基于PLC智能家居远程安防系统设计

王兆驰

（湖南工业大学，湖南株洲 412007）

基于PLC智能家居远程安防系统设计

王兆驰

（湖南工业大学，湖南株洲 412007）

随着经济的发展和科学技术的提高，人们生活水平也有所提升，对生活质量提出了更高的要求，希望生活水平与安全得到充足的保障。家居安防逐步由古老的铁门铁锁向现在的科学化智能化发展。PLC 智能家居远程安防系统可以做到第一时间将险情控制在萌芽状态，消灭安全隐患，并通知小区物业和住户，减小经济损失，使家居生活充满温馨安全感。

烟雾传感器；红外传感器；GPRS 模块；PLC 控制；智能安防

1 国内外现状

在如今日益繁荣的互联网信息经济时代，越来越多的人开始关注和重视家庭、小区的安防智能化建设，许多国外知名企业已经能为用户提供安全可靠的智能家居安防系统，为众多小区和家庭用户提供全面的安全防护和信息服务，其自动化、智能化水平已达到较高水平。这些发达国家已经将家居火灾报警等安防系统和公共监控系统紧密连接在一起，形成可靠地安防网络，及时准确发现险情，最大化降低损失。

在国外智能自动化的潮流下，国内各大厂家也纷纷进军这一领域。一些拥有雄厚实力的 IT 企业投入大量资金和技术人才进行研发，已在产品市场上占有重要的地位。总体来说，由于国内智能安防报警系统起步较晚，相对于国外来说还是有不少差距。由于国家目前尚未规定发行统一的行业技术标准，厂家采用各自的技术指标和处理方案，这在一定程度上制约了这一行业的快速发展。另外国内建成的智能安防系统大部分采用的是有线通信技术，系统设计、施工成本较高，基于无线通信技术自动处理险情的家居安防系统目前还处于起步阶段，具有广阔的发展前景。文章介绍了一种基于 PLC 自动控制的无线通信技术的智能家居远程安防系统。

2 安防系统整体设计

系统采用传感器自动控制和手动控制两种控制方式。控制对象有电灯、电控锁、门窗电机、排风扇和灭火消防阀，通过控制这些对象达到防火、防盗、防煤气中毒和防风雨的目的。如图1 所示。硬件模块划分为烟雾检测模块，火灾检测模块，人体检测模块，PLC 电机执行模块、蜂鸣器报警部分和 GPRS数传模块等部分组成。该设计添加了 PLC 模块通过电机自行处理一些危险事故，保障人身财产安全。

图1 系统的结构框图

3 GPRS 数传模块 DL6200

DL6200 模块具有可靠性高、易操作等特点。世界著名移动通信产品厂商生产的 GPRS 芯片运用于 DL6200 的核心硬件生产之中。使用 DL6200 时，只需要熟悉串口通信知识就可通过 GPRS 网络进行通信。不需要关心模块的射频电路部分及相关硬件连接；不需要学习 AT 指令集，DL6200 模块在模块的内部可以完成 AT 响应有关的所有操作；不需要学习TCP/IP 协议和互连网络的相关知识：由于 GPRS 模块是基于互连网络的通信方式，在使用中就要与 INTERNET 网络打交道。DL6200 模块在内部可以自主完成所有与网络的信息交换，无需用户参与；不必用户单独拥有一个固定的 IP 地址；具有格式及透明传输两种传输格式；具有一般工作模式和动程序；支持总线式的被动传输数据方式。

4 PLC 控制

（1）PLC 的外部接线。图2 中用不同的传感器进行采集信号，分别为红外传感器、MQ-2 烟雾传感器和火焰探测器。为其加上 12V 直流电压，当传感器检测到异常情况时输出信号1，当险情恢复输出信号 0，分别由 PLC 采样处理，根据编写好的程序对电机进行控制。由于信号在采集和传输过程中可能会出现不稳定现象而引起误差，系统可以自动识别并有效消除由失真带来的干扰信息从而保证报警信号的准确性。仅仅有硬件是不行的，还需要有软件，软件是系统的灵魂，软件控制着数据的流向和相关设备的管理，以第一时间给出相应的信号，以明显的警示信号（声音、光等）提醒用户。

