如何基于RS485總線設計智能小區周界防越報警系統？

1.引言

隨著科學技術和經濟的快速發展，人們對居家的概念已從最初滿足簡單的居住到注重對住宅的人性化需求，如安全、舒適、快捷、方便的智能小區，其中安全性是智能小區設計的首要目標。智能小區的安防系統擔負著保護小區居民生命和財產安全的職責，由周界防越報警、視頻監控、電子巡查、可視對講、出入口控制、停車場管理等子系統組成，其中周界防越報警子系統是整個智能小區安防系統的核心之一。

2.智能小區周界防越系統概述

智能化住宅小區周界防越系統是為了防止有人從非法入口擅自闖入小區，以避免各種潛在的危險。為了對小區的周界進行安全防范，防止圍墻或柵欄有可能受到破壞及非法翻越，提高周邊的安全防范的可靠性，縮短發現非法入侵的時間，保證小區內各住戶的財產及人身安全，根據小區周邊地形及探測器功能安裝紅外對射探測器、震動探測器、光電對射探測器。當有人企圖非法穿越小區周界時，報警探測器就會有信號輸出，經監控模塊將報警信號傳送至小區管理中心的監探網絡系統的監控主機，并在監控主機的電子地圖上顯示出報警的地點信號，通知值班人員及時采取制止入侵的措施，從而完成周邊防越報警。系統主要包含的功能主件有：報警探測器，報警控制器和報警信息處理中心，系統結構圖如圖1所示。

2.1 探測器

探測器是整個系統的眼，鼻，用來感知外界的信息，將其轉換成電平信號，向報警控制器傳遞[2].探測器的種類繁多，功能各異，住宅報警系統中常用的探測器有：紅外對射探測器、振動探測器、光電對射探測器。紅外對射探測器利用紅外線經LED紅外光發射二極體，再經光學鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠距離，由受光器接受。當光線被遮斷時就會發出警報;震動探測器是以偵測物體振動來報警的探測器，可預置在墻體中在非法人員通過鑿墻、挖洞時發出報警，可以通過非法人員產生的震動發出報警;光電對射探測器由發射器和接收器組成，通過發射器發出的光線直接進入接收器，當非法人員經過發射器和接收器之前阻斷光線時，光電開關就產生開關信號發出報警。當報警控制器與探測器通常地理位置較近，可以用普通的兩芯線或四芯線等進行連接。

2.2 報警控制器

報警控制器的作用是對探測器傳來的信號進行分析、判斷和處理。首先控制器將采集各輸入端口的開關量，利用比較器將其轉換為0、1狀態信號，然后與初始狀態比較，判斷是否處于報警狀態，并按照一定的協議向封裝報警數據，發送給報警信息處理中心，通知保安采取緊急措施。

2.3 報警信息處理中心

報警信息處理中心的任務是對小區內各報警控制器發送的報警信息進行處理，它的主要功能包括自定義通訊協議的解釋，在電子地圖上顯示報警詳細信息，記錄報警來源和應警情況，查詢歷史報警信息，進行系統信息管理等。小區保安人員根據報警信息，可以迅速獲取報警地點、類型、周圍環境等信息，采取緊急措施確保智能小區住戶人身和財產安全。

2.4 報警信息傳輸協議報警信息傳輸協議的選擇是保證報警信息在網絡中盡可能實時、可靠地傳輸的關鍵所在，電話線聯網方式運營費用高、聯網速度慢[3];固然 TCP/IP報警聯網方式具備安裝靈活、方便快捷、穩定性及可靠性高的優勢，然而TCP/IP報警現在多使用于居民小區，無線網絡方式接入也多使用于某些住戶已裝修好不方便另外布線的區域，這種網絡方式易受到網絡病毒的影響，容易泄露報警信號，因此目前國內仍以專用總線制居多。

3.設計思路

本系統利用單片機芯片AT89S52開發設計了一個基于RS485總線的智能小區周界防盜報警系統，該系統所采用的單片機芯片造價低，擴展后前端有32個防區，完全能滿足一個中小規模高端智能小區防盜報警系統功能上的要求，實現與目前市場上采用的XI7400報警主機相同的功能;該系統中前端報警信號通過 RS485總線傳輸至報警信息處理中心，報警信號傳輸速率快，不容易受到網絡病毒的影響，安全性獨立性好;該系統中報警信息處理中心報警信息的顯示采用模擬地圖的方式實現，更加經濟直觀。結合智能小區周界防越報警系統的設計規范以及安防系統設計的基本原則，設計思路如下：

3.1 基于RS485總線的周界防越報警系統的設計

根據小區周界地形及區域功能性要求選用紅外對射探測、震動探測器以及光電對射探測器，當有報警信號傳入時，由掛在紅外上面的下位機 AT89S52識別防區地址，下位機AT89S52通過撥碼開關被定義為單防區、雙防區和八防區。再通過前端發送器MAX485轉換模塊接入RS485總線，信號通過RS485總線接入總控室，再通過后端接收器MAX485轉換模塊接收到信號，將信號傳送給上位機AT89S52,上位機AT89S52接收信號并判斷地址，控制其后端對應的的發光二極管閃爍，蜂鳴器發出響聲提 醒管理官員，上位機根據所給的信號地址依次對應防區上的模擬地圖(模擬地圖與所對應防區事先對應)進行驅動發光，管理員可根據發光管的提示知道是哪個防區有報警，即可采取相應措施。經過硬件的調試，只要前段探測器探測到報警信號，就會觸發報警，因為采用RS485傳輸不會受到網絡病毒的影響，因此不容易產生漏報警的情況。此外采用RS485總線方式傳輸可以達到1.2km,超過距離也可通過添加中繼器加以擴充，有效增加了所涉及的范圍。RS485總線只有 2根傳輸線敷設方便，且添加終端電阻后干擾較小，所以本次設計研究具有實用性、先進性和經濟性，設計方案如圖2所示。

圖2 智能小區周邊防越報警系統方案設計

3.2 后端顯示擴展

AT89S52作為上位機時只有四個接口可以驅動發光二極管和蜂鳴器等報警輸出，可實現24路防區的報警顯示，若小區中報警點位多的話后端報警輸出點位必然不夠，因此需要擴展，我們采用的是利用單片機與74HC595等若干芯片實現對其進行擴展。

3.3 報警信息處理中心模擬地圖設計制作模擬地圖，將各個防區對應報警點位都布置到模擬地圖上，上位機根據所給的信號地址依次對應防區上的模擬地圖(模擬地圖與所對應防區事先對應)進行驅動發光，同時蜂鳴器也會發出提示音提示險情，當管理人員排除險情后才能停止報警。