红外报警

红外报警（精选九篇）

红外报警 篇1

随着社会的发展, 社会治安状况更趋复杂和人民生活水平的提高, 安全防范意识的不断增强。所以智能安全防盗报警器系统应运而生, 并日益受到广泛的重视和运用。电子防盗和人体探测器领域中, 被动式热释电红外探测器的应用非常广泛, 因其本身不发任何类型的辐射, 器件功耗很小, 抗电磁干扰, 抗灯光干扰, 隐蔽性好, 价格低廉, 技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。本红外线报警监测系统是由红外线探头, 单片机技术, 液晶显示模块技术于一体。设计简单, 实用性强, 广泛适用于实验室、银行、仓库、办公室、家庭等场所。

2 系统设计

红外线报警监测系统由红外线探头 (kds9) 热释放元件为核心以及放大电路组成, 当人体经过时, 由人体发出10μm左右的红外线, 红外线探头产生 (-3v) 的信号。这样单片机 (分机) 就可以采集到这个信号并进行处理, 并由主机报警。每个分机可以检测20个红外线探头, 红外线探头最长距离80m。主机和分机构成I2C总线串行通讯系统。为了提高主机和分机通讯可靠性和传输距离更远一些, 主机和分机通讯接口分别采用MAX485驱动 (通讯距离最长可达1200m) 。主机对分机时刻处于巡检状态 (自动巡检和奇偶校验) 。本系统为了便于操作性和实用性, 采用液晶显示和键盘操作进行控制, 以时钟芯片ds1302为核心组成了定时系统, 进而设置本系统的工作时间范围和显示时间功能。

2.1 红外线探头与分机接口电路设计。

如图1所示, DC3V加到红外线探头KDS9的1端, 电容C1、C2、C3起到滤波作用, R1为采样电阻。当有人体经过时, KDS9接受人体红外线。这时KDS9的2脚输出-3V电压, 经R2加到运放 (LM324) 的同相端, R3、R4, C7与运放组成的射随跟随器, 由运放输出端把采集到的信号 (低电平) 送到AT89S51的P2.1作报警信号。正常 (无报警) 情况下P2.1为高电平, 软件设置标志位4FH为“0”, 分机地址不变 (10H、20H、30H) 。当有报警时P2.1接收到报警信号 (即低电平) , 由软件设置标志位4FH为“1”分机地址变为 (11H、22H、33H) 。分机检测信号由MAX485传送给主机。

2.2 主机电路设计。

如图2所示, 本系统以时钟芯片DS1302为核心, 完成定时报警, 报警时间为PM 10:00-AM 5:00。红外线探头采集报警信号, 通过多机通讯, 由分机把采集来的报警信号传给主机, 再由主机判断出分机的机号, 送液晶显示U2 (即报警显示) 。R1调节液晶显示亮度。单片机的串行口与MAX485相连 (TXD-DI、RXD-RO) , 通过单片机的P2.1与MAX485控制端 (2、3脚) 相连, 控制MAX485的发送和接收数据 (P2.1置1发送、置0接收) , 各MAX485的A-A、B-B相连作为总线 (I2C总线) 实现主机和从机间的通信。

芯片DS1302是一种具有高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片, 它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时, 且具有闰年补偿功能。

2.3 多级通讯接口的设计。

单片机多机系统采用的总线型主从式多机通讯系统。主机与各分机实现异步串行通讯, 半双工数据传输方式。另外, 主机和分机通讯端口 (RXD和TXD) 外加MAX485芯片, 使主机与分机通信距离增长 (1200m) , 且更加稳定。分机的地址分别为10H, 20H, 30H (其中高四位为地址, 低四位为报警状态) , 分机机系统由初始化程序将串行口编程为方式2接收, 即9位异步通讯方式, SM2和REN置1, 允许串行口中断。在主机和某一分机通讯之前, 先将分机地址发送给各个分机系统。接着才传送数据或命令, 主机发送的地址信息的第9位为1, 数据 (包括命令) 信息的第9位为0。当主机向各分机发送地址时, 各分机的串行口接收到的第9位的信息RB8位为1, RI中断标志位置1, 各分机相应中断, 执行中断服务程序, 判断主机送来的地址是否和本机的地址符合。若为本机的地址, 则SM2位清0, 准备接收主机发送来的数据或命令。若地址不相符, 则保持SM2=1的状态。接着主机发送数据, 此时各分机串行口接受到的RB8=0, 只有与前面地址相符合的分机系统 (即分机SM2位已清0的) 才能激活中断标志位RI, 从而进入中断服务程序。在中断服务程序中接收主机的数据或执行主机的命令, 实现和主机的信息传送。其它的分机因SM2保持为1, 又RB8=0不能激活中断标志位RI, 所接收的数据丢失不作处理, 从而实现主机和分机间的通讯。

3 结论

本红外线报警监测系统, 采用了多机通讯技术、液晶模块显示技术, 时钟芯片技术。具有通信距离远、传输速度快、抗干扰性好, 可以对现场进行远程智能检测和控制。因此, 其应用范围广, 实用价值高。

摘要：基于AT89S51微处理器为核心的红外线报警系统, 系统主要由多机通信电路、时钟芯片DS1302、液晶显示模块, 红外线探头 (KDS9) 和单片机组成。本系统实现了多点报警和远距离 (1200m) 数据传输, 具有传输速度快, 抗干扰性强, 可外接255个分机等特点。

关键词：红外线报警,多机通信,远距离数据传输

参考文献

[1]徐倩, 谭子尤, 胡力, 谭伟杰.基于单片机控制的红外线报警系统设计[J].怀化学院学报, 2008, 27 (8) :60-62.

[2]罗晴兰.RS-485总线通信技术在红外线报警系统中的应用[J].电工电气, 2009 (5) :27-30.

[3]周继恒, 李泳.实验室中的单片机控制红外线语音防盗报警系统[J].实验科学与技术, 2004 (1) :16-19, 25.

