基于无线网技术的区域家庭防盗报警系统设计

　　本系统利用单片机控制技术、无线传感器网络技术和GSM移动通信技术，实现一种具有联网功能的智能防盗系统。该系统采用GSM移动通信技术，可以使小区安防人员和用户及时收到报警信息，在第一时间赶赴现场，从而使用户损失降到最低。采用无线数据传输方式，可以轻松组网。报警网络可大可小，小到家庭独立使用、小区组网，大到地区组网。采用无线数据传输方式，不需要重新布线，可随意放置监视探头，非常适合小区及家庭使用。

1 智能防盗报警系统工作原理

　　智能防盗报警系统主要由4部分组成：无线防盗报警探头、家庭主机、小区主机、地区主机。

　　无线防盗报警探头一般安装在用户住宅的窗户上，其外形小巧美观，可以直接贴在窗户上。防盗报警探头通过对振动和红外热源的双重探测原理，确认盗贼的入侵。当发现警情后立即启动自身声光报警，震慑入侵者，同时通过无线数据传输方式将报警信息传送给家庭报警主机。家庭报警主机立即将报警信息通过短信的方式发送到用户手机、小区或地区的报警主机，同时可启动大功率的室内声光报警装置，阻止进一步的侵犯行为。

　　(1)无线防盗报警探头

　　采用振动传感器和红外热释电传感器双重监测原理确认盗贼存在，保证了报警的准确性。该探头采用低功耗设计技术，功耗低，使用纽扣电池供电能够工作一年以上。每一个无线防盗报警探头均有唯一ID号码，可以与其安装的实际位置进行匹配。通过用户主机可以随时修改这些位置设置，用户可以通过报警短信收到报警的精确位置(具体到用户住宅的窗户位置)，便于通知相关人员尽快到达事故现场。

　　(2)家庭主机

　　可以发送报警短信，而且在居室内启动声光报警。预留大功率的电磁继电器，可以驱动其他家电进行报警等动作。报警对象可以进行分组管理(家人、朋友、保安等)，以便根据优先级通知最近人员尽快到达事故现场，减小用户损失。

　　(3)小区主机和地区主机

　　主要是根据报警短信内容识别报警所在位置。根据报警短信内容查询地理信息识别系统，尽快派出最近的安保人员到达事发现场。小区主机和地区主机有用户注册管理功能，管理本辖区的人网用户群，同时通过数据库系统管理报警日志。

2 智能防盗报警系统设计方案

　　2．1 无线防盗报警探头设计方案

　　无线防盗报警探头安装于居室的各个窗户上，体积小巧，功耗低，可直接贴在窗户上，当发现盗贼入侵时可以独立声光报警，并发送无线报警信号到家庭主机。硬件结构如图1所示。

无线防盗报警探头

　　(1)低功耗设计

　　无线防盗报警探头采用纽扣电池供电，需要低功耗的处理器。本方案选用Atreel公司的ATtiny44处理器。ATtiny是Atmel公司的低功耗系列产品，ATtiny44具有3种可单独选择的低功耗休眠模式，使ATtiny44在电池供电设备上有良好的表现。应用软件可在需要时调整系统时钟频率以达到最佳功耗性能，例如在系统闲置时调慢微处理器部分模块的时钟频率。利用AVR Power Stop System，用户停止使用微处理器时可以关闭定时器、ADC等能耗模块，ATtiny44在掉电(PowerDown)模式下耗电量还不到10O nA。要求无线传感器的体积尽可能小，以便安装，ATti-ny44小巧的封装也使得整个无线传感器体积大为缩小。ATtiny44平时工作在掉电状态下，为功耗最小模式。当有报警信号时处理器从中断中唤醒，判断是否为盗贼入侵，如果不是则重新回到掉电模式，如果是盗贼入侵则启动无线发射模块发射无线报警信息。

　　(2)红外热释电传感器

　　在自然界，任何高于绝对温度(-273 K)的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外波长是不一样的，红外波长与温度相关，而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。人体都有恒定的体温，一般在37℃左右，会发出10 mm左右特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。被动红外探头的传感器包含2个串联的热释电元件，2个电极化方向正好相反，环境背景辐射对2个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，此时探测器无信号输出。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经检测处理后就能产生报警信号。

　　(3)无线发射模块

　　无线传感器的无线发射模块选用的是Chipcon公司的CCll50单发芯片。CCll50具有丰富的频率资源，需要极少的外部元件。CCll50具有休眠状态，在没有报警信息的时候，可以将其设置为休眠状态，减少电池的电量消耗。当有报警信息时，无线发射模块被唤醒，发射报警信号完成后无线发射模块关闭。

　　2．2 家庭主机设计方案

　　家庭主机是整个家庭智能防盗报警系统的核心，其自身既可以在收到报警信号后独立报警，驱走盗贼，还能发送报警短信到小区主机和地区主机，通知安防人员尽快到来。家庭主机硬件结构如图2所示。

家庭主机硬件结构

　　(1)无线收发模块

　　家庭主机采用Chipcon公司的CCllOO无线收发芯片，该芯片可与CCll50单发芯片匹配使用，具有丰富的频率资源，接收灵敏度高，完全可以满足室内无线传感器信号的接收任务。当接收到无线报警信号后，CCll00将接收到的数据传输给单片机，单片机对数据进行分析，然后发出声光报警和短信报警信息。