家居安防综合监测系统开题报告.docx

本科毕业设计（论文）开题报告题目：家居安防综合监测系统学生姓名张月蛟学号1207010251教学院系机电工程学院专业年级测控技术与仪器2012级指导教师刘可薇职称讲师单位西南石油大学完成日期2016年2月29日目录 1绪论21.1研究背景21.2国内外发展现状21.3研究目的及其意义32研究内容42.1 设计任务42.2 预期结果43系统设计53.1需求分析53.2功能设计53.3方案对比和选择5 3.3.1通信方案5 3.3.2检测方案5 3.3.3自动喷淋装置7 1路继电器的特点和用法：73.4控制方案73.5系统整体设计84进度安排10参考文献111绪论 1.1研究背景 随着国民经济的不断发展，人民生活水平在不断地提高；科学的发展和技术的进步，也让人民的生活观念发生了前所未有的变化。现如今，人们需要的不仅仅是生活便利的住宅，更需要的是一个能够给人安全感的生活空间，可以让人们的生命和财产的安全得到更可靠的保障。因此，在现代化的智能小区和家庭中，家居安防监控系统作为其重要组成部分，其研究意义就不言而喻了。在如今这样一个电子化时代，各种家用电器不断地应用在家庭中的同时，随之而来的是，各种不安全因素也伴随着这些产品进入了家庭。发生火灾、煤气泄漏，甚至爆炸成为可能；由于一些不法分子的存在，导致各种各样的违法的和入室抢劫经常发生，这些都给人们的正常生活造成了严重干扰。现在，人们需要的不仅仅是生活便利的住宅，更需要的是一个能够给人安全感的生活空间，可以让人们的生命和财产的安全得到更可靠的保障。此外传统的机械式（防盗网、防盗窗）家居防卫在实际使用中暴露了很多隐患，除了操作繁琐之外，还没达到安全的效果。同时，随着社会信息化进程的逐步深入，特别是传感器技术和先进的电子通信技术的迅猛发展，家居生活的安防问题将成为人们新的需求，家居安防系统也由此成为了目前热门的研究领域之一。2015年5月17日,成都市某小区12楼发生火灾,火灾从居民的厨房烧起,由于缺少安防手段,导致小区大部分烧毁,直接经济损失为2087.7万元，类似案列还有很多。因此，在现代化的小区和家庭中，家居安防监测系统成为其重要组成部分。人们迫切需要一种对室内出现的各种紧急意外事件（如发生入室盗窃、火灾等）自动发出报警信息并通知户主进行及时处理的住宅安防监测系统。1.2国内外发展现状从上世纪的九八年家居安防这一新的概念在国内被推出开始，同时也经过媒体的大力宣传和热炒，大家已经对其有了一定程度的认识，但一直没有相关的真正适合国内市场的产品。随着现代技术的发展，家居安防主要是从传统监测多样式，实现远程功能。用户对于安全的生活诉求越来越强烈，家居安防市场为家居安防行业提供的极佳的发展方向，家居安防成为发展大势，安防行业前景可期。国内家居安防有智能摄像头，多功能插座，家居安全套装：无线火灾探测器、门磁、安防紧急按钮等目前，家居安防系统已经成为民居设施建设中的一项极其受欢迎的产品，它也越来越多地被应用于各种各样的家庭和小区。而且，这些安防系统的使用让人们真正地体验到生活在时代最前端的快乐与便捷。中国发展较为好的家居安防品牌有海尔U-home家居、上海典众智能、广州市安居宝、瑞朗家居安防系统、波创EHOME智能家居、福建冠林推出的AH8000数字家居安防系统和霍尼韦尔智能家居系统等。而国外家居安防发展较早，如今这样一个互联网经济日益繁荣的时代，小区和家庭安防建设已经受到越来越多的重视，国外有很多家企业已经在该行业里站得一席之地，比如微软公司投资了一家Itran公司，该公司是专门做家居安防和家庭智能化方面的研发。IBM公司则选择与建筑开发商合作，为用户提供带有安防系统的住宅解决方案，为众多小区和家庭提供全面的小区和家庭的安全防护和信息服务。现在，国外的家居安防行业已经处在一个飞速发展的时期。现如今,家居安防产品的发展在各个国家都有各自的特点,日本实现室内的家用电器自动化联网安防之外,还通过生物认证实现了自动门识别系统。澳大利亚家居安防的特点是让房屋做到百分之百的自动化来实现安防,而且不会看到任何手动的关，做到全局监控。韩国电信用4A描述他们的数字化家庭系统(HDS)的特征,即 Any Device,Any Service, Any Where, Any Time,这套安防系统能让主人在任何时间、任何地点操作家里的任何用具、获得任何服务。