红外报警 篇2

摘要：设计一种基于红外技术的.家庭安全防盗智能系统,说明系统的工作原理、各模块的硬件电路设计和主程序的设计流程.该系统以ATMEGA8单片机为核心控制器件,包括红外检测电路、无线收发电路、键盘电路、显示电路以及报警电路,利用红外传感器检测人体信号,单片机验证来者身份合法性并做相应智能控制.若为非法入侵,则通过无线传输模块报警.系统抗干扰能力强,检测范围可达10 m左右.作 者：彭敏 刘鹏飞 Peng Min Liu Pengfei 作者单位：彭敏,Peng Min(华侨大学信息学院,福建泉州36;黎明职业大学机电工程系,福建泉州36)

刘鹏飞,Liu Pengfei(黎明职业大学机电工程系,福建泉州,362000)

期 刊：黎明职业大学学报 Journal：JOURNAL OF LIMING VOCATIONAL UNIVERSITY年，卷(期)：,“”(2)分类号：X924.3关键词：红外技术 家庭安全防盗报警 ATMEGA8单片机

红外报警 篇3

【关键词】高压电柜 红外测温 报警系统

引言

目前,电力设备的检修工作基本停留在定期停电检修的传统模式下,必须停电进行检修、试验和校验工作,造成一些不必要的电能损失和人力、物力上的浪费。电力设备的在线监测技术的应用,使设备检修工作从计划检修过渡到状态检修,促进电力设备检修技术的科技进步,提高设备运行管理水平,特别是完善无人值班变电站设备监测的技术措施等,都起到了积极的作用。

1 利用红外传感器对高压开关柜内触点进行温度测量

在电力系统中,高压配电柜是重要的控制和保护设备,其控制作用就是根据电网运行要求,投入或退出相关的线路或电力设备;其保护作用就是在线路或电气设备发生故障时,将故障部分从电网中快速切除或隔离,以保证电网无故障部分的正常运行。因此,柜内导电连接处的接触特性直接影响到开关柜工作的可靠性。在电网运行过程中,机械振动、触头烧蚀等原因都可能造成接触处温度升高,引起接触处氧化,使接触电阻进一步增加,温度进一步上升。因此,对柜内触点进行实时的温度监测,实现过热报警是避免重大事故发生及控制故障恶化的有力手段。利用红外传感器进行温度测量就是其中之一,它是通过接收被测目标发出的红外辐射来确定其温度的,并以其速度快、范围宽,且对被测温场无干扰等优势,在高压电力设备的温度在线监测领域中得到越来越广泛的应用。 

2 高压电柜红外测温系统结构及功能

2.1 系统总体结构

本温度实时监测系统包括红外测温探头、数据采集单元、数据主控单元3个部分,总体结构见图1。

图1 温度实时监测系统结构图

在系统的最底层是红外测温探头,分别采集柜内N个三相隔离开关触头和导体连接头的温度,通过总线将温度数据上送至数据采集单元。设置报警参数,并在温度超限时报警,同时将温度数据和报警信号通过总线上送至数据主控单元。数据主控单元将N个数据采集单元的信息汇总,并留出通讯口,以便依据标准协议通过RS485总线将整个系统与电站综合自动化系统相连。(N的数值由高压柜内易发生故障、需进行检测的主结线接点数来确定,一般为6、9、12…个)

2.2 系统的硬件实现

2.2.1 红外测温探头的硬件实现 

采用红外热电堆传感器作为温度敏感元件,用数字温度传感器测量环境温度, 由于现场监测目标的温度变化范围为0～150 ℃,选取的红外滤光片的波长为7.5～14μm 的红外辐射透过率不低于70%,可以满足要求。在现场,探头的安装方式见图2,测量距离最大为1.2m,目标直径为5 cm,选取的带透镜传感器视场张角为7o,距离系数(D:S,即视场直径与测量距离的比值)约为12:1,能够满足测量要求。

图2 高压电柜上红外测温装置安装简图

选取C8051f410单片机作为探头部分的控制芯片,同时接收DS18B20送入的环境温度信号,单片机将这两路信号处理后由串口输出显示,并经电平转换后由485总线将数据上送至數据采集单元。 

2.2.2 数据采集单元和数据主控单元的硬件实现 

由于数据采集单元与数据主控单元所需的系统资源大体相同,因此在硬件上兼顾两者的需求,设计成统一的电路,只是通过采用不同的接口、跳线及软件来实现。单元的转换选用ATMEL8位单片机AT89S52作为主控制芯片,外扩了32KB的RAM、64kK的ROM,分别用于数据寄存、历史数据记录和程序存储;芯片内部自带实时时钟记录系统时间;选用128x64点阵液晶显示操作界面、温度数据及报警画面等;利用扩展的I/O口控制5个按键实现系统复位和相关的菜单操作。芯片还具备看门狗功能,它能够在程序出错或外界干拢时对系统复位重启,无论是数据采集单元还是数据主控单元均处于整个系统的中间层。因此,需要扩展单片机的串口,用于传送采集的历史数据。

2.3 系统的软件实现

2.3.1 红外测温探头的软件实现

程序流程见图3, 主程序每秒循环一次,以查询方式取得DS18B20和A/ D转换的数据,以中断方式响应数据采集单元的召唤,并将处理后的数据上送。

图3 红外温度采集程序流程图

2.3.2 数据采集单元和数据主控单元的软件实现

主程序每秒循环一次,将接收到的下属探头或子站的数据加以处理。若温度正常则继续循环,若有异常则弹出报警画面并闪动示警,同时以中断方式与上下层网络通讯。主程序和数据采集程序流程图见图4。

图4 主程序和数据采集程序流程图

3 结束语

高压开关柜温度实时监测网络可以在线监测柜内隔离开关触头及其他连接点的温度,同时根据温升程度发出不同级别的警报,用户可以通过液晶查看各监测点的状态。并通过键盘设置报警参数及环境参数,监测网络既可以独立工作,也可以依据实际需要添加电力系统标准协议或与变电站综合自动化系统相连。

本系统监测网络的测温范围为0～150℃,测温距离1.2m,在30～60℃范围内的测量准确度为±3℃。具有抗干扰性能强、响应速度快、体积小、匹配性好、测量准确的优点,现已在现场装配试运行。

参考文献:

