工矿企业九路防盗实时监测报警系统设计.docx
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工矿企业九路防盗实时监测报警系统设计
本科毕业设计论文
题目工矿企业九路防盗实时监测报警系统设计
专业名称
学生姓名
指导教师
毕业时间2014.7
毕业设计任务书
一、题目
工矿企业九路防盗实时监测报警系统设计
二、指导思想和目的要求
通过毕业设计使学生对所学自动化基本知识和理论加深理解,掌握控制系统设计的基本方法,培养独立开展设计工作的能力。
要求在毕业设计中:
1.设计工业生产厂房、库房等要害部位防盗自动遥控报警系统。
具有九路遥测、声光报警和被盗位置显示功能;
2.分析设计要求,提出系统方案;
3.选择监控传感器,设计遥测系统电路;
4.设计遥控传输系统电路,进行电路设计计算,选择系统及电路组部件,元器件;
5.设计报警和被盗位置显示系统,进行电路设计,选择电路组部件及元器件;
6.设计简易报警系统,制作和调试简易报警电路演示实物;
7.撰写毕业设计论文。
三、主要技术指标
1.功能和性能:
监控对象:
工业生产厂房、库房等要害部位防盗
遥测遥控范围:
500--1000m;
监控点:
9个;
遥控遥测路数:
9路;
报警方式:
声,光,被盗位置显示
2.出总电路图和各部分电路图、出元器件名细表;
3.制作和调试简易报警电路演示实物。
四、进度和要求
1.1-3周:
收集查阅资料;
2.4-6周:
完成总体方案设计;
3.7-8周:
完成系统各部分电路分析和设计;
4.9-11周:
完成电路组部件及元器件选择;
5.12-13周:
完成毕业设计论文、制作演示实物.
五、主要参考书及参考资料
1樊尚春等,《检测技术与系统》,北京航空航天大学出版社;
2方佩敏,《新编传感器原理。
应用。
电路详解》,电子工业出版社;
3张福学,《传感器应用及其电路精选》,电子工业出版社.
学生指导教师系主任_
摘要
当前,随着经济的发展,大量新的厂房投入使用,人们对工厂的设备安全防范越来越重视,采取了许多措施来保护工厂的安全。
以往的做法是安全防盗网,但是也存在有碍美观,犯罪份子易发现躲避,不能有效的防止坏人的入侵等缺点。
现在,全国各地区的厂房都在迅速地开展现代化的智能防盗系统建设,对其中的安全防范系统,监控系统等提出了更高的要求。
因为大多说厂房都设在郊区,厂房的四周白天或夜间活动人员少时,犯罪分子很容易从围墙进入厂区作案,为了使不应该发生的意外损失降到最低,必须要有一套专门的安全设备与操作人员,来维护和管理厂区的财产安全不受任何侵害。
本设计采用高灵敏度红外探头,无需声音、光线、震动,即使是漆黑的状态,窃贼一旦进入10米左右监控范围,热释红外传感器就会自动检测并发出信号。
经过遥控发射部分发射到控制中心的再由遥控接收部分接收并处理。
最终发出警报并显示被入侵位置。
报警中心必须要有人值守,以便警情得到迅速处理。
最后,通过实物组装和调试,设计的防盗报警器对其可测范围内的入侵者可有效的探测及报警。
关键词:
防盗报警器热释红外传感器自动检测
Abstract
Atpresent,withthedevelopmentofeconomy,alotofnewplantputintouse,theequipmentofthefactorysecuritymoreandmoreattention,hastakenmanymeasurestoprotectthesafetyofthefactory.Thepreviousapproachissafeandanti-theftnetwork,buttherearealsointerfereswiththebeautiful,criminalsfoundtoavoidthedisadvantages,cannoteffectivelypreventtheintrusion.Now,allregionsofthecountryoftheplantintheconstructionofintelligentanti-theftsystemrapidlydevelopingmodernization,onthesecuritysystemofthem,putforwardhigherrequirementsmonitoringsystem.Becausemostfactoriesarelocatedinthesuburbs,plantaroundthedaytimeornighttimeactivitieslessstaff,criminalsareeasytoenterthefactoryfromthewalltocommitthecrime,inordertomaketheunexpectedlossshouldnotoccurtoaminimum,musthaveasetofspecialsafetyequipmentandoperatingpersonnel,tothemaintenanceandmanagementofthepropertywillnotbeanyviolation.