1.3研究目的及其意义 安全，是人类生活永恒的主题，在当前的社会生活环境下，安全问题显得尤为突出，采用高科技的手段实现安全防范是当前保障人生、财产安全的明智选择。高科技产品的应用使我们的生活更加的便利，但是便利生活也会给我们的家居带来了不少安全的隐患，比如说各种电器的燃烧和爆炸、电线短路造成的触电、煤气管道的泄露等等，对人们的生命安全造成了很大的威胁。而且当今社会中仍有很多的不法分子在活动，抢劫盗窃犯罪现象屡见不鲜，而且犯罪的手段也趋向于更职业化和高智能化，所以作为智家居中最重要的安防系统的研究具有迫切的意义。随着生活水平的提高，人们对家居生活环境的安全性要求相应提高。家居安防综合监测系统要求针对家居环境安全的监测火灾非法入侵等情况，进行相应报警触发和启动喷淋装置保证家居安全性。2研究内容2.1 设计任务(1)研究家居安防需求，确定监测参数。包括温度、烟雾、非法入侵，火灾监测等等。(2)研究分析监控需求，理清个参数配合的要求提出合理的监测方案和器件选型。(3)实现火灾的早期灭火方案设计。(4)实现远程短信报警。2.2 预期结果（1）室内温度监测，温度异常，超出设定值时发生报警。（2）实现火灾探测，发生火灾时自动报警和启动喷淋装置。（3）烟雾监测，烟雾浓度异常时发生报警。（4）实现非法入侵监测。（5）情况异常短信远程报警。（6）温度、烟雾、CO浓度集中显示。3系统设计3.1需求分析1.家居环境天烟雾浓度监测，发现浓度异常实现自动报警。2.火灾监测报警，发生火灾启动自动喷淋装置。3.家居非法入侵监测保证家居安全性。4.家居环境异常发送信号提示主人。3.2功能设计1.家居环境烟雾浓度选用烟雾传感器，监测室内气体的异常，发现室内天然气浓度异常发生报警。2.家居环境火灾监测采用温度传感器，当室内温度超出正常值发生报警，同时启动喷淋装置。3.家居非法入侵采用视频监控传感器，发生异常情况报警并提示主人。3.3方案对比和选择3.3.1通信方案SIM900A模块是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，采用SMT封装，基于STE的单芯片案，采用ARM926EJ-S架构,性能强大，可以内置客户应用程序。可广泛应用于车载跟踪、车队管理、无线POS、手持PDA、智能抄表与电力监控等众多方向。SIM900A模块主要特点：SMT封装：易于客户生产加工尺寸小： 24*24*3mm功耗低：待机模式电流低于18mA、sleep模式低于2mA供电范围宽：3.24.8V支持频段：GSM/GPRS 900/1800MHz语音编码：支持半速率、全速率、增强型速率支持回声抑制算法，可以基于不同客户设备通过AT命令调节回音抑制消除。3.3.2检测方案 温度传感器 方案一、电阻式传感器具有结构简单、输出精度较高、线性和稳定性好等特点。但是它受环境条件如温度等影响较大，有分辨率不高等不足之处。而且使用也不方便。 方案二、数字温度传感器DS18B20提供9位温度读数指示器件的温度，信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。读、写和温度变换所需的电源可由数据线本身提供而不需外部电源。多点能力使分布式温度检测得到简化。测量范围从零下55摄氏度到零上125摄氏度，可定义、非易失性的温度告警装，使用方便。 综合比较使用方案二数字温度传感器DS18B20气体传感器方案一：采用HIS-07离子烟雾传感器对室内烟雾进行实时测量。离子烟雾传感器在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。HIS-07传感器是日本专用于烟雾检测的新型传感器，其输出值正好是5V左右，因此不需要额外的放大电路，直接由A/D转换即可得到需要的数字信号。方案二：采用MQ-2烟雾传感器。特点：对甲烷等有很高的灵敏度，对烟雾的灵敏度很好，快速的响应恢复特性。长期的使用寿命和可靠的稳定性，简单的驱动电路。应用：用于家庭，工业的甲烷，天然气的探测装置。 综合分析使用方案二MQ-2烟雾传感器。监控方案方案一：采用传感器监测非法入侵，报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。 方案二：采用视频监控监测非法入侵。防线为周界及对外周界出入口：主要采用视频监控+入侵报警+APP分析的方式来实现.综合分析采用方案一。方案二成本较高，难以实现。 