[1]卿太全等编著.传感器应用电路集萃.北京:中国电力出版社,2008

[2]周书铨.红外辐射测量基础.上海:上海交通大学出版社,1991

红外无线报警器原理与设计 篇4

1 红外报警器的种类

红外线报警装置进行使用形式的划分, 其中被动式防盗凹镜装置的价格较低, 并且在技术稳定性上有着十分突出的表现, 在功能性上其隐蔽性能好, 原件能耗小, 实用价值高。

1.1 被动式

被动式红外报警装置是利用红外线作为光学系统, 并且在传感器、信息处理、光学使用等部分组成。被动式红外传感器, 根据生物体发出的微量红外线来完成信号的收集、处理、放大, 并且对生物体和物体能够进行有效的区别, 在整体的监控性、隐蔽性、抗干扰能力等都有着不俗的表现

1.2 主动式

主动式红外探测器能够根据红外发射机和接收机、以及报警装置组成, 它的收、发原理是根据光学透镜来完成的, 光学透镜通过红外线聚焦形成细小的平行光束。并且对红外光的能量进行合理的传送, 使红外光不能出现在光谱范围中, 这时有生物体经过时就会遮挡住红外光线, 接收端的电信号强度会因此产生变化, 使其令报警控制器发出报警信号。但是主动式红外探测其还有着很强的物体识别功能, 如果接收器受到动物、树叶、沙尘以及自然环境造成的遮挡就不会进行报警, 人体遮挡后则会立刻发出警报。主动式红外报警设备的。在安装和运行中相对牢固可靠, 并且抗干扰能力较强, 能够对地面震动和位移等起到很好的抵抗能力, 同时光学系统在结构保持上需要进行合理的维护和保养。主动式探测器的覆盖范围是以点为单位, 它只能对一个空间进行布放, 所以要想使其达到全面覆盖则需要布置多个报警器, 这样就加大了成本。

2 红外无线防盗报警器的工作形式

无论是被动还是主动红外线报警设备, 它们的工作形式都是一样的, 都是针对探测信号进行合理的编码、以及电路放大。并且在报警信号输出的过程中通过无线信号发射, 在电路接收器进行信号的接收, 解码整个过程都是通过对电路的控制盒判断来完成的, 而对异常信号则是保证防盗效果的关键。

3 红外无线防盗报警器的组成

红外无线防盗报警器主要是由无线人体探测器 (红外探测信号发生电路) 、无线接收电路、数据解码电路、中央控制单元、数字显示单元、遥控电路、报警电路、电源电路等部分组成, 红外无线防盗报警器的组成框图所涉及模块的芯片选型:

(1) 无线人体探测。需要一个热释电红外处理芯片来处理所探测的信号。通过实际应用和对比选用典型芯片BISS0001;

(2) 红外无线防盗报警器主机的中央处理器采用AT89C2051;

(3) 中央控制单元LX2262-R4作为编码, 数据解码电路LX2272-L4作为数据解码;

(4) 无线接收采用现成的SH9902模块。

4 红外无线防盗报警器的硬件设计

4.1 遥控器

遥控器的主要功能是对报警器进行合理的布防, 为了实现这一功能, 就需要两组编码器进行信息发送。而每种编码器的功能都是不同的, 其中一种为布防编码, 一种为撤防的编码。

4.2 红外探测信号发射电路

红外探测信号将信息发送后, 探测器会针对信号形式进行合理的处理, 并且利用电子芯片对信号进行判断。如果信号仍为异常就需要继续进行编码, 如果不发送则会通过发射电路将异常信号直接发送到主机进行处理。

整体工作过程如下, 首先模块接收到信号后, 在由解码设备将解码信号进行过滤后, 交由处理器进行处理。处理器在通过判断对遥控器的信号进行接收, 出现较异常的信号, 可以由分处理器进行二次处理。如果信号还处于异常状态, 则可以直接开启报警电路和显示器, 如果信号不为异常, 则可以直接实现撤防和布防。针对硬件的实用性能来说, 处理器如何处理电路所发来的信号就要根据其相应性进行命令调整, 并且根据不同的命令来实现所需功能。

5 热释传感器的工作原理

在热释传感器中, 高热电系数材料是设备的主体, 例如很多元件都是使用锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等材料制成的, 这些材料所形成的探测元件有着很强的反极性串联。并且对温度造成的材料性干扰有着很强的防御性。很多探测元件都在接收的过程中通过红外线辐射形成最为微弱的电压型, 这些信号在探头内通过场效应被放大后直接输出。这就要求探测器的灵敏度必须最大程度的加大, 探测器的前方都配置了一个菲涅尔透镜, 这种镜片是利用透明塑料制作而成的, 这种材料能够极大的提高探测敏感度, 并且增大探测的有效距离。另外热释电红外传感器可以直接检测出人体辐射特点, 并且将其直接转化成电压信号, 热释电红外传感器内部的热释电晶体的极化, 随着温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照射在探测器探头上时, 热释电晶体温度不变, 晶体对外呈电中性, 探测器没有电信号输出, 因而恒定的红外辐射不能被检测到。

6 结语

红外线报警器是无线报警设备的基础, 它能够通过对信号的检测和形成的无线形式来完成信号的传递。在主机管理上对于报警信号可由报警器进行直接的检测, 这就实现了多路检测。多路检测模式在红外无线报警器中应用十分广泛, 能够根据不同的监测范围来实现多路检测, 在布防和整体报警中能够稳定运行, 这对报警设计来说十分重要, 这已成为报警装置发展的主要方向。

摘要：随着安防等级需求的不断加大, 红外无线报警器的应用得到了普及, 并且实现了多路防盗报警的设计, 该系统由热释电红外传感器、数据解码、无线接收、中央处理单元、数据解码和报警电路组成, 这种报警器在误报率和成本控制上都很低, 并且能够提高设备的安装和实用性能, 这使红外无线报警器的使用范围更加广泛。

关键词：红外无线报警器,异常信号,原理

参考文献

[1]张宝茹, 刁树民, 杨洁.热释电红外探测器研究[J].红外与激光工程, 1990 (02) .

[2]杨美容, 顾玲娟, 瑚琦.热释电薄膜红外探测器在Ansys中的结构分析[J].微计算机信息, 2010 (28) .