本设计采用高灵敏度红外探头,无需声音、光线、震动,即使是漆黑的状态,窃贼一旦进入10米左右监控范围,热释红外传感器就会自动检测并发出信号。
经过遥控发射部分发射到控制中心的再由遥控接收部分接收并处理。
最终发出警报并显示被入侵位置。
报警中心必须要有人值守,以便警情得到迅速处理。
Thisdesignusestheinfrareddetectorofhighsensitivity,nosound,light,vibration,eventhedarkstate,oncethievesenter10metersrangeofmonitoring,pyroelectricinfraredsensorwillautomaticallydetectandsignal.Afterremotetransmittedtothecontrolcenterbyaremotecontrolreceivingpartforreceivingandprocessing.Thefinalwarninganddisplayistheintrusionposition.Alarmcentermusthavepeopleonduty,sothatthealarmhasbeenrapidlyprocessing.
Finally,throughthephysicalassemblyanddebugging,detectionalarmdesignonthemeasurablerangeoftheintrudercaneffectivelyandalarm.
Keywords:
BurglaralarmPyroelectricinfraredsensorAutomaticdetection
第一章绪论
1.1毕业设计选题的意义
当前,随着经济的发展,大量新的厂房投入使用,人们对工厂的设备安全防范越来越重视,采取了许多措施来保护工厂的安全。
以往的做法是安全防盗网,但是也存在有碍美观,犯罪份子易发现躲避,不能有效的防止坏人的入侵等缺点。
现在,全国各地区的厂房都在迅速地开展现代化的智能防盗系统建设,对其中的安全防范系统,监控系统等提出了更高的要求。
因为大多说厂房都设在郊区,厂房的四周白天或夜间活动人员少时,犯罪分子很容易从围墙进入厂区作案,为了使不应该发生的意外损失降到最低,必须要有一套专门的安全设备与操作人员,来维护和管理厂区的财产安全不受任何侵害。
通过本次毕业设计,不仅让我对本专业的知识有了更加全面的掌握,也拓展了知识,掌握防盗报警器系统的原理。
同时,提高了自己独立分析问题、解决问题的能力,为今后的工作打下坚实的基础。
1.2毕业设计任务分析
本论文主要通过以下几个方面,设计工矿企业九路防盗实时监测报警系统:
1.简要介绍防盗报警系统的发展,其中包括防盗报警器的特点和国内外发展的现状。
2.对防盗报警器展开研究,介绍分析防盗报警器控制系统的原理与组成以及防盗报警器控制系统的一般性能技术指标。
3.介绍和分析防盗报警器控制系统的组成与原理,利用所学知识做出简易的实物,并能演示其作用。
1.3总体方案设计
智能矿厂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,根据我国矿厂建设的实际情况,为满足新时期企业的要求,并充分考虑其经济性和可靠性。
系统组成框图如图1-1所示,根据系统拟达到的总体功能,将其划分为以下功能模块:
电源电路、热释电红外传感器电路、振动位移传感器模块、BISS0001模块、警铃电路、数码管显示电路等。
图1-1系统组成框图
探测器安装在矿厂里需要防范的部位,当系统开机时,一旦有人入侵,与之相对应的报警探测器立即向用户端自动报警主机发出报警信号,接到警情事件后,自动报警主机立即进行确认,确认无误后,进行事件的现场声(蜂鸣器)报警,同时显示出出事位置。
第二章防盗报警器系统简介
2.1设计背景
随着经济社会的快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。
同时,盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出增长趋势,传统的依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式已经越来越不能满足人们的要求。
于是各种自动报警系统应运而生,被广泛地应用于需要高安全要求的各种场所。
2.2防盗报警系统的构成
防盗报警系统是用物理方法或电子技术,自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为,产生报警信号,并提示人员发生报警的区域部位,显示可能采取对策的系统。
