智能型住宅安防报警系统设计.docx
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智能型住宅安防报警系统设计.docx
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智能型住宅安防报警系统设计
1绪论
1.1智能报警系统的研究目的和意义
随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,人们对其住宅的要求也越来越高,表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所,而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。
相反地,经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应,城乡、区域收入差距进一步拉大,流动人口也开始迅速增加,盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势,人们越来越渴望有一个安全生活的空间,但是犯罪分子的作案手段越来越高明,他们甚至采用一些高科技的作案手段,使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求;与此同时,随着生活水平的提高,液化石油气、管道煤气进入了大多数家庭,各种家用电器也得到了广泛的使用,人们在享受这些现代化设施带来的便利的时候,却也增加了火灾隐患和有害气体中毒的危险。
这时,传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。
人们迫切需要一种智能型的家庭安全防范报警系统,能可靠的进行日常安全防范工作,及时发现各种险情并通知户主,以便将险情消灭在萌芽状态,这样人们便可安心工作,同时也保证了居民的生命财产不受损失。
于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家所重视,现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置,但多由于可靠性较差、功能单一或造价高而难于普及。
而随着电子通讯技术的飞速发展,单片微机以其具有体积小、价格低、集成度高、性价比高等突出优点己在工业控制、智能仪表、数控机床、数据采集以及各种家用电器等方面得到了广泛应用。
因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种适合于家庭、仓库、银行等重要场所的低价位、运行可靠的多功能智能型安全防范报警系统安全防范系统,对室内出现的各种紧急意外事件如发生入室盗窃、火灾、煤气泄漏等自动发出报警信息并通知户主进行及时处理已经势在必行。
另外,国家建设部规定:
目前新型住宅应能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、有害气体泄漏实现自动报警;火灾报警系统应是以烟、温及可燃气体探测器为主体;防盗报警系统应安装红外或门磁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;计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。
本课题就是基于上述原因而提出的。
1.2报警系统发展历史
人类的居住环境经历过儿次革命性的变化。
原始人居住在窑洞里,后来渐渐学会了用自己的双手,以泥土、石块、树木为材料,建造用以遮风避雨的土屋;第一次革命,是以应用烧制砖、瓦为标志(埋藏至今的秦砖汉瓦就是中国建筑典型标志),且至今仍在延用;第二次革命,是以钢筋混凝土作为建筑的构成主体,化学工业和建材工业的迅猛发展,为之奠定了良好的发展基础。
二十世纪后期,以电子计算机为代表的电子通讯技术得到飞速发展,现代科技的发展又为人类改造自己的居住环境提供了强有力的技术支持,于是人们对住宅提出了更高的要求,智能型住宅便成为这一时期的代表产物。
1984年1月,世界上第一座智能建筑CITYPLACE在美国康乃狄格洲建造完成。
之后十儿年,智能型建筑在欧洲、北美及亚太地区迅速发展。
目前国外一些发达国家己逐渐形成一个集安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。