[3]许萌, 王书旺, 李莹, 袁迎春.基于红外线微波探测技术的双踪报警系统设计[J].黑龙江科技信息, 2008 (35) .

[4]胡伟生.红外探测器的原理与制作[J].电子制作, 1996 (07) .

红外报警 篇5

为降低成本, 设计中未采用单片机进行控制, 利用455K陶瓷晶振搭建振荡电路, 产生455KHz脉冲信号, 经计数器12分频, 得到38KHz信号, 驱动红外发射管发射红外线。

发射出的红外线如遇障碍物, 则反射回来, 被红外一体化接收头接收到, 接收头输出触发信号, 触发单稳态触发器工作, 驱动LED及发声装置进行声光报警。

反射式红外报警器的原理框图如图1。

二、电路设计

1. 振荡电路

利用455K陶瓷晶体振荡器搭接多谐振荡器, 产生455Khz脉冲信号, U1选用74LS00集成芯片。具体电路及参数如图2。

2. 分频电路

要得到38Khz信号, 需要对455KHz信号进行12分频, 电路如图3所示, 计数芯片选用74LS193, 74LS193的详细用法请参见其用户手册。

3. 发射驱动电路

采用一个三极管S9013驱动红外发射管, R4为可调电阻, 用于调整发射功率, 从而达到调整红外发射距离的目的。电路如图4所示。

4. 接收电路

接收采用红外一体化接收头TL1838, 使用非常简单, 如图5, 接收到红外线时, 1脚输出低电平, 否则, 输出高电平。利用555芯片实现单稳态触发器电路, 低电平触发, 当接收到红外线时触发器被触发, 由555定时器的3脚输出高电平, 高电平的维持时间根据t=1.1RC来计算, 本电路中R=R6=200K, C=C3=10uF, 计算得t=2.2S, 也就是报警时间为2.2秒, 通过调整R6和C3, 可改变报警时间的长度。

报警器具有两种工作模式, 通过J1、J2选择报警器的工作模式,

模式1:连通J2, 断开J1, 则当报警器前方有障碍物时报警, 此种模式适用于门窗等位置的防盗报警。

模式2:连通J1, 断开J2, 当报警器前方无障碍物时报警, 这种模式主要应用于物品看管, 物品作为障碍物放置在报警器的前面, 如果物品被挪走则发出报警信息。

5. 报警电路

如图6, 三极管Q2基极输入高电平时, 管子饱和导通, 驱动蜂鸣器B1及发光二极管D2进行声光报警。

三、实物制作

采用单面板进行制板, 有三根线没有布通, 需要用飞线连接, 设计完成的PCB布线图, 如图7。

焊接完成的电路板如图8所示。

元件及其参数如表1所示。

四、优缺点

红外报警 篇6

GSM (Global System for Mobile Communication) 是目前全球使用最为广泛的2G移动电话系统, 技术成熟可靠;尽管在数据传输速率上远不及3G和4G系统, 但在网络覆盖、资费、互操作性等方面仍具有一定的优势, 被广泛应用于远程无线数据传输系统, 如远程防盗、智能电表、自动售货机、车队管理等领域[1]。本文将介绍基于GSM的远程红外报警系统的设计及PDU编码过程。

2 系统整体设计

如图1所示, 系统主要由控制单元 (AT89C2051) 、GSM模块 (TC35i) 、红外探测器、报警器、电源等组成。红外感应器用于探测目标区域是否存在人或其它物体移动, 并将探测信号送至控制单元, 控制单元根据信号来控制报警器报警, 并通过GSM模块向指定手机发送报警信号。

3 系统硬件设计

3.1 GSM模块 (TC35i)

TC35i是西门子公司推出的一款支持中文短信的工业级GSM模块, 集射频电路和基带于一体, 并支持标准的AT命令集。TC35i的数据接口 (CMOS电平) 通过AT命令可双向传输指令和数据, 它支持Text和PDU格式的SMS, 并可通过AT指令或关断信号实现重启或故障恢复[2]。

TC35i模块具有40个引脚, 分为电源、数据传输、SIM、音频接口和控制5大类。本设计中主要引脚使用情况为: (具体电路连接见图1所示)

1~5作为电源正输入, 6~10作为电源负接地, 电压范围为3.5~4.8V (推荐为4.2V) , 设计时要求供电电压不得低于3.3V, 峰值电流 (2A) 时压降不得大于0.4V, 否则系统会自动关机, 因此要求供电模块内阻+连线电阻应小于200mΩ。

15为启动脚IGT, 31为关闭脚 (PD) , 这两个引脚作为单片机控制TC35i模块开、关机的控制引脚[3]。另外需要说明的是:系统供电后, 需要给15脚 (IGT) 加一个大于100ms的低脉冲 (电平下降持续时间要求小于1ms) , TC35i才能进入工作状态。若需要关闭TC35i, 则只需将31脚 (PD) 维持至少3.5秒的低电平即可。

18脚 (RXD) 和19脚 (TXD) 作为与单片机连接的串口通讯脚, 波特率设为9600。由于TC35i的COMS电平与单片机的TTL电平之间的差异, 实际连接时需要进行电平转换, 由MAX232芯片完成。

24~29为专用的SIM卡引脚, 用于外接SIM卡, 其中24 (CCIN) 引脚用于检测SIM卡是否插好, 连接好输出高电平, 否则输出低电平。

32引脚SYNC作为TC35i工作状态指示灯的控制端口。

3.2 控制单元 (AT89C2051)

AT89C2051是美国ATMEL公司生产的一款低电压、高性能CMOS 8位单片机, 能够与标准的MCS-51指令兼容[4]。本设计中主要引脚使用情况为:P1.0为报警器控制端口;P3.0/RXD和P3.1/TXD作为与TC35i的通讯口, 分别通过MAX232与TC35i的18和19引脚相连。P3.2和P3.3作为红外感应器的控制端口, 分别用于红外线发射驱动和红外信号接收。