防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。
一旦发生突发事件,就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点,便于迅速采取应急措施。
防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。
防盗报警系统由探测器、传感器、控制器、报警器、显示器几部分构成,如图2-1所示。
控制器实现对热释电传感器和振动位移传感器的循环扫描,并控制报警信号电路作出相应状态处理,如果有报警信号的话,控制报警电路报警,同时通过数码显示单元显示具体的事发位置。
图2-1防盗报警系统构成图
2.3防盗报警器的分类
1.报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、被动式红外\微波报警探测器、玻璃破碎报警器、振动报警探测器、超声波报警探测器、激光报警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。
2.报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。
3.报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。
4.防盗探测器是否采用电源分类可分为无源和有源两种。
5.从防盗报警器与报警主机(后端处理器)的连接方式可分为有线与无线。
除了以上区分以外,还有其他方式的划分。
在实际应用中,根据使用情况不同,合理选择不同防范类型的报警探测器,才能满足不同的安全防范要求。
报警探测器作为传感探测器,用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况。
在各种各样的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的场所很多。
这些场所根据实际情况也有各种各样的安全防范目的和要求。
因此,就需要各种各样的报警探测器,以满足不同的安全防范要求。
2.4防盗报警系统在国内外的发展
从上世纪初,报警系统就已经在北美稍具雏形。
在北美,报警呼救箱放置在街头巷尾,在呼救时发出声响提示,以寻求附近警察的帮助;同时,这种呼救箱直接连接到附近的警局,使得稍远一些的警察也能够收到呼救信息。
随后,由于通信技术的发展,提供远程通信服务的电报公司加入到这个行业中,从而使得报警信息可以通达到更远的地方;不过,这种电报方式毕竟难以普及,所以稍后出现的电话理所当然成为报警通讯的主要手段。
而此后自动拨号系统的出现以及电话普及到千家万户,更使得通过电话线报警的方式得到了前所未有的发展。
从以上过程来看,报警行业的发展是以工业技术发展为基础的,只有具备良好的通信手段,才能够把各地的报警信息汇聚到相应的权威部门,然后由权威部门负责分配有限的警力来帮助到所有的社会个体。
国外智能监控防盗技术发展已处于一个较高水平阶段,从具有代表性的北美发展过程,可以清楚的看出世界智能监控防盗技术的发展概况。
其具有以下特点,值得我们借鉴。
目前,对北美的安防产业来说,最成功的经营模式就是联网报警服务模式,联网报警将整个北美的安防产业从横向到纵向进行整合串并,形成了一个集中许多高科技手段和产业化管理水准的一体化综合性产业。
比如世界排名第一,北美最大的安防跨国公司——美国奇亚诺公司。
到七十年代,它对其产业的整体发展方向做了很大的调整,变为互联报警服务商,建立了首家网管中心,尤其引用了大量的网管技术、系统集成技术和电子技术,现已成为十分先进的联网报警服务平台,它在美国、加拿大、英国、香港、台湾等多个国家和地区都有分公司,北美的客户数已超过600万,2003年防盗报警收入总产值达105亿美元。
1982年,公安部和公安部第一研究所根据当时的放到报警技术的发展为故宫很多展厅安装了主动红外、被动红外、微波、超声波、声控等防盗报警探测器,形成了多种探测手段的防盗报警系统,防盗报警技术提高到一个新水平。
进入九十年代,人们注意到周界防范的重要性,要利用周边的围墙,铁栅栏等屏障建立周界防范,如果没有条件形成大周界也要建立建筑物的墙体、窗户、门外和建筑物之外。
在防护区和禁区内采用3种以上不同探测原理的探测器构筑多道防线,与此同时防遮挡功能的探测器也问世了,促进了入侵探测器技术的发展。
目前,全国的安全技术基本上和国际上接轨。
在现代计算机技术、自动控制技术和现代通信技术的支持下,安防系统也是一个很完善的计算机控制系统,防盗报警系统,电视监控系统,声音系统,门禁系统和巡更系统统一由一台计算机进行管理,标志我国的安防事业进入一个新阶段。