我国在“七五”计划初期,确立了国家重点科技攻关项目“智能化建筑”可行性研究。
经过十儿年的努力,智能住宅己从理论研究阶段进入开发实用阶段,离老百姓的生活也越来越近。
进入21世纪,人类步入了信息时代,智能化住宅应是信息化社会的产物,住宅智能化的内容一般包括:
住宅安全自动化(SA),通信自动化(CA),保健自动化(HA)和管理自动化(MA),因此也称为A4系统。
安全技术防范行业是智能住宅安全自动化(SA)的一个分支行业,其真正形成行业规模是在第二次产业革命中,即1950-1971年,首先在美国、英国等国家形成,像ADEMCO(安定宝);EHUBO(集宝);VICON(维康);AMERICADYNAMIC等。
60年代视频图像技术,70年代计算机数字技术,80年代生物识别技术以及90年代国际互联网技术的发展,使安防行业得到快速发展。
西门子楼宇科技公司最新推出了GuartoEasy新型安全防范系统。
GuartoEasy将视频监控、音频对讲监听、防盗报警、火灾探测、危险气体探测和多种警告方式(声光,无线,拨号)结合起来,对社区住宅及分散型小型建筑进行全方位的安全防范。
在我国,家庭安全防范报警系统己成为智能小区中实现安全管理的基础,根据我国建设部的规定,主要包括电视监控、防盗报警、求救求助、煤气泄漏报警、消防报警等内容。
家庭智能报警便是其中的一项内容,报警器应具有多个探测器接口,可接收红外及微波探测器、感烟探测器、温度探测器、煤气泄漏探测器等传来的报警信号,然后通过通讯网络将报警信息传送到相关人的通讯设备上,以使灾情得到及时处理,保护人们的生命财产安全。
报警设备主要是在两方面发展较快,一方面是探测器技术和探测器的发展,一方面是远程报警系统的发展。
探测器的发展主要表现在出现了被动红外、超声波和微波三种不同的探测技术,各种不同类型的探测器也纷纷涌现。
这方面最有前途的是复合式探测器,即在同一个封装盒里安装两种以上不同的探测器,两者组合后误报率将会大大降低。
复合式探测器一般有超声波/被动红外复合式探测器、微波/被动红外复合式探测器。
远程报警系统的发展主要表现在出现了有线式报警系统、无线式报警系统,报警联防网络等。
目前我国有关报警系统方面的产品也愈来愈丰富。
按照报警系统的规模可分为小规模、中规模和大规模报警系统。
小规模报警系统:
例如无线式系统,它具有安装方便、简单、一次性投资较小的特点。
但是它存在覆盖面小、误报率高等问题,使用场合受到一定的限制。
但由于此类产品具有体积小、成本低等优点,对于一些简单的场合和合个人家庭,具有很大的市场潜力,目前此类产品在市场上非常活跃。
中规模报警系统:
例如闭路电视监控系统、智能监控系统,无论从功能上还是丛结构上都介于小规模报警系统和大规模报警系统之间。
其报警功能、各技术指标和系统性能与真正的报警系统相比还较差。
而且此类产品缺乏人机界面、图形功能和管理功能。
目前市场上有不少此类产品,例如美国C&K公司的2300系列,美国ADEMCO公司的4l10系列报警系统。
国内此类产品如康比特电子技术研究所生产的CPT-302传呼报警系统,中国金辰安全技术公司研制的TW-A防盗报警系统等。
大规模报警系统:
例如微机监控系统,它利用微机软件灵活多变,人机界面友好,管理操作简单,图形丰富的特点而做成的监控软件,可监控数十个甚至上百个控制分机,性价比高,国外此方面的系统研究的较早,己经有了系列化的产品,如美国C&K公司的“MONITOR”监控软件。
国内在此方面的系统较小,产品没有形成系列化和商品化,只有一些简单的微机监控软件系统。
按智能技术开发的功能和作用的不同,智能小区中报警系统应用一般体现在探测智能、监控智能和抗干扰智能三个主要方面。
以火灾报警为例,探测智能是通过探测器中的微处理器进行的,它不但对火灾信号直接进行检测、分析和信号处理,而且对环境的变化可及时做出响应,并利用软件中建立的算法进行综合比较,自动调整运行参数,做出恰当的智能判断;监控智能则是由探测器中计算机自身的软件(程序块)来完成的,监控程序周期地运行,使系统始终保持良好的使用和维护状态。
将来的火灾探测报警系统的发展方向是智能寻址式(也称模拟量)系统,目前欧美己有一些国家正在大力研究无线火灾探测报警系统,随着时间的推移,这种产品在我国也会发展成为主流。
在我国,以北京、上海、深圳等较发达的城市为龙头,在近几年内也形成了一股智能化住宅热。
目前,公安部、建设部均要求智能住宅小区必须具有安防系统。
