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1、楼宇消防安保课程大作业智能小区防盗防火报警系统的设计学生姓名：周 莉班 级：07电单指导教师：柴济民常州工学院电子信息与电气工程学院2010年12月目 录1摘 要32前 言43智能小区安防报警系统方案53.1智能小区防盗防火报警系统的经济性53.2智能小区智能安防系统的组成63.3小区防盗防火报警系统的功能63.4配件功能64系统硬件设计84.1探测器电路设计9热释电红外线防盗探测器9微波防盗探测器94.2防火探测器电路设计10温度探测器10光电感烟探测器10CO气体探测器115系统软件设计126结 论137参考文献:141摘 要介绍了一种住宅用智能报警器,它集防火防盗功能于一体,可实现自动检
2、测与自动电话拨号报警。红外探测器及微波探测器实现盗情报警,温度探测器、光电感烟探测器和一氧化碳探测器集为一体,构成的复合式火灾探测器可完成火灾报警,多传感器的应用实现了低误报率,增强了系统可靠性。着重给出系统各部分实用电路原理图。关键词: 防盗;防火;报警系统;智能2前 言随着经济的发展,人们的生活日益改善，对生命和家庭财产安全越来越重视，采取了许多措施来保护家庭的安全。以往的做法是安装防盗门，防盗网，但这有碍美观，不符合防火要求，还不能有效地防止坏人的进入。现在，全国各地都在开展建设安全，文明小区的活动，而且很多地方都提出取消防盗网的口号，家庭电子防盗防火报警系统也就应运而生了。因为大多数家
3、庭都是双职工，白天家里通常没有人，发生报警后，必须要有专人来处理，因此，必须设立报警中心。因为国内住宅区大多数是密集型分布，一个住宅区往往有成百上千户，并且都有自身的保安队伍，因此当用户防盗防火报警系统报警时，除了在现场报警外，还需向当地派出所或公安分局进行报警，也需要向住宅小区的保安中心进行联网报警，以便警情得到迅速处理。国家建设部规定,目前住宅小区应实现六项智能化要求,其中包括实行安全防范系统自动化监控管理,住宅的火灾,有害气体泄漏实行自动报警,火灾报警系统应是以烟、 温及可燃气体等探测器为主体。防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器,系统应能与计算机安全综合管理系统联网,计算机
4、系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。报警控制/通信主机报警接收/处理系统紧急按钮防盗探头报警接收/处理系统紧急按钮3智能小区安防报警系统方案智能小区防盗防火报警系统的建设，需要建立并完善安全文明小区防盗防火报警网络系统体系。一个完整的智能小区安防系统一般由用户端电子防盗系统及联网报警中心两部分组成，如附图所示。现场报警信号公用电话网烟感探头用户端报警系统 中心报警系统 附图 智能小区安防报警系统3.1智能小区防盗防火报警系统的经济性考虑到国内普遍收入水平较低，因此每一户家庭的防盗防火报警系统成本不可太高，但用户数量多，也不能采用质量差的产品，以免误报频繁造成不良影响。下面介绍住宅小区对防盗
5、防火报警系统的要求。广泛性 智能小区内的每个家庭都能得到保护，实用性 智能小区内每个家庭的防范系统都能在实际可能发生侵害的情况下及时报警；并要求操作简便，环节少，易学。系统性 智能小区内，每个家庭的防范系统在案情发生时，除能自身报警外，还必须及时传到保卫部门，并同时上报当地公安报警中心。可靠性 智能小区要求系统设计结构合理，产品经久耐用，系统是可靠的。投资可行性 要求智能小区系统投资或造价控制在小区家庭能承受的范围之内。3.2智能小区智能安防系统的组成智能小区智能安防系统主要由家庭防盗现场系统和小区总控报警通信系统组成。小区报警系统通过总线连接小区各个楼栋门口的主机，最后连接到小区各住户，起到
6、集中监控的目的。并且在小区保安中心，还可以通过电脑及专用软件进行监控，更加直观方便。安防系统组成如附图1所示。附图1 安防系统组成3.3小区防盗防火报警系统的功能对于每个家庭家中无人时，可把家庭报警系统设置在外出布防状态，使所有的探测器都工作起来。当窃贼试图破门而入或从阳台闯入时，被动红外探测器和门磁将探测到动作，保安中心可立刻接收到警情。如果主人有紧急情况（例如，急病或受到挟持时），可按动键盘上的紧急按钮发出报警。厨房有煤气泄漏紧急情况发生时，一旦煤气探头探测到，便会同时向管理中心发出警报。对于保安中心保安中心使用管理主机及专门为小区报警系统进行操作。当有家庭报警时，管理主机发出报警声并显示