3.3.3自动喷淋装置是一种在发生火灾时,继电器控制自动打开喷头喷水灭火并同时发出火灾报警信号的消防灭火设施。自动喷淋灭火系统具有自动喷水、自动报警和初期火灾降温等优点,并且可以和其他消防设施同步联动工作，因此能有效控制、扑灭初期火灾。现已广泛应用于建筑消防中。自动消防喷淋系统分为感烟式和感温式两种。自动喷淋灭火系统的组成部件由水池+阀门+水泵+气压罐控制箱+主干管道(+屋顶水箱)+分支次干管道+信号蝶阀+水流指示器+分支管+喷淋头+排气阀+末端排水装置组成。继电器工作原理：当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。继电器是一种电子控制器件，它通常应用于自动控制电路中，它是用比较小的电流来控制较大电流的一种可控制开关。故在电路中起着调节、保护、等作用。本文选用1路继电器低电平触发继电器来控制一个电磁阀，当CO浓度高于正常值时，说明有火灾的发生，此时继电器控制电磁阀打开，实现火灾的早期灭火。1路继电器的特点和用法： 交流250V/10A;直流30V/10A。 继电器5V、12V、24V可选，默认5V。 高电平或低电平触发方式可选。 可以双电源来供电，通过跳线帽改为单电源。 每路均采用光耦隔离，安全可靠。 每路LED状态指示，继电器吸合即点亮。 每路附带续流二极管，释放继电器感应电压，保护前级电路。 每路可选TVS（瞬态抑制二极管），默认不焊接。 标准2.54间距双排针接口。3.4控制方案在众多的单片机系列中，AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系列可编程Flash存储器。使用Atmel公司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。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适用于常规编程。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超高效的解决方案。AT89C52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，3个16位定时器/计数器，一个2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案3。故此选用AT89C52单片机。AT89C52单片机的资源特点： 8K字节可重擦写Flash闪速存储器1000次可擦写周期全静态操作：0Hz-24MHz 三级加密程序存储器2568字节内部RAM32个可编程I/O口线 3个16位定时/计数器8个中断源可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式3.5系统整体设计该系统主要由温度监测，烟雾监测，非法入侵监测，单片机控制，报警系和远程短信报警组成，系统总体结构框架：温度监测异常报警单 片 机气体监测短信远程报警非法入侵监测 图1系统整体结构4进度安排1. 选题调研资料搜集、整理、综合分析，提出初步设计方案，完成开题报告，开题答辩；（第一周至第四周）2. 题目方案优化；完成外文资料翻译；（第五周至第六周）3. 系统设计；（第七周至第九周）4. 实验调试；完成设计任务；（第十周至第十二周）5. 功能完，善扩展；（第十三周至第十五周）6. 按要求撰写毕业报告准备毕业设计所有资料并提交给指导老师；（第十七周）7. 毕业设计答辩。（第十八周）参考文献1李军.51系列单片机高级实例开发指南M.北京：北京航空航天大学出版社,2010:98-100.2王晓娟,张海燕，梁延兴.基于DS18B20的温度采集与显示系统的设计与实现,2010青岛远洋船员学院学报3陆慧英. 煤气泄漏报警系统的研究J. 上海煤气,2014,03:8-12. 4徐福成,赵丽华.热释红外线防火防盗报警器A.学用单片机,2000,1一3.5李起义.传感器应用技术与实践M.北京:国防工业出版社,20116蒙飚.基于无线传感器网络的智能家居系统设计J.南宁职业技术学院学报,2013,19(1):97-100.7陈永峥.基于物联网技术的智能小区设计D.浙江工业大学,2010.8王福成.数据库开发指南【M】.清华大学出版社，20099田婕，杨鑫等编著，生物特征识别理论与应用【M】 .清华大学出版社，2009.3