2.5防盗报警的技术发展趋势
数字化、无线化、集成化是防盗报警系统进一步发展的要求,所以我们不难发现防盗报警的技术发展趋势:
1更稳定可靠:
如探测器可抗电磁干扰或射频干扰、防雷电等,以适应恶劣气候;
2更多样的功能:
如探测器可调频、防遮挡、防破坏等;
3更精美、小巧的外观:
以符合品味日益提高的室内装潢需求;
4更智能化的设计:
方便地设/撤防,人性化的操作界面;
5更强大的联网功能;
6更方便的扩展性。
第三章自动防盗报警装置的设计方案
3.1设计的目的和意义
随着人们生活水平的不断提高,防盗意识的逐渐加强,基于传感器的无线电遥控遥测技术的防盗报警系统也逐步走进了我们的生活。
传感器在无线电方面的应用,其工作频率范围为30~320MHz。
发射/接收电路基本实现了模块化,应用电路的外围元件少,调试方便,给无线电遥控遥测的制作带来了极大的方便。
该设计不但综合了我们的理论知识应用于实践,为我们以后的学习和工作奠定了基础,更重要的是对我们平静、安全的实际生活起到了积极作用。
3.2设计的主要内容、重点、难点
遥控九路数显防盗报警系统设计的主要内容包括以下三个部分:
传感器、遥控发射电路、接收器,后两个部分可统称为遥控组件。
该设计的重点和难点主要有以下几个方面:
1传感器的选取
传感器是测量装置和控制系统的首要环节。
如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量,那么,无论是信号转换或信息处理,或者最佳数据的显示和控制,都将成为一句空话。
传感器千差万别,即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器,因此,要根据需要选用最适宜的传感器。
(1)测量条件
如果误选传感器,就会降低系统的可靠性。
为此,要从系统总体考虑,明确使用的目的以及采用传感器的必要性,绝对不要采用不适宜的传感器与不必要的传感器。
测量条件列举如下:
测量目的;测量量的选定;测量的范围;输入信号的带宽;要求的精度;测量所需要的时间;过输入发生的频繁程度等。
(2)传感器的性能
选用传感器时,要考虑传感器的下述性能:
即精度;稳定性;响应速度;模拟信号或者数字信号;输出量及其电平;被测量对象特性的影响;校准周期;过输入保护等。
(3)传感器的使用条件
传感器的使用条件有设置的场所;环境(湿度、温度、振动等);测量的时间;与显示器之间的信号传输距离;与外设的连接方式以及供电电源容量等。
本设计采用自制的光电传感器,利用红外发光二极管和光敏三极管的光特性进行报警。
2遥控发射电路组成及电路的选取
遥控发射电路由光电转换电路和遥控发射电路等组成,将光信号变成电信号,经过发射模块通过数据线编码,把通道的信息发射出去。
3接收电路的组成及报警显示
遥控接收器由接收电路、译码器、音频振荡电路及稳压电路等组成。
接收电路的核心就是能解调出发射模块传送来的加密信息码,并将输出端的数据进行译码显示,即光报警;音频振荡器的振荡的频率信号经功率放大,使扬声器发声,即声报警。
3.3设计的技术路线
1设计思路
该系统设计的关键部分是传感器和遥控组件电路,传感器传出的信号经转换,进行遥控发射接收,产生声、光报警显示信号。
无偷盗情况时,光敏三极管处在截止状态,声光报警电路不工作;一旦有偷盗情况,光敏三极管接收红
外光,并通过发射电路发射,经接收电路解码,产生声、光报警信号进行报警显示。
2设计的原理框图
图3-1设计原理简易框图
第四章传感器
随着“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了长足的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。
因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。
另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。
4.1.传感器的定义
我国国家标准(GB7665-87)中说,传感器的定义是:
“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
”我们的定义是:
传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。
这一定义包含了以下几方面的意思:
①传感器是测量装置,能完成检测任务;②它的输出量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等;③它的输出量是某种物理量,这种量要便于传输、转换、处理、显示等等,这种量可以是气、光、电量,但主要是电量;④输出输入有对应关系,且应有一定的精确程度。
4.2.传感器的选用
传感器是测量装置和控制系统的首要环节。
如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量,那么,无论是信号转换或信息处理,或者最佳数据的显示和控制,都将成为一句空话。
传感器千差万别,即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器,因此,要根据需要选用最适宜的传感器。
1测量条件
如果误选传感器,就会降低系统的可靠性。
为此,要从系统总体考虑,明确使用的目的以及采用传感器的必要性,绝对不要采用不适宜的传感器与不必要的传感器。
测量条件列举如下:
测量目的;测量量的选定;测量的范围;输入信号的带宽;要求的精度;测量所需要的时间;过输入发生的频繁程度等。
2传感器的性能
选用传感器时,要考虑传感器的下述性能:
即精度;稳定性;响应速度;模拟信号或者数字信号;输出量及其电平;被测量对象特性的影响;校准周期;过输入保护等。
3传感器的使用条件
传感器的使用条件有设置的场所;环境(湿度、温度、振动等);测量的时间;与显示器之间的信号传输距离;与外设的连接方式以及供电电源容量等
4.3.热释传感器
1热释电效应及传感器结构
热释电元件和压电陶瓷一样,都是铁电体,除具有压电效应外,当其表面温度发生变化,也将引起表面电荷的变化,这种现象就是热释电效应,用具有这种效应的介质制成的元器件称为热释电元件。
热释电辐射传感器由滤光片,热释电元件,高输入阻抗放大器等组成。
由于热释电元件的内阻抗极高,需要场效应管做阻抗变换,制作中把热释电元件和场效应管封装在同一壳体里,为防止可见光对热释电元件的干扰,还得在其表面安装一个滤光片。
滤光片的波段范围应选择与被测物体的红外辐射波长一致,例如,作为人体红外探测,滤光片应选取7.5~14μm波段,因外人体温度为37℃时,辐射的红外线在9.4μm处最强。
由于热释电元件不像其他光敏元件那样可连续接受光照,因为极化电荷在元器件表面停留过久就会与环境中的电荷中和或者泄露,即表面温度只有变化过程中才会有信号输出,但大部分物体的红外辐射都是恒定的。
所以,必须对红外辐射进行调制,使恒定的辐射变为交变辐射。
设法使红外辐射不断变化,这样才能使传感器不断有信号输出。
为了满足这一要求,通常在热释电传感器的使用中,总是要在它的前面加装一个菲涅尔透镜。
热释电红外传感器的结构如图4-1所示(其中D接正电源,S为输入,G接地)。
其内部由敏感元件、场效应管、高阻电阻、滤光片等组成,并向壳内冲入氮气封装起来。
图4-2为引脚功能。
图4-1热释电红外传感器内部结构
图4-2热释电红外传感器引脚功能
2热释电红外线传感器的优缺点
优点:
本身不发任何类型的辐射。
器件功耗很小,隐蔽性好,流动安装。
价格低廉。
缺点:
容易受各种热源、光源干扰。
被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探头接收。
环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降,有时造成短时失灵。
4.4.菲涅尔透镜
菲涅尔透镜(Fresnellens)多是由聚烯烃材料注压而成的薄片,也有玻璃制作的,镜片表面一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆,它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的,透镜的要求很高,一片优质的透镜必须是表面光洁,纹理清晰,其厚度随用途而变,多在1mm左右,特性为面积较大厚度薄及侦测距离远。
图4-3菲涅尔透镜实物图
菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜,效果较好,但成本比普通的凸透镜低很多。
多用于对精度要求不是很高的场合,如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。
菲涅尔透镜作用有两个:
一是聚焦作用,即将热释红外信号折射(反射)在PIR上,第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以
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