7、报警住户房号及报警设备类型；同时，电脑自动弹出报警住户电子平面图；处理完毕后，电脑自动存储本次报警信息。应根据本住宅小区的特点，在各住户家中设置以下家庭防盗报警装置：每户设被动红外探测器门磁开关窗磁开关煤气探头紧急按钮3.4配件功能(1) 红外探头安装在住户室内各入口及窗口位置，当人非法进入时，红外探测器触发主机报警。(2) 红外对射安装在洗手间窗外，防止有人破窗而入，即触发报警。(3) 门磁、窗磁门框上边中央位置或窗门边安装一对门磁或窗磁，当有人非法打开大门或窗门时， 即触发报警。(4) 紧急求助按钮当家中有紧急事情发生如重病，有盗贼闯入，需要求助时按动紧急按钮，即触发主机报警。 (5) 气
8、感安装在住户的厨房或厕所，防止室内煤气或天然气浓度过高一旦有气体泄漏。(6) 烟感探头安装在客厅位置，当住户发生火灾时，探头探测到烟雾，即触发主机报警。(7) 温感防止室内温度过高，引起火灾。(8) 红外栅栏安装在阳台，当人非法进入时，红外栅栏会触发主机报警。4系统硬件设计防盗、防火智能报警系统是由信号检测、区域控制和报警控制等几部分组成。最底层的是探测器和执行设备 ,它们负责各种异常信号的采集和转换 ,同时向区域控制器发送信息。区域控制器再向报警控制中心计算机传送所负责住宅区域内的报警情况。 信号检测包括:探测器电路、主机控制部分、自动拨号电路、报警显示电路和密码控制电路等。它可以通过多种方
9、式进行报警和预警 ,并借助电话等现代化通讯手段进行信息传递。该智能报警系统可实现如下功能:防盗防火报警;MCU 微处理器对双音多频(DTMF)编、译码器的控制,使住宅通过电话网实现与相关部门之间的数据交换;微处理器对各传感器的信号检测和控制。双音多频编、译码器(DTMF)与MCU单片机通过电话网络完成住宅与外部的联络 ,当有住宅被盗时 ,防盗检测器就检测出信号 ,MCU 通过对接口电路的读取 ,并向单位保卫科、110/ 119 报警台单位电话机或个人传呼机发出呼叫信号 ,告之对方住宅被盗 ,其结构如图 1 所示。本系统与电话机并联 ,只在报警期间占用电话线路 ,报警结束后系统与电话线路脱离 ,
10、不影响电话机的正常使用。当探测器检测到意外情况后就发出报警电平信号到主机控制部分 ,主机控制部分对该电平信号进行处理 ,然后控制双音多频拨号芯片向电话线路拨出双音多频信号(电话号码) ,与此同时控制语音芯片拨出事先录制好的语音信号到电话线路 ,实现语音报警 ,拨号完成后 ,模拟挂机。另外系统增加一个密码控制电路对系统工作与否进行控制。 图1 报警系统框图4.1探测器电路设计热释电红外线防盗探测器热释电红外线防盗探测器中的检测元件是BISS0001 , 该器件是CMOS数模混合专用集成电路,多用为红外专用芯片,它具有独立的高输入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配,进行信号预处理。另外它还具有双向
11、鉴幅器,可有效抑制干扰,其内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器。热释电红外线防盗探测器工作原理如图 2 所示。 图2 热释电红外线防盗探测器工作原理图专用芯片 BISS0001 经多级放大,双向鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器,输出信号Uo送MCU单片机处理并报警。 当A端等于“0” 时,为不可重复触发状态,即在 TX 时间内,任何V2的变化都被忽略,直至 TX时间结束。 当 TX时间结束时, Uo 下跳回低电平,同时启动封锁时间定时器进入封锁周期 Ti。 在 Ti 周期内,任何 V2 的变化都不能使 Uo 为有效状态。 这一功能的设置,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干
12、扰。 该设计输出为脉冲信号,当有移动物体进入探测范围以内时,输出端电平发生跳变,可实现检测并报警。微波防盗探测器微波防盗探测器工作原理如图 3 所示。图3 微波防盗探测器工作原理图微波防盗探测器是由 MOS场效应管 C3355、电阻和电容组成的高频振荡电路 ,产生的微波信号通过外接天线发射到空间，产生一个立体空间微波防护区 ,当人或其他物体在该防护区移动时 ,反射回来的微波信号与原信号之间产生频移 ,微弱的频移信号经过滤波处理后 ,再进行多级放大后输出报警信号。报警范围实测约为 78 m ,可有效地进行实时探测。防盗探测器电路是由以上两种类型探测器组成 ,在单片机内部进行信号处理时 ,将探测到
