楼宇防火防盗报警系统的方案设计书蒋民心Word文档格式.docx
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唐林建
填表时间：
2013年5月
重庆邮电大学移通学院教务处制
重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目楼宇防火防盗警报系统的设计
学生姓名蒋民心系别电子工程系专业电子信息工程班级01120903
指导教师胡继志职称副教授联系电话
教师单位重庆邮电大学移通学院下任务日期__2013_年_1_月__5_日
主
要
研
究
内
容
、
方
法
和
求
进
度
计
划
主
参
考
文
献
指导教师签字：
年月日
教研室主任签字：
年月日
备注：
此任务书由指导教师填写，并于毕业设计（论文）开始前下达给学生。
摘要
在社会信息化进程日益发展的今天,信息技术已渗透到人类生存、活动的各个领域,在建筑领域,人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境不仅要求舒适健康、安全可靠、高效便利,同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。
因此,将智能化引入住宅小区已成为一种趋势,并且在智能化住宅的家庭智能管理系统中对防火防盗报警进行监控已经成为民用建筑领域向信息化和网络化发展的一个重要组成部分[1]。
本文介绍了住宅智能化中的防盗防火报警系统。
住宅防盗防火报警系统是将防盗防火功能结合到一起，同时完成盗情和火情的检测，并且实现自动报警功能。
其中盗情检测由红外探测与微波探测器构成的双鉴探测器完成，而火情检测由光电感烟探测器，温度探测器和一氧化碳探测器集为一体的复合式火灾探测器完成。
当防盗探测器或防火探测器检测到险情的时候，向单片机发出中断申请，再由单片机控制报警电路，实现自动报警。
本系统具有密码识别功能，只有通过键盘输入正确的密码才能控制系统的开闭。
密码并不是唯一的，可以修改以及更换。
本系统还配置了备用电源以及具有断电和掉线自诊断功能，增强了系统的安全性和稳定性。
此外系统还从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，能够让系统可靠的完成工作。
时代在发展，社会在进步，人们对生活质量的追求也在日益增长，特别是住宅方面，不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求，智能住宅的安全防范系统也应运而生。
现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了住宅的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。
【关键词】防火防盗传感器智能报警系统
ABSTRACT
Withtherapiddevelopmentofcomputersandinformationtechnology,intelligentalarmsystemisintroducedintohospital,anditsdevelopmentisrapid.Inthispaper,softwaredesignofanintelligentalarmsystemisintroduced,themaincontrolmodule,keyboardmodule,temperaturemoduleandchangepasswordsmodulearedesigned.Interruptedapplicationsofeachmodulearecontrolledbythemaincontrolmodule,MCUcommunicatedwiththeoutsideworldismadebythekeyboardmodule..Usercanchangepasswordsatanytime.TheadvancedClanguagebasedonMCUisadoptedtodesigninthissystem,andtherelativeflowisshowedinthispaper.
Thispaperintroducestheresidentialintelligentburglarfirealarmsystem.Residentialanti-theftfirealarmsystemiswillanti-theftfirepreventionfunctiontogether,finishatthesametimethestolenfeelingandfiredetection,andrealizetheautomaticalarmfunction.Onestolensentimentdetectionbyinfrareddetectionandmicrowavedetectorconstitutesdoublejiandetectorcomplete,andfiredetectionbylightsmokedetectors,inductancetemperatureprobeandcarbonmonoxidedetectorssetsacompositefiredetectorcomplete.Whentheburglardetectorsorfiredetectordetectdangertothemicrocontroller,application,againbyissuedinterruptmicrocontrollercontrolalarmcircuit,realizetheautomaticalarm.
Thissystemhasapasswordrecognitionfunction,itisonlythroughthekeyboardinputthecorrectpasswordcanopenandcloseofthecontrolsystem.Thepasswordisnottheonly,canmodifyandreplacement.Thedevelopmentoftimes,socialprogressandpeopleinthepursuitofqualityoflife,especiallyingrowing,notonlyhopetohavehousecomfortable,warmth,andtheresidenceofsecurity,intelligence,etcalsoputforwardhigherrequest,intelligentresidentialsafeguardsystemalsoarisesatthehistoricmoment.Nowmanyvillageinstalledintelligentalarmsystem,thusgreatlyimprovethesafetydegreeofresidence,effectivelyensuringresidents.Personpropertysafety
【Keywords】anti-theftfireSensorsIntelligentalarmsystem.