3.3 红外感应器

本次设计采用主动式红外探测器, 由红外线发射管和红外接收头两部分组成。红外发射管D3选用L5IR5型红外发射管, 由AT89C2051的P3.2端口经三级管Q1来驱动;为指示红外感应器工作状态, 在电路上串联一个发光二极管D4。接收端选用带有内置信号放大电路的LF0038型红外接收头, 其信号输出端引脚3与AT89C2051的P3.3端口连接。

3.4 电源设计

系统电源需求包括+5VDC (供控制单元、红外感应器及报警器用) 和+4.2VDC (GSM供模块用) 。由于TC35i对电源要求较高, 设计中采用单片降压式开关稳压器LM2576-ADJ实现+12VDC到+4.2VDC的转换;而+5VDC则由7805稳压管实现转换。具体电路见图3所示。

4 AT指令

AT指令是GSM模块的底层指令, 用来控制GSM模块进行无线通信。GSM的AT指令集, 是由NOKIA、MOTOROLA、ERICSSON和HP等厂家共同为GSM系统研制的。AT命令包括一般命令、呼叫控制命令、网络业务命令、安全性命令、电话本命令、短消息 (SMS) 命令、补充业务命令、数据命令、传真命令和串口命令[2]。本设计主要用到GSM的短信发送功能, 涉及的主要AT指令见表1所示。

一条完整的报警短信发送的AT指令流程为:

控制单元:ATr//“r”代表ASCII字符中的回车字符, 值为0x0D, 下同。

GSM返回:rn OKrn//“n”代表ASCII字符中的换行符, 值为0x0A, 下同。

控制单元:AT+CMGF=0r//设置为PDU模式。

GSM返回:rn OKrn

控制单元:AT+CMGS=019//发送一条长度为19的短信, 长度计算见PDU编码过程。

GSM返回:rn>rn

控制单元:0891683118325476F811000D91683176563412F0000800048B6662A5//向目标手机 (13676543210) 发送“警报”的报警信息 (本地SIM卡号码为13812345678) 的PDU编码, 该编码必须以“ctrl_z”结束, 值为0x1A。

5 PDU编码过程

目前, GSM短信编码常用Text和PDU两种模式。Text模式代码简单, 但不支持中文短信;PDU模式不仅能发送英文短信, 也能发送中文短信, 因而应用广泛。PDU模式收发中文短信时, 采用的是UCS2编码发送Unicode字符。一般的PDU编码由SMSC地址、基本参数、消息类型、目标地址、协议鉴别符、信息编码方式、有效期、用户信息长度和用户信息九项组成[5]。下面以前面所述向目标手机 (13676543210) 发送“警报”的报警信息 (本地SIM卡号码为13812345678) 为例, 说明PDU编码过程:

SMSC地址:08 (地址信息长度, 共8个字节数, 含91和F) , 91 (TON/NPI国际格式, “+”) , 683118325476F8 (短信中心号码, 由8613812345678每两位取反得到, 最后若为奇数位, 则补F后取反)

基本参数TP-MTI/VFP:11 (TP-VP用相对格式)

消息类型TP-MR:00 (00表示为短消息)

目标地址:0D (目标地址信息长度, 共13个十进制数, 这点与SMSC地址信息长度定义不同, 且不含91和F) , 91 (TON/NPI国际格式, “+”) 683176563412F0 (短信中心号码, 由8613676543210每两位取反得到, 最后若为奇数位, 则补F后取反)

协议鉴别符TP-PID:00 (普通GSM点到点类)

信息编码方式TP-DCS:08 (UCS2)

有效期TP-VP:00 (5分钟)

用户信息长度TP-UDL:04 (4个字节)

用户信息TP-UD:8B6662A5 (“警报”的Unicode码)

前面所述“AT+CMGS=019”指令中, 短信长度19。

6 结束语

本文基于AT89C2051单片机和TC35i模块构建了基于GSM的远程红外报警系统, 系统构成简单, 实现容易, 可广泛应用于家庭、小区、工厂、商场、酒楼、汽车等领域防盗报警及危险警戒区安全报警。

参考文献

[1]韩斌杰, 杜新颜, 等.GSM原理及其网络优化 (第2版) [M].北京:机械工业出版社.2009.

[2]于园园.基于GSM的远程家居智能控制研究[D].长春:长春理工大学.2009.

[3]SIEMENS.TC35i Celluar Engine Hardware Interface Description.Siemens Version00.03.

[4]张明杰.基于AT89C2051单片机的大气温度采集和记录系统[J].微机处理.2010 (2) :121-123.

红外报警 篇7

随着时代的进步,人们对于所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在人身以及财产安全方面。目前很多公司、住宅小区都安装了智能报警系统,有效地保证了居民的人身财产安全[1]。

目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础[2],但这些报警系统具有成本高、隐蔽性不好、误报率较高,且在普通家庭以及办公室不易普及等缺点[3]。

被动式报警系统采用热释电红外传感器,它是基于热释电效应,能以非接触形式检测出人体特定波长的红外辐射, 有很强的隐蔽性,能较好地实现报警功能,而且在自动控制、接近开关、遥控等领域也有较好的应用[4]。

现在已有部分基于热释电红外传感器的报警系统,但它们对侵入侦测范围内的一切运动人体进行感应,无法智能识别,误报率较高[5,6]。

由于热释电红外传感器是通过目标与背景的温差来检测目标,对运动后静止的人体无法感应[7],且缺乏智能识别,无法判别人体是“误入”还是“强行侵入”检测区域[8]。目前虽然已有学者利用热释电红外传感器对人体动作识别进行了一些研究[9,10,11,12,13]。但是目前仍没有关于基于步态识别报警系统的报道。

本研究引入步态识别,对侵入检测区域的人体行为进行实时监控,以判断人体是“误入”还是“强行侵入”检测区域,从而智能报警,以减少误报率。

1 热释电红外传感报警系统

1.1 系统框图

热释电被动红外传感报警系统框图如图1所示,当人体进入检测区时,因人体温度与环境温度有差别,人体发出的10 μm左右的红外线通过光学菲涅尔透镜聚集到热释电红外传感器,将红外信号转换为电信号。通过信号调理电路将微弱输出信号进行滤波、放大,再经过A/D转换电路,将模拟输出信号转换为数字信号传至单片机系统。单片机系统接收到数字信号后,对人体行为进行监控。如有人体侵入检测区域,则立即启动报警系统,同时实时监测人体的步态行为,进行比对以判断人体是“误入”还是“强行闯入”检测区域,实现智能报警,以减少误报率。这种基于步态识别的热释电红外报警器系统,既充分利用了热释电传感器的隐蔽性好、稳定性高、适用领域广的特点,又克服了传统红外传感报警器对一切人体行为都予以报警的缺陷。