图2 PLC外部接线图

（2）防盗功能实现。人类和大型动物体温一般是 37°左右，并且体温稳定波动非常小。所以发出红外线的波动很小的，一般在波长 10μm 左右。由于人体体温与外界环境温度存在差异性，当人走入检测范围时人体会释放 10μm 左右的红外线，它通过菲涅耳透镜滤光片增强后会向红外感应源（热释电元件）上汇聚。因接收到人体红外辐射，红外感应源会导致电荷失去平衡，向外释放电荷，进而产生△T 并将△T 向外围电路输出，产生的脉冲信号经 PLC 程序控制门窗反锁使小偷无所遁形。如图3 所示。

图3 红外传感器内部结构与外部电路图

（3）防毒防烟功能实现。家居生活中主要的有毒有害气体是家用煤气。设计中利用气敏性烟雾传感器 MQ-2 及其外围电路控制烟雾超标的检测。MQ-2 气体传感器对其有较高的灵敏度，除此之外 MQ-2 对丙烷、天然气、和一些可燃蒸汽也有较好的检测效果。当检测到有毒气体时传感器将 1 信号送达 PLC 处等待 PLC 的扫描，当 PLC 完成一个扫描周期后采纳 1 信号进行数据处理，最后 PLC 控制系统将发出指令由电机控制门窗打开，煤气总闸闭合，发送信息到手机上并发出警报。如图4 所示。

图4 排风扇控制流程

（4）防火功能实现。虽然气敏性烟雾传感器 MQ-2 可以检测到火灾发生时的烟雾，但以此判断有无火灾是不够的，无法判断是气体泄漏还是起火烟雾，这是防火安防的一大难题，该设计运用了火焰探测仪和烟雾传感器共同控制灭火消防阀。如图5 所示。给 PLC 上电，系统初始化；当系统收到厨房或卧室着火的信号后，PLC 系统进行采样分析，当火焰探测仪和烟雾传感器两信号同时被采样时，系统执行厨房或卧室灭火的操作，直到火灭。两信号恢复正常经一个采样周期系统恢复正常。

图5 防火控制流程

5 结语

系统采用多种传感器综合应用采集信号，提高了系统信息传输的可靠性，减小了漏报率和误报率。文章设计的安居安防系统能及时的检测到险情，为有效地防止和减少意外财产损失，对所监测家居安全提供保障，对人们生活做出了一定贡献。

［1］赵负图，等.新型传感器集成电路应用手册［M］.北京：人民邮电出版，2009.

［2］谭秋林.红外光学气体传感器及检测系统［M］.北京：机械工业出版社，2013.

［3］易飞，等.GPRS 网络信令实例详解［M］.北京：人民邮电出版社，2013.

［4］求是科技.单片机典型模块设计实例导航［M］.北京：人民邮电出版社，2008.

［5］向忠宏，等.智能家居［M］.北京：人民邮电出版社，2002.

［6］韩江洪，等.智能家居系统与技术［M］.安徽：合肥工业大学出版社，2009.

［7］吴选忠，倪子伟.基于 PC 机的新型智能火灾报警控制系统研究［J］.电气电器与能效管理技术，2008，（4）：46-50.

Design of Remote Security System for Smart Home based on PLC

WANG Zhao-chi
（H unan University of Technology，Zhuzhou，H unan 412007，China）

With the development of economy and the improvement of science and technology，people' s living standards have also been improved，and higher requirements are put on the quality of life，in order to guarantee the standard of living and security. Home Furnishing security has gradually transformed from the ancient gate locks to the scientific development of intelligence.PLC Home Furnishing intelligent remote security system can prevent the danger in time to eliminate security risks，and notify the residential property and tenants to reduce economic losses，which makes the home Furnishing more secure and warm.

smoke sensor；infrared sensor；GPRS module；PLC control；intelligent security

TP277

A

2095-980X（2016）12-0026-02

2016- 11-14

王兆驰（1993-），山东人，大学本科。