烟雾信号时，比较器输出低电平；当检测到烟雾信号时，比较器输出5 V高电平。

图4　烟雾传感器电路图

1.5GPRS短信报警模块设计

GPRS模块采用华为MG323通讯芯片，利用无线移动网络可以实现语音传输和点对点的数据传输。模块具备TCP/IP协议栈，可以利用它实现无线上网[15]。模块使用标准的UART串行通讯接口与主芯片CC2530进行通讯。当热释电红外模块、可燃气体检测模块或者烟雾检测模块被触发时，产生报警信号，通过IPV6网络将报警信号发送给CC2530单片机，单片机对报警信号进行分析和处理，以判断信号来源和灾情类型。然后通过串口向GPRS模组发送AT指令，命令GPRS模块将此报警信号编辑为相应短信，发送给已设定的手机用户。

GPRS模块硬件接口图5所示，其中，RXD1连接单片机的TXD1，TXD1连接单片机的RXD1。

图5　GPRS模块电路图

2　系统软件设计

系统软件设计的目的是利用单片机控制GPRS模块，实现防盗、防火、防可燃气体泄漏的功能。系统使用汇编语言和C为编程语言，分模块编写和调试，然后再综合所有模块，进行调试。软件设计主要包括4部分的内容：热释电红外子程序、可燃气体检测子程序、烟雾检测子程序以及单片机与GPRS通信程序。系统主程序流程如图6所示，系统启动之后，首先进行初始化操作，为了能够及时对非法入侵、火灾和可燃气体泄漏信息进行报警，系统采用中断技术，使用单片机定时中断T0，每隔500 ms中断一次。打开中断后，系统开始进行工作，当3个检测模块之一被触发时，系统调用GPRS短信发送程序向预设的主任手机发送短信，从而保护了住宅安全。

图6　程序流程图

3　系统测试

系统软硬件设计完成后，对各模块进行测试。接通电源后，系统启动，当人体靠近热释电红外模块时，GPRS发送短信到预设手机，表明人体检测模块功能正常；然后，对是否能够检测到火灾进行了测试，当将点燃的布条靠近烟雾检测模块时，系统报警并且发送短信息，表明系统能够监测火灾信息；当使用打火机在燃气节点上释放气体时，产生燃气报警短信。因此，该系统的各个模块功能均正常。

4　结束语

文中设计的基于IPV6和GPRS技术的智能安防报警系统，能够智能防盗、防火、防煤气泄漏，保护了家庭住宅的安全。当房间内有非法入侵者或者发生火灾、可燃气体泄漏时，系统会发送信息或者呼叫主人手机。设计的创新点在于系统的智能化和自动化，实用性强，使用简单实用的传感器，易于实现。此系统为基于IPV6的智能家居系统的进一步发展提供了参考价值。

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Intelligent alarm system based on IPV6 and GPRS

CHEN Jie
（Department of Electronic and Information Engineering，Ankang University，Ankang 725000，China）

Aiming at the existent disadvantages of the traditional security system such as low reliability，easy to false positives，easy to damage，processing time problem not in time，this paper put forward a kind of household intelligent alarm system based on IPV6 and GPRS technology.Discussed the overall design of the system，introduced the hardware design and software design of the system.The system was tested and proved that the system was performance stability、high sensitivity and had good security effect.The design ideasprovided a reference value for the development of intelligent household system and intelligent security system.

intelligent alarm system；IPV6；GPRS；smart home

TN05

A

1674－6236（2016）21-0098-03

2016-03-14稿件编号：201603162

陕西省自然科学基础研究项目（2014JM8358）

陈 颉（1986—），男，陕西安康人，硕士，助教。研究方向：通信技术、嵌入式技术。