13、的红外和微波两种信号进行 “与” 运算 ,即只有同时检测到两个传感器端口信号时 ,主机才会发出盗情报警信号,否则不于报警。 4.2防火探测器电路设计 温度探测器温度探测器使用数字温度传感器DS1820 ,它只有三个引脚,是将温度传感器和信号调理电路集成在一块芯片中,节省了外围硬件 ,应用非常方便。DS1820的测温原理是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系 ,把温度信号直接转换为串行数字信号,通过内部计数器对受温度影响的振荡器周期的计数可实现温度测量。光电感烟探测器整个电路主要分为红外线脉冲发射部分和接收部分 ,一旦发生火灾,烟雾中的细微颗粒将对红外线脉冲发生漫反射,并变换成相应的电信号,该信
14、号由运放交流放大后经比较器送单片机处理并报警,电路原理如图 4 所示。图4 探测器原理图红外发射电路中的 555 电路用于产生频率可调的脉冲波形 ,使用 555 电路的一个主要优点是输出脉冲的占空比可调 ,便于设计不同要求的驱动输出。比较器的反相端接电阻器和可调电阻器,这样就可以根据探测器所需要的不同灵敏度来调节比较电位。CO气体探测器CO气体探测器是采用 MGS1100 一氧化碳传感器作为 CO 敏感元件 ,对 CO 响应的选择性好 ,并具有灵敏度高 ,稳定性好等特点。在信号采集的同时加以温度补偿 ,最后利用 MCU 单片机进行实时控制和特性修正。防火探测器电路由上述三种传感器组成 ,克服了
15、环境因素的干扰。单片机进行处理时可采用多循环检测 ,在达到了规定检测次数(如 20 次) ,并且每次均检测到了烟雾信号和 CO 气体信号 ,测量温度也超出报警温度上限时 ,MCU 发出火灾报警信号 ,否则认为没有火灾发生。5系统软件设计该系统有两种报警类型,即非法侵入报警(盗警)和火灾报警。系统采用传感器电路检测人体的侵入和火灾的发生 ,一旦出现火灾,传感器检测电路发出信号,向单片机申请中断。单片机响应中断后,启动自动拨号电路,根据报警类型的不同拨打不同的电话号码,发送不同的报警信息。流程图,如图5所示。图5 软件流程图 6结 论在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术已渗透到人类生存、活动的
16、各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境不仅要求舒适健康、安全可靠、高效便利，同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。因此，将智能化引入住宅小区已成为一种趋势，并且在智能化住宅的家庭智能管理系统中对防火防盗报警进行监控已经成为民用建筑领域向信息化和网络化发展的一个重要组成部分。 本文介绍了集智能化防盗防火功能于一体住宅报警系统，可实现自动检测与自动电话拨号报警。自动检测是指由红外探测与微波探测器构成的探测器实现智能检测，同时由温度探测器和光电感烟探测器集为一体的复合式火灾探测器完成火情检测。多传感器的应用实现了低误报率，增强了系统可靠性。自动电话拨号报警是指通过
17、电话网络自动向相关部门发出语音求救信号。当防盗、防火探测器检测到险情的时候，向单片机发出中断申请，再由单片机控制电话接口电路，实现模拟摘机，根据险情类别，自动拨打相关部门的电话号码如小区管理中心电话。为了完成这次论文设计，我学会了独自查阅资料，充分利用图书馆和网络等资源，去了解和探索防盗防火报警系统的构成，在实验室里我也看到了火灾报警系统的实验板，我认为理论与实践相结合才能把这些设计运用到实际生活当中。通过几个星期的专研，我对智能小区防盗防火报警系统有了一定的认识，也相信人们的生活处处都离不开它。由此可见进一步提高系统的可靠性有很大的潜力,因此,开发和研制智能防盗防火报警系统具有十分重要的实际意义。7参考文献: 1 DBJ08247295 智能建筑设计标准,上海市S . 2 吕俊芳.传感器接口与检测仪器电路M .北京:北京航空航天大学出版社,1994.178 - 193. 3 朱明程,李昆华,李远辉.智能一氧化碳报警器原理与设计J. 4 廉保旺,李勇.智能火灾报警控制系统设计与实现J .西北工业大学学报,1999,(4):520 - 524. 5 黎连业.智能大厦和智能小区，清华大学出版社 6 谢秉正，袁保奎，周涛，史建平. 楼宇智能化原理及工程应用东南大学出版社 ,2007.8 7