1.2 热释电红外传感器

热释电红外传感器是通过目标与背景的温差来探测目标,其工作原理是利用热释电效应,即在碳酸钡一类晶体的上、下表面设置电极,在上表面覆以黑色膜,若有红外线间歇地照射,其表面温度上升△T。其晶体内部的原子排列将产生变化,引起自发极化电荷,在上、下电极之间产生电压△U。

热释电红外传感器由传感探测元、场效应管、光学滤镜、偏置电阻和EMI电容等元器件组成,其内部框图如图2所示。使用时D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引的干扰。光学滤镜的主要作用是只允许波长在10 μm左右的红外线(人体发出的红外线波长)通过,而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉,以抑制外界的干扰。对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号。

被动红外报警器主要是根据外界红外能量的变化来判断是否有人在移动。人体的红外能量与环境有差别,当人通过探测区域时,报警器收集到的这个不同的红外能量的位置变化,进而通过分析发出报警。若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有信号输出,所以这种传感器适合检测人体或者动物的活动情况。

1.3 信号调理和A/D电路

根据红外传感器输出信号特性可知,输出信号频率为0.3 Hz～3.0 Hz,输出电压为20 mV,因此信号调理电路需要设计一带通滤波器,以滤掉高频噪声信号,同时由于输出电压信号极其微弱,还需要经过两级放大电路进行电压放大。信号调理电路要从多种噪声干扰中提取有用的微弱信号,故信号调理电路应具有低噪声、高增益、低频信号好、抗干扰能力强等特点。

信号调理电路如图3所示,传感器D端与5 V电源间串联一低通滤波器,用以降低射频干扰信号,信号从传感器S端输出后,经过带通滤波以及两级放大后,两级总增益为64 dB。ADC0832被选用来进行A/D转换。它为8位分辨率A/D转换芯片,其最高分辨可达256级,可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0 V～5 V之间。芯片转换时间仅为32 μs,具有双数据输出可作为数据校验,以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入,使多器件挂接和处理器控制变得更加方便。通过DI 数据输入端,可以轻易地实现通道功能的选择。

1.4 单片机系统

STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8 KB在系统可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

STC89C52具有以下标准功能: 8 KB Flash,256 B RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,3个16 位 定时器/计数器,1个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。STC89C52中丰富的I/O端口以及中断系统,能满足复杂的电路控制,而且硬件电路简单,成本低,性能稳定,能满足热释电红外报警系统的要求。热释电被动红外传感报警系统中单片机外围电路图如图4所示,单片机系统具体的工作流程图如图5所示。

2 步态识别

热释电红外传感器RE200B被使用到报警系统中。当人体靠近和离开红外传感器的时候,其信号波形存在差异性,如图6所示。这两张图是具有代表性的人体靠近和离开传感器的波形。如有人体靠近监测区域,则波形先下降再上升,最后趋于平缓;如有人体离开监测区域,则波形先上升再下降,最后趋于平缓,以此对步态进行识别。另外,从图6(a)可以看出,下降再上升的波形还有细微的波动波形,此为人体站立不稳造成,这表明该传感系统具有很高的灵敏度。因此,从实验的结果可以看出,热释电红外传感器具备识别人体运动状态的能力,可进行步态识别。

人体步态识别流程图如图7所示,具体人体步态识别过程如下:

运动人体进入检测区域后,单片机控制报警器发出报警音,以提示运动人体已经侵入被检测区域。若单片机随即得到人体离开波形,则关闭报警器,表示有人体“误入”监测区域,而且已经离开检测区域,则马上停止报警,恢复系统常态。

若计算机得到日渐明显的人体靠近波形,表示有人体“非法闯入”监测区域,则应持续报警通知户主,让户主及时作出相应反应,以起到安全防护的作用。

若计算机得到的非上述两种波形,而是人体靠近波形逐渐衰减,表示有人体站在检测区域内不动,则应马上发出报警。

本研究通过设计上述基于人体的步态识别的报警系统,能克服传统热释电报警器对一切侵入人体都报警,且无法识别运动后静止人体的缺陷,提高了系统的安全防护性能,减少了误报率。

3 结束语

针对热释电红外传感器对运动后静止的人体无法感应的缺点,本研究提出了一种基于人体步态识别的热释电红外报警系统。将人体步态识别引入红外报警系统中,既充分利用了热释电传感器的隐蔽性好、稳定性高的特点,克服了传统红外传感报警器对一切人体行为都予以报警的缺陷。研究结果表明,基于人体步态识别和单片机的热释电红外报警系统鲁棒性好、灵敏度高、误报率低等优点,该系统可以推广到各种安全报警的场合,具有广泛的应用前景。

摘要：针对热释电红外传感器对运动后静止的人体无法感应的缺点,设计了一种基于人体步态识别的热释电红外报警系统,大大提高了系统感知智能度,减少了报警的误报率。该系统利用热释电红外传感器(PIR)作为探头,将感测到人体的红外信息转换成电压信号,通过滤波、放大等信号调理以及经过数据采集后,将信号传递给单片机处理,结合人体运动特征进行步态识别,从而实现智能报警,达到安全防护的目的。研究结果表明,基于人体步态识别的热释电红外报警系统具有性能稳定、灵敏度高、误报率低等优点,适合各种安全报警的场合,具有广泛的应用前景。

红外报警 篇8

关键词：计算机技术,AJAX,红外报警,视频监控

0 引言

近年来,物流行业取得了很大的进步,物流设备设施也向着自动化、信息化方向发展,不断更新换代。由此产生的物流安全问题,正日益受到人们的重视。另一方面,随着物联网的高速发展,以物联网为代表的新兴产业受到市场青睐,红外传感、视频监控等安防工具也得到了较为广泛的应用。