大连市华乐一环海花园全部住宅均有国内一流的家居安防系统。
家居安防系统包括四部分功能:
幕帘式电子栅窗、智能门禁管理、紧急呼救和误报自解除功能。
该系统采用独立的不间断电源供电。
当住户家居安防系统断电时,自检系统会自动向保安中心报警。
保安中心计算机还会始终记录每一户住宅的家居安防系统是否处于设防状态。
室内装有震动报警头(可以检测破坏门时的震动)、红外微波双鉴式报警头(可以检测室内是否有人)及报警控制器。
报警控制器以MCU为核心,可以检测两个报警头输入信号,可以设置新密码,可以接收遥控器输入信号,可以实现声、光报警或把报警信号通过电话线送到110。
系统中还配备了8Ah的充电电池,以保证在断电或电源被破坏时系统正常工作。
但是,智能住宅的普及程度相对国外来讲,还有很大差距。
现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门,虽有一定的防盗作用,但在灾害发生的情况下,会使逃生更加困难。
另外,小区安全措施不足;居民安全意识有待增强;安全防范系统也急需普及。
如今,人民生活已从温饱型向小康转变,大件耐用消费品己经进入寻常百姓家,因此人们会有更强的安全意识,逐渐接受在住宅内装设质优价廉、功能完善的安全防范系统。
同时人类已经进入二十一世纪,智能住宅己开始引起人们的关注。
作为智能住宅的一个组成部分,安全防范系统也必将向多功能、全方位、综合性、智能化方向发展。
可以预见,智能住宅将成为21世纪建筑业的发展主流。
特别是在我国,随着人们生活水平的日益提高,住宅是否智能化,安防系统是否完备、可靠将成为评价住宅的重要指标。
1.3智能报警系统的研究内容和方法
本课题所要设计的智能型住宅安防报警系统就是为了适应市场的需求,克服当前市场上大部分安防报警系统功能不够齐全、或造价过高而难以进行大面积推广,或者是可靠性不高,存在误报、漏报等缺点,开发出一种低价位的、可靠性较高的、功能齐全的主要面向家庭、办公室、银行等重要场所的智能型安全防范报警系统。
所要实现的主要功能为:
对家庭、办公室、银行等重要场所在无人留守的情况下即将发生的火灾、煤气泄露、非法入侵等进行监测,当出现异常情况(参数超限,即将发生灾情)时,系统会自动通过电话线拨打用户的手机或相关部门的电话(110或119),并根据不同的灾情做出相应的语音提示,简单说明灾情情况,通知相关人员进行及时处理;本系统还设置有紧急呼叫开关,适合于有老人或小孩等行动不便的人群的家庭,当家庭出现紧急情况时可通过手中的遥控器或按一下系统主机的紧急呼叫键直接拨打预先设定的电话号码进行紧急呼救,以避免意外发生。
本课题需要研究的内容主要有以下几个方面:
1.根据系统功能要求并且考虑产品的性价比,进行系统的整体方案设计。
该方案采用模块化设计方法,以方便系统的调试和用户的使用。
2.系统硬件设计。
包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外围电路的合理设计。
主要内容有无线探测器的选择、无线发射接/收电路的设计、双音多频拨号电路的设计、语音电路的设计和电话接口电路的设计、键盘电路的设计。
3.系统软件设计。
主要包括系统主程序、过程控制程序、外中断程序、电话拨号程序、语音程序、键盘扫描程序等。
根据本课题拟实现的功能和所要研究的内容,应采取以下研究步骤来实现:
系统整体功能分析与可行性研究、划分功能模块、各功能模块的电路原理设计、元器件(芯片)选择与特性测试、各功能模块的软件调试、各功能模块的整体调试、系统整体电路调试、系统整体软件调试、最后进行联机调试。
抗干扰设计应贯穿于整个设计过程之中。
另外,在满足各项性能指标的前提下,不仅要考虑到系统的易用性,还要努力降低成本,使其经济实用,在保证灵敏度的情况下,尽量降低误报率,确保在同类产品中的竞争地位。
2智能报警系统总体设计方案
2.1智能报警系统的总体构成
智能住宅安防报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况,根据我国住宅建设的实际情况,为满足新时期居民的居住要求,并充分考虑其经济性和可靠性,能真正实现智能化报警的要求来确定的。
根据系统拟达到的总体功能,将其划分为以下功能模块:
各前端探测器和传感器、自动报警主机、语音电路、电话接口电路、各输入输出设备等。
系统组成框图如图2.1所示
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