基于PLC的多子模块家居环境检测报警系统

马子奇 许少娟 姚梦璐 窦子寓

摘 要：针对家居环境检测及家居智能化远程报警的相关产品的功能单一，且各项检测独立性较差，操作不方便等问题，设计了一种基于PLC的多子模块家居环境检测报警系统。系统可以针对家居环境进行检测和提示，以及对水浸、火灾进行远程报警。同时各子模块独立性较高，且可脱离主机工作。

关键词：家居环境检测；远程报警；PLC；单片机

1 绪论

气体检测是现在检测技术的重要组成部分，在室内环境检测中，空气质量、温度和湿度是至关重要的标准，随着人们对生活舒适度的要求和对健康生活要求不断提高，所以能室内检测的需求也日益增加，进而大量的相关产品的不断出现。而相关产品功能比较单一，若想要进行较为全面的检测，就需要购买大量的不同产品，进而导致产品的放置和日常的维护及为麻烦。针对上述问题，同时考虑到家居安全，设计了基于PLC多子模块家居环境检测报警系统。系统具有环境检测手机查看功能和火水灾短信报警功能。使用户方便快捷的掌握室内环境的相关数据，并且在用户不在家时对漏水和火灾的发生及时短信通知。且系统各子模块可以独立运行，通过PLC控制起动与关闭，节约能源，降低工作损耗，进而延长系统的使用寿命。该系统有着结构简单，性能可靠，功能覆盖面广，成本较低和易安装易维护等众多优点。

2 系统组成的原理

系统以PLC控制模块为主体，外连各独立的子模块。各独立子模块拥有独立的系统，可独自完成部分功能设置，相关环境检测和提示，与主体PLC通过I/O口进行数据通信。子模块分为两类即检测类子模块和控制类子模块。检测类子模块包含人数计数模 块，温湿度检测模块、烟雾检测模块、水浸检测模块、可燃气检测模块。控制类子模块包含GSM短模块及电器控制器和加温器，小型烤灯等。

3 各类子模块设计

3.1人数计数模块

人数计数模块用于检测并计算室内人数，采用人体红外感应模块检测人在门口，排除物品移动产生的误判。然后通过双红外

对管的先后差时检测，确定人的出门或是进门，并把人数通过数码管进行显示。因为人数一般情况 下小于9人，故该模块只显示一位数字，当人数大于9人时，显示“H”。同时开机时可以对室内以有人数进行手动设置，方便安装。

3.2 停电、漏电检测

使用AC-220V交流检测模块分别对入户的空气开关前后火线和零线间电压进行检测，均为0V时为停电，一个为220V一个为0V时漏电。

3.3 其他检测类子模块

以温度、湿度检测模块为例，因为大多数检测类子模块内部均为单传感器，检测结果一般为数值。故采用LCD1602液晶显示模块显示，同时用轻触开关，设置警报的阀值，并用LED灯显示。在右上角添加红色警报灯，在检测值不正常时，亮灯报警，同时向PLC控制模块发送警报。

最小系统部分：由STC89C52芯片及晶振、电容构成，晶振XTAL1接最小系统芯片P15口、 XTAL2接最小系统芯片P14口。DHT11温湿度传感器部分：U1.1口接VCC 、U1.2口接最小系统芯片P24口、 U1.4口接GND。蜂鸣器报警部分：VCC引脚接+5V，GND接地 R3电阻接最小系统芯片P23 口。高中低指数指示灯部分：红灯高指数接最小系统芯片P20口、绿灯中指数接最小系统芯片P21口、蓝灯低指数接最小系统芯片P22口。LCD1602液晶显示部分：P1.1口接GND接地、P1.2口接VCC接+5V、P1.3口接VO接到R1、P1.4口接最小系统芯片P11口、P1.5口接最小系统芯片P12口、P1.6口接最小系统芯片P10口、P1.7口至P1.14口分别接最小系统芯片对应P37至P30口、P1.15口接VCC、P1.16口接GND。电源输入部分：J1.1口接VCC 、J1.2口接GND、P2.2口接VCC 、P2.3口接GND。

3.4 控制器

对于其它的电器，采用通断电的方法，间接控制。主要用于控制一些照亮或与家居安全有关的电器，如总电阀、取暖机，电灯、燃气阀、总水阀等。用于在检测到相关安全威胁时，第一时间进行处理。降低客户的损失。

3.5 GPRS短信模块

采用GA6模块，在PLC控制模块发送工作信号后，远程发送TEXT短信给指定的手机。同时GPRS短信模块，内置5V的独立电源，在断电后可以正常工作。且断电的同时会向指定手机发送通知。

4 总体功能

基于PLC的多子模块家居环境检测报警系统功能包括：对家居环境的温度和湿度进行检测并显示，并在温湿度数值异常时对相关电器进行间接控制。检测屋内人数，在屋内无人时关灯。并在有人进门时发送信息通知。同时通过水浸检测、烟雾检测、可燃气檢测、停电、漏电检测达到在漏水、可燃气泄露、火灾、停电、漏电等危害发生时通过短信向用户发送信息来降低用户的财产损失。