智能家庭监控报警系统的设计

张苗苗 温艳 王英晟

【摘要】设计了智能家庭监控报警系统以实现对家居安全的实时监控。系统采用了单片机技术、WIFI、蓝牙和GSM/GPRS网络进行设计，能够通过手机接受报警信息和远程指令;同时引入多种传感器和继电器实现了对家中基本情况、安全隐患等的远程控制。实验结果表明，所设计的系统能够实现安全、便捷的智能家居远程监控，具有较高的可用性和可靠性。

【关键词】智能家居;远程控制;GSM;WIFI

Abstract：An intelligent home monitoring was designed to achieve real-time monitoring.The system adopts microcomputer technology，WIFI，Bluetooth and GSM/GPRS network to design.It can receive alarm information and remote instruction by phone.Many sensors and relays are used to achieve the remote control of the basic situation，safety in the home.It shows that the system is safe，convenient，and has high availability and reliability.

Keywords：intelligent home Furnishing;remote control;GSM;WIFI

1.引言

21世紀是信息化的时代，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。舒适、方便、安全的家居生活是社会发展的方向，智能家庭监控报警系统能够对家里的电源、家庭环境进行控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。智能家庭监控报警系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、传感器技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家庭生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外界保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效的预防灾害的发生，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

本文介绍的智能家庭监控报警系统包括视频监控、温湿度、烟雾、火焰、无线蓝牙于一体，系统各个模块的状态实时的在液晶显示屏上显示，包括时间、室温、湿度、手机接收数据、烟雾报警等，真正实现智能管家模式，将家中一切不安全的隐患掌握于个人手中。继电器组实现对家中各部分电源进行开关控制、视频使用WIFI传输到电脑上，实现实时监控家庭环境的功能。

2.系统的整体设计

如图1所示，本系统采用的主控芯片是STMF103ZET6单片机[1-3]，系统采用UCOS-II，图形显示采用UCGUI，显示模块采用2.8寸液晶模块带触摸功能实现，设计的过程充分利用了各个模块与单片机的标准接口，根据单片机良好的控制性能完成了报警信号采集和分析、各模块控制和通信、信号处理、数据显示、与计算机通信以及视频监控等功能。

图1 智能家庭监控报警系统方案设计

该系统由远程控制和报警系统两大模块组成[4]，控制部分以主控制芯片STMF103ZET6为系统控制中心，以继电器组控制总电源、厨房电源、客厅电源、卧室电源;报警部分烟雾传感器信号、温湿度传感器信号、可燃气体泄漏传感器信号、火焰传感器信号以及有人出入房间信号等，对信号进行分析，根据用户设定情况通过蓝牙或GSM短消息平台向用户发出报警信息或进行现场防盗报警等;利用WIFI模块与PC连接。

3.硬件设计

3.1 温湿度传感器

湿度传感器将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集中到一起，在同一芯片上集中。该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大;然后进入A/D转换器;最后经过二线串行数字接口输出数字信号。

3.2 烟雾传感器

烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器[5]。

3.3 火焰传感器

火焰传感器是专门用来监测火源的传感器，传感器对火焰特别灵敏。因为红外线对对火焰非常敏感，所以使用红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的大小转化为高低变化的电平信号，传输到中央处理器中，中央处理器根据电平信号的变化做出相应的处理措施[6]。

图2 系统工作流程

3.4 防盗传感器（入侵检测）

入侵检测主要指住宅周界防护，是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器;家里有人时，住宅周围防护的防盗报警设备撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并短信通知家人。

4.软件设计

整个系统软件开发采用模块化设计方案，具体可分为6个部分：主程序模块、传感器模块、视频监控模块、继电器模块、显示模块、接收模块，具体系统软件设计如图2所示。系统工作流程如图3所示。

图3 系统软件结构图

5.结束语

系统采用STMF103ZET6作为主控中心。在设计本系统时，需要利用各种接口标准和STMF103ZET6进行连接，再经过STMF103ZET6进行数据处理，实时监控。用单片机来实现智能家庭监控报警系统不但具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大大提高各模块和芯片的协调性，从而大幅度提高系统的可利用性。此次系统设计统正是把传感器模块、继电器模块、显示模块、PC模块和手机模块与STMF103ZET6单片机有机的结合起来。并且实现了蓝牙、WIFI输送信号功能，为监控家居设备提供了良好的基础。系统的网络化功能可以提供家庭电源控制、温湿度控制、烟雾控制、火焰控制、防盗报警、手机远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。使生活更加安全、舒适和方便。

参考文献

[1]万福君.单片微机原理系统设计与应用[M].合肥：中国科技大学出版社，2001.

[2]洪志刚.单片机应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]李广弟.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[4]罗杰.电子线路设计.实验.测试（第四版）[M].华中科技大学出版社，2008.

[5]赵负图.新型传感器集成电路应用手册[M].人民邮电出版社，2009.

[6]王维荣.电工电子技术——电工技术与计算机仿真[M].上海：上海交通大学出版社，2011.

基金项目：宿州学院省级大学生创新创业训练计划（编号：201310379060）;宿州学院煤矿机械与电子工程研究中心开放课题资助（编号：2014YKF14）。