基于無線網技術的區域家庭防盜報警系統設計

　　本系統利用單片機控制技術、無線傳感器網絡技術和GSM移動通信技術，實現一種具有聯網功能的智能防盜系統。該系統采用GSM移動通信技術，可以使小區安防人員和用戶及時收到報警信息，在第一時間趕赴現場，從而使用戶損失降到最低。采用無線數據傳輸方式，可以輕松組網。報警網絡可大可小，小到家庭獨立使用、小區組網，大到地區組網。采用無線數據傳輸方式，不需要重新布線，可隨意放置監視探頭，非常適合小區及家庭使用。

1 智能防盜報警系統工作原理

　　智能防盜報警系統主要由4部分組成：無線防盜報警探頭、家庭主機、小區主機、地區主機。

　　無線防盜報警探頭一般安裝在用戶住宅的窗戶上，其外形小巧美觀，可以直接貼在窗戶上。防盜報警探頭通過對振動和紅外熱源的雙重探測原理，確認盜賊的入侵。當發現警情后立即啟動自身聲光報警，震懾入侵者，同時通過無線數據傳輸方式將報警信息傳送給家庭報警主機。家庭報警主機立即將報警信息通過短信的方式發送到用戶手機、小區或地區的報警主機，同時可啟動大功率的室內聲光報警裝置，阻止進一步的侵犯行為。

　　(1)無線防盜報警探頭

　　采用振動傳感器和紅外熱釋電傳感器雙重監測原理確認盜賊存在，保證了報警的準確性。該探頭采用低功耗設計技術，功耗低，使用紐扣電池供電能夠工作一年以上。每一個無線防盜報警探頭均有唯一ID號碼，可以與其安裝的實際位置進行匹配。通過用戶主機可以隨時修改這些位置設置，用戶可以通過報警短信收到報警的精確位置(具體到用戶住宅的窗戶位置)，便于通知相關人員盡快到達事故現場。

　　(2)家庭主機

　　可以發送報警短信，而且在居室內啟動聲光報警。預留大功率的電磁繼電器，可以驅動其他家電進行報警等動作。報警對象可以進行分組管理(家人、朋友、保安等)，以便根據優先級通知最近人員盡快到達事故現場，減小用戶損失。

　　(3)小區主機和地區主機

　　主要是根據報警短信內容識別報警所在位置。根據報警短信內容查詢地理信息識別系統，盡快派出最近的安保人員到達事發現場。小區主機和地區主機有用戶注冊管理功能，管理本轄區的人網用戶群，同時通過數據庫系統管理報警日志。

2 智能防盜報警系統設計方案

　　2．1 無線防盜報警探頭設計方案

　　無線防盜報警探頭安裝于居室的各個窗戶上，體積小巧，功耗低，可直接貼在窗戶上，當發現盜賊入侵時可以獨立聲光報警，并發送無線報警信號到家庭主機。硬件結構如圖1所示。

無線防盜報警探頭

　　(1)低功耗設計

　　無線防盜報警探頭采用紐扣電池供電，需要低功耗的處理器。本方案選用Atreel公司的ATtiny44處理器。ATtiny是Atmel公司的低功耗系列產品，ATtiny44具有3種可單獨選擇的低功耗休眠模式，使ATtiny44在電池供電設備上有良好的表現。應用軟件可在需要時調整系統時鐘頻率以達到最佳功耗性能，例如在系統閑置時調慢微處理器部分模塊的時鐘頻率。利用AVR Power Stop System，用戶停止使用微處理器時可以關閉定時器、ADC等能耗模塊，ATtiny44在掉電(PowerDown)模式下耗電量還不到10O nA。要求無線傳感器的體積盡可能小，以便安裝，ATti-ny44小巧的封裝也使得整個無線傳感器體積大為縮小。ATtiny44平時工作在掉電狀態下，為功耗最小模式。當有報警信號時處理器從中斷中喚醒，判斷是否為盜賊入侵，如果不是則重新回到掉電模式，如果是盜賊入侵則啟動無線發射模塊發射無線報警信息。

　　(2)紅外熱釋電傳感器

　　在自然界，任何高于絕對溫度(-273 K)的物體都將產生紅外光譜，不同溫度的物體釋放的紅外波長是不一樣的，紅外波長與溫度相關，而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關。人體都有恒定的體溫，一般在37℃左右，會發出10 mm左右特定波長的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發射的紅外線而進行工作的。被動紅外探頭的傳感器包含2個串聯的熱釋電元件，2個電極化方向正好相反，環境背景輻射對2個熱釋電元件幾乎具有相同的作用，使其產生釋電效應相互抵消，此時探測器無信號輸出。紅外線通過菲涅耳濾光片增強后聚集到熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，經檢測處理后就能產生報警信號。

　　(3)無線發射模塊

　　無線傳感器的無線發射模塊選用的是Chipcon公司的CCll50單發芯片。CCll50具有豐富的頻率資源，需要極少的外部元件。CCll50具有休眠狀態，在沒有報警信息的時候，可以將其設置為休眠狀態，減少電池的電量消耗。當有報警信息時，無線發射模塊被喚醒，發射報警信號完成后無線發射模塊關閉。

　　2．2 家庭主機設計方案

　　家庭主機是整個家庭智能防盜報警系統的核心，其自身既可以在收到報警信號后獨立報警，驅走盜賊，還能發送報警短信到小區主機和地區主機，通知安防人員盡快到來。家庭主機硬件結構如圖2所示。

家庭主機硬件結構

　　(1)無線收發模塊

　　家庭主機采用Chipcon公司的CCllOO無線收發芯片，該芯片可與CCll50單發芯片匹配使用，具有豐富的頻率資源，接收靈敏度高，完全可以滿足室內無線傳感器信號的接收任務。當接收到無線報警信號后，CCll00將接收到的數據傳輸給單片機，單片機對數據進行分析，然后發出聲光報警和短信報警信息。