采用了红外报警与视频监控结合的物流监控系统,集合了红外报警设备和视频监控设备的优点,实现对物流防区进行实时、高效以及快速定位响应的报警监控,是解决物流设备设施安全问题的重要手段。

传统监控系统无论是基于C/S(客户端/服务器)构架还是基于传统的B/S(浏览器/服务器)构架,都无法克服架构本身的一些缺陷。本文提出的基于AJAX的物流红外报警视频监控系统,采用B/S(浏览器/服务器)构架,利用AJAX技术在浏览器与Web服务器之间使用异步数据传输而实现页面无刷新无等待的特点,实现对防区安全的高效快速实时报警监控,从而避免了传统架构的缺陷,优化了监控的实现效果。

1 AJAX技术

AJAX是Asynchronous JavaScript+XML的简写,AJAX实际上不是一种技术,而是由JavaScript、XHTML和CSS、DOM、XML和XSTL、XML2HttpRequest以优雅的方式结合而成的,采用AJAX技术必须使用基于XHTML和标准CSS的表示层[1]。

与传统的Web应用不同,AJAX采用异步交互过程,如图1所示。AJAX的工作原理就是相当于在浏览器和服务器之间加了一个中间层,使用户操作与服务器响应异步化。而这一中间层所要做的工作都是由AJAX引擎(AJAX engine)来完成的。实际上,AJAX引擎就是一些复杂的Javascript程序,这些程序通过调用XMLHttpRequest对象的属性和方法来与服务器端进行数据交互,然后再通过DOM来解析处理XML文档和部分更新HTML页面的内容[2]。

2 系统设计与实现

2.1 系统概述与框架设计

2.1.1 系统概述。

在物流防区中,各重要节点安装成套的红外报警设备和网络视频摄像头,每个节点的摄像头负责该节点红外报警设备监控区域的视频监控。红外报警设备和网络摄像头记录的报警记录和监控视频信息由各自的硬件程序实时写入服务器端的数据库,客户端电脑通过B/S监控系统进行实时监控。系统物理模型如图2。

2.1.2 系统框架设计。

物流红外报警视频监控系统,服务器采用RedHat Enterprise 5.4操作系统,后台数据库使用Oracle 10g,Web服务器开发使用Tomcat。客户端操作系统采用Microsoft Windows XP操作系统,浏览器为Internet Explorer 6.0。开发工具使用My Eclipse,B/S系统采用Appfuse框架,集成了Struts、Hibernate和Spring框架技术,前端使用jsp+jQuery框架。

2.2 系统功能。

B/S系统以物流防区的平面区为主功能操作区,在平面图上用相应图标标注出各红外报警设备和视频摄像头的实际位置,提供对视频摄像头实时监控视频的观看功能,并实时显示红外设备报警情况。

当出现红外报警时,主功能操作区将出现醒目报警提示,并定位到正在报警的红外设备,可即时查看负责该红外设备报警区域的摄像头监控录像,从而对报警情况作及时处理。

B/S系统还有辅助功能菜单区,提供报警历史记录查询、报警录像查询、摄像头设备管理和红外设备管理等辅助功能。

系统结构功能图如图3。

2.3 系统实现。

通过浏览器登录红外报警视频监控系统,作为视图层的主功能区使用HTML显示并基于JavaScript的事件驱动,响应用户的各种输入,检测用户是否有效并及时反馈,并采用定时器对有效请求通过AJAX与服务器异步通信来发送给业务逻辑层,通过j Query框架可以支持跨浏览器平台,具有很强的动态性和交互性,并减少数据传输量,反应速度快。

Web服务器端业务逻辑层使用JSP处理用户请求和Struts处理业务逻辑,通过Hibernate访问数据层处理设备数据并返回给客户端,业务逻辑层主要处理报警情况显示等。

2.3.1 封装AJAX方法。

使用AJAX发送请求是通过XMLHttprequest对象来实现。使用之前,要先实例化,并跨浏览器运行,指定回调函数。然后通过Open方法建立对服务器的调用,send方法向服务器发送请求。为了实现AJAX方法调用的高效性和可重复性,本系统对AJAX方法进行了封装,将请求的url和回调函数作为参数传入。代码如下:

2.3.2 红外报警记录自动提示。

本系统最核心的功能是要实现红外报警记录自动提示,这要借助使用javaScript定时器和AJAX技术,定时扫描数据库中有无新的红外报警记录。

B/S系统通过使用JavaScript中的setInterval定时器,利用AJAX技术,定时返回数据库中最新红外报警记录表,在主功能区域上局部刷新显示相关信息,来实现防区红外报警记录自动提示。

首先,B/S系统主功能区页面加载时,设置setInterval函数,设定时间间隔,定时调用AJAX方法,创建XMLHttprequest对象,创建回调函数并发送请求,服务器接收请求,返回从数据库中获取的最新红外报警记录。浏览器客户端接收数据,调用回调函数,创建html对象,利用css绝对定位,在主功能区域页面内显示报警图标及相应功能操作。

2.3.3 界面实现。

Web系统功能页面主要分为2个部分:左侧和主体。左侧部分用于功能的选择,主体部分用于用户操作以及显示操作结果。系统主体界面实现如图4。

3 结束语

本文介绍了基于AJAX的物流红外报警视频监控系统的框架与结构、开发模式以及实现的关键技术。实践证明基于AJAX的Web系统应用更加灵活、易于扩展和维护,能够提高对物流防区报警情况的响应能力,对防区进行高效实时的监控,有一定的通用性和推广价值。

参考文献

[1]程建军.基于AJAX技术的研究生教育管理系统设计与实现[J].计算机技术与发展,2008,18(12):207-209.

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[3]柯昌正,黄厚宽.AJAX技术的原理与应用[J].铁路计算机应用,2007,16(1):123-124.

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[7]束超,翟玉庆.基于AJAX和JSON的高校成绩管理系统设计与实现[J].计算机与现代化,2009(1):134-136.

[8]孟超,曾连荪.基于无线测控网的物流监控信息系统[J].物流技术,2009,28(5):105-107.

