基于物联网技术的智能化安防系统的研究与设计

李娜 吴永安 刘莉

摘要：随着经济社会的发展，智能家居得到迅速發展，智能化安防得到突飞猛进地发展。就目前来看，更多的人希望在未来能够有更加安全的安防类产品步入他们的生活之中，同样，他们对于生活的安全性的需求也在不断的提升。而物联网作为国家五大新兴战略产业之一，日益改变着我们的生活，我们开车、购物，甚至我们的房屋供暖都深受其影响。所以，本文就基于物联网技术的智能化安防系统进行了探讨研究。

关键词：智能化安防;物联网;ZigBee技术

一、物联网技术与智能化安防的概述

物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念[1]。以“物”为主题在网络上传输数据和信息。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。随着科学技术的发展与进步，二十一世纪的信息技术已迈入了一个全新的领域，使得智能化安防与计算机之间的界限逐渐减少。

智能化安防系统基于智能家居，利用家中的各种设备进行集中管理，功能模块涉及安防门禁等诸多方面，将服务信息化、图像传输和存储。安防系统是治安管理的有效方式，先进科学管理方式。使工作更为有效率，排除了很多人为难以察觉的安全隐患，节省了人力资料。形成了整体的、全方位的、高效率的服务体系[2]。

二、智能化安防的总体架构

在对智能化安防的设计中，优先考虑是硬件的性能，针对不同的人群设计出更合适的产品。在本文的设计过程中，是以厨房中的防盗报警、防煤气泄漏及防火报警等功能为核心，进而深入分析人们在厨房安全性方面的需求。

本文中的智能化安防的设计思路是“收集数据——传递数据——处理数据——反馈数据”，主要模式分为两个板块，一是控制板块，二是智能安防板块。控制板块主要是由使用者在厨房中的方方面面进行控制。

三、智能化安防的硬件实现

5G时代的到来，为智能化安防的发展带来很大的机遇。第一是行业发展的成本会降低，第二是行业的实施效率会提高、实施效果会提升，第三客户端的需求会逐渐变大。

本安防系统采用的主控芯片是STC89C52单片机，是STC公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器，使用经典的MCS-51内核。在ISP（系统可编程）、IAP（应用可编程）上，具有EEPROM功能（带电可擦可编程只读存储器），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口直接下载用户程序，数秒即可完成。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，更是使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。

在防盗报警、防煤气泄漏及防火报警方面分别采用火焰传感器、烟雾传感器和红外线传感器。泄露的可燃气体或烟雾经过燃气传感器的接受，变成电信号，再经过放大电路去驱动声光报警器来报警。当报警器报警的同时，燃气灶或燃气表连接的供气电磁阀会自动关闭，切断气源。报警采用GSM一体模块，通过串口与单片机通信，无需其他外围电路，直接发送中文短信到用户手机。各组件准确无误地配合执行其功能，就达到人们想要的效果了。具体设计如图3-1所示。

四、智能化安防的软件实现

本系统接入电源后，首先是单片机的串口进行初始化，准备和各个传感器和控制板块进行通信。在主程序里，采用while循环契合单片机单线程运行的模式，当按下开始键后，火焰传感器、烟雾传感器和红外线传感器开始对火焰、烟雾等进行感知，单片机负责监测各个传感模块。当某个传感器检测的数据超过阈值，就会触发相应的报警，单片机负责报警后的下一步操作，执行声光报警和利用GSM模块进行发送短信，根据报警情况的不同会发送特定内容的短信。在声光报警和短信发送后，本系统会继续处于监测状态，各传感器持续感知环境信息，只有再次按下开始键取消本次警报功能，报警状态才是转为安全状态，等待下一次报警。

五、智能化安防的网络设计

本智能化安防的应用是通过获取厨房信息来实现其功能，因为其信息量大，就要求所需网络必须容量大、成本低、传输速率快、功耗低、构网简单的特点。安全问题的防范意识提高，并且重视信息反馈的安全问题是现在人们处在信息化时代必不可少的。而ZigBee技术的特点概况如下：（1）低功耗。（2）低成本。（3）数据传输速率低。（4）延时短。（5）大容量。（6）安全性高。（7）免执照频段且工作频段灵活[3]。Zig Bee总体结构分为三层：应用层、网络层和物理层。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）及915MHz（美国），均为免执照频段。由其可支持大量网上节点、支持多种网上拓扑，低复杂性、快速性、可靠性、安全性，所以本系统是借助ZigBee网络进行传输。

六、结束语

随着新技术革命的到来，世界开始进入信息智能化时代。我们在利用信息的过程中，首先就是要获取准确可靠的信息。对于安防行业，提前获悉危险信息并及时反应是至关重要的，而与物联网融合形成智能化的应用，将有利于推进智能化安防的发展，构建完善的智能化安防体系。总而言之，基于物联网的智能化安防是不断发展着的，本次研究讨论了智能化安防和物联网的概念及其设计理念，对于现今的家庭厨房安防提出了一些探索性的创新，为智能化安防的研究提供了一个新方法。虽然本安防系统在实验室通过了测试，但是对于产品化的完全智能还有一定的距离，在软件的设计与硬件拓展方面还应该结合实际设计智能化安防的功能进一步的完善。

参考文献

[1] 董健.物联网与短距离无线通信技术 [编著]. 2012年版

[2] 李晶晶.安防系统技术与应用[J].中国新技新产品. 2014（23）

[3] 董艺杰 . 基于云平台的物联网可信接入安全分析 [J]. 信息通信，2019（1）：277-279.

作者简介：

李娜，女，山东协和学院，网络工程18-01班学生。

吴永安，男，山东协和学院，网络工程18-01班学生。

刘莉，女，山东学和学院，副教授。