红外报警 篇9

关键词：热释电红外传感器,报警器,旋转,STC89C52

引言

在当今社会, 随着人类对安防要求的提高, 它们被广泛安置于住宅区、楼道等的周围, 保护着人们的财产安全。目前国内的防盗报警装置多以红外、微波、气感探测器为主导。而红外报警装置有主动式与被动式:主动红外报警是发射机向接收机发送红外线, 当红外线碰到障碍物阻挡则产生报警;被动红外报警是在规定区域内探测到红外辐射后立即响应。被动红外报警不需要红外发射源、且探测范围广、灵敏度高, 其在安防领域应用广泛。

被动式红外报警器大多使用热释电红外传感器, 生物的横向运动, 使传感器内部产生的温差信号转换成电信号输出, 当人体静止或相对于报警器垂直运动时, 探测不到温度变化不会产生电信号, 且热释电红外传感器探测角度仅为95°左右, 不法分子仍有机可乘。针对这种情况, 文章提出了一种不仅可以检测静止生物, 而且探测范围广的报警器, 与现有报警器相比, 灵活性更高。

1 系统设计

系统以热释电红外传感器及BISS0001芯片为报警部分, 结合STC89C52单片机驱动电机, 实现旋转探测及报警的功能。二维旋转热释电红外报警的工作过程:工作电压下, 单片机驱动步进电机正转和反转相应的角度, 带动光学系统及热释电传感器扫描探测区域, 当有人在探测区域时, 热释电传感器的稳定转动, 使得无论人是运动或静止, 传感器均会出现电极变换产生电信号, 电信号经过热释电感应芯片BISS0001后, 将信号放大及处理, 驱动负载实现报警。

2 系统的实现

2.1 热释电红外传感器及菲涅尔透镜

热释电红外传感器是一种高热电系数材料, 是可以将热能转换成电荷的传感器件, 内部有逆极性串联的热电元, 遵循热电效应原理, 感应外界红外辐射的能量变化, 再转换成电信号输出[1]。热释电红外传感器表面的干涉滤光片, 能有效选取7~14μm以内的波长, 由于人体发射的红外线波长大约为9.6μm, 因此可以检测到人体以及体温与人相近的生物的活动, 避免了其他波长的红外辐射的干扰。

热释电红外传感器探测距离仅2m左右, 且温度变化容易被环境干扰。在热释电红外传感器前端加菲涅尔透镜, 可以优化传感器性能。菲涅尔透镜内侧分布着等距锯齿纹, 通过对光谱折射或反射, 可以将红外光线聚焦在传感器的滤光片上, 且齿纹上产生的明区和暗区更容易获得温差△T, 探测距离可延长至7~10m。

2.2 信号放大及处理

传感器输出的微弱电信号的放大, 采用了BISS0001专用集成电路, 芯片内部由运算放大器、电压比较器、状态控制、延时定时锁存组成[2]。电路设计图如图3所示。

基本工作原理:接收到的红外信号在去除交流干扰之后, 通过14、15、16引脚完成信号一级放大, 又经过13、12引脚及内置Vm电压完成信号二级放大, 输出到BISS0001内部的双向鉴幅器。鉴幅器可以抑制干扰信号, 得到可以触发延时器的有效信号Vs。9端口为禁止触发端, 接收电压Vc, 与内置电压Vr比较, 当Vc<Vr时禁止触发延时器;当Vc>Vr时允许触发延时器。通过外围电路中的电阻和电容, 可以得到延时时间和触发封锁时间, 并作用于3、4引脚和5、6引脚。2引脚输出最终信号, 通过晶体管放大再驱动负载报警。1引脚与电源端相连, 将芯片置于可重复触发模式, 即只要有人经过, 将不停的触发报警器, 提高了报警器的准确性。

2.3 机械执行部分

报警器的旋转部分采用了STC89C52型单片机控制四相五线步进电机, 其中需用到电机驱动芯ULN2003AGP。ULN2003AGP在5V工作电压下能与TTL和COMS电路直接相连, 可直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据, 其采用集电开路输出, 输出电流大, 故可直接驱动步进电机[3]。选取28BYJ48型步进电机, 其采用直流电源供电, 减速比为64, 内部转子步距角为5.625, 步进电机的A、B、C、D相绕组按设定的时序通电, 电机即可转动。文章单片机处于最小系统下工作, 主要由电源、复位电路、振荡电路及扩展部分等组成[4]。

设计思路:单片机产生脉冲序列和方向控制信号从P2.0~P2.3口输出, 接入ULM2003芯片进行功率放大, 达到步进电机所需的驱动电流和电压, 步进电机开始工作。本设计采用四相八拍实现正转及反转。人机交互模式采用独立按键, 由单片机P3.0引脚控制, 工作方式为中断类型, 执行对步进电机的启动/停止操作。电机控制仿真电路图如图4所示。

电机正转反转程序相似, 软件设计部分仅给出正转程序。本设计以四相八拍实现正转:

A-AB-B-BC-C-CD-D-DA, 所以赋初值为:

unsigned char FORWARD_BUF[8]={0x10, 0x30, 0x20, 0x60, 0x40, 0x C0, 0x80, 0x90};

正转子程序如下:

初始化时, P3.0为高电平, 当检测到P3.0为0时, 电机的正反转子程序启动, 且每完成一次循环时检查电平是否仍符合转动条件。焊接的实物图如图5所示。经测试, 报警器基本可以达到预期效果。

3 结束语

文章设计的热释电红外报警器, 针对热释电红外传感器不能探测静止和垂直运动的物体而做了改进, 完成了系统的硬件及软件设计, 使报警器的探测范围达到360度, 同时设置了控制开关, 在不需要报警的时段可以有效节能。由于传感器在高温、通风处灵敏性会降低, 所以限制了报警器的使用环境, 在这些方面还有待提高。

参考文献

[1]易金桥, 黄勇.热释电红外传感器及其在人员计数系统中的应用[J].红外与激光工程, 2015, 44 (4) :1186-1192.

[2]陈文星, 付继宗, 魏建英.基于BISS0001信号放大电路的人体红外感应开关设计[J].电脑开发与应用, 2013, 26 (2) :67-68.

[3]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2002.