前言
随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，人类开始迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会，人们对工作、生活等环境的要求也越来越高，开始出现了诸如智能化仪表、智能化家电、智能化汽车、智能化小区等具有不同智能程度的产品、设备、工具甚至工作环境和生活环境，并且呈现出高速发展的趋势。
伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史趋势。
其中正在兴起的智能小区建设热潮，反映和适应了国际社会信息化和智能化的发展要求，是21世纪的新概念住宅。
目前住宅小区应实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范系统自动化监控管理；
住宅的火灾、有害气体泄漏实行自动报警；
火灾报警系统应是以烟、温及可燃气体等探测器为主体；
防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器；
系统应能与计算机安全综合管理系统联网；
计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。
基于此项规定，住宅防盗防火系统实现智能化势在必行。
主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。
如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。
当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。
被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。
物理学上告诉我们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。
而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。
红外线报警器对温度敏感,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发反警。
本文所要介绍的住宅防盗防火报警系统，正是在智能化住宅蓬勃发展的背景下，为了满足用户对安全的强烈要求而设计并开发的。
系统的首要任务是根据住宅小区的类型、使用功能及防护风险等要求，通过运用多传感器探测、及单片机控制，数据通讯等技术形成智能报警系统，达到保障小区用户生命和财产安全的目的。
第一章防火防盗警报系统概述
第一节防火防盗警报系统在国内外的发展
在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用已渗透到人类生存、活动的各个领域，在医院方面，防火防盗不仅要求安全可靠、高效便利，同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。
因此，在医院的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，我们称之为技术防范。
现代安防监控系统已有了新的概念，通常称为安全自动化SAS（SecurityAutomationSystem），并与防火自动化系统FAS.（FireAutomationSystem）共同构成智能建筑系统最底层的系统。
目前国外发达国家已逐渐形成一个集安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。
安全技术防范行业真正形成行业规模是在第二次产业革命中即1950年—1971年，首先在美国、英国等国家形成，像ADEMCO（安定宝）、VICON（维康）、CHUBO（集宝）、AMERICADYNAMIC（A.D）等。
60年代视频图像技术、70年代计算机数字技术。
80年代生物识别技术以及90年代国际互联网技术的应用，使安防行业得到快速发展。
西门子楼宇科技公司针对医院建筑安全防范的实际情况，充分结合医院本身的情况，最新推出了GuanoEasy新型安全防范系统[10]。
GuartoEasy将视频监控、音频对讲监听、防盗报警（有线或无线连接方式）、火灾探测、危险气体探测等多种警告方式（声光，无线，拨号）结合起来，对医院进行全方位的安全防范。
GuartoEasy采用总线式结构，符合安防系统的暴露线路最短的原则。
通过适配器可以接入各种信号（电压，触点等），可以连接防盗探测器、震动探测器、气体探测器、火灾探测器、紧急按钮、门禁触点等各种探测器，能够适应各种情况。
在线路上，可以接入中继器实现探测线路的延长，从而更好的适应环境。
就智能建筑中的火灾报警而言，目前出现的大型组合火灾报警系统或智能火灾报警系统，一般是根据灾前检知的光、热、烟、气、味等个别异常或是否达到某种阈值来做出判断的多阈值系统，多传感元件火灾探测器是智能型的装置，使用三种不同类型传感元件的探测器记录模拟量的火灾参数，并将这些模拟量转换成数字信号，然后，探测器利用数值算法判定是否存在火灾危险。
现在世界各国都在致力于研究和开发能早期预报火灾的火灾探测方法和设备，如利用神经网络所具有的自学习和自适应等特点，就可组成智能火灾探测系统，提高火灾探测系统的检出率，增进系统的可靠性[2]。
在我国，医院安全防范报警系统己成为智能医院中实现安全管理的重要系统。
根据我国的规定，安全防范报警系统主要包括电视监控、防盗报警、求救求助、有毒气体泄漏报警、消防报警等内容。
该系统是一种比较完善的安全防范系统，通过在可视对讲的基础上，不断扩展主机功能，增设室内分机用于接收室内各探测器的报警信号。
室内分机有多个探测器接口，可接收感烟探测器、温度探测器、红外及微波探测器、有毒气体泄漏探测器等传来的报警信号。
与国外相比，我国智能医院安防系统有很大的差距。
现在一般医院的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门，虽有一定的防盗作用，但在灾害发生的情况下，逃生就比较困难。
另外，医院安全措施不足，安全防范系统也急需普及。
在我国，以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头形成了一股智能化医院热。
目前，公安部、建设部均要求智能医院必须具有安防系统。
可以预见，智能建筑将成为21世纪建筑业的发展主流。
特别是在我国，随着人们生活水平的日益提高，各种建筑是否智能化，安防系统是否完备、可靠，将成为评价建筑的重要指标。
第二节防火防盗警报系统的前景和趋势
随着社会的发展，农村城镇化和人员流动性增大，社会治安状况更趋复杂，因此作为社会的基本单元“安全防范问题就显得尤为重要。
传统的机械式（防盗网、防盗窗）家居防卫在实际使用中暴露出一些明显的问题，如：
影响楼房美观，市容整洁；
影响火灾救援通道；
给犯罪分子提供了便利的翻越条件；
时间久了会有高空坠物的危险等。
所以作为新一代的智能安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。
另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。
因此，小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备工程中。
第二章系统的总体设计方案
第一节智能报警系统的总体设计方案
家庭智能防盗防火报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况，根据我国智能化住宅建设的实际情况，为满足新时期居民的居住要求，并充分考虑其经济性和可靠性，能真正实现智能化报警的要求来确定的。
本课题从智能报警系统的简单、可靠、低成本等方面进行研究和设计。
这里涉及到智能报警系统的功能、可靠性以及在使用过程中是否简单方便、便于编程等一系列的问题。
经过长期调查研究，从技术上认真分析，认为需满足下列技术要求，方能实现功能完善、操作方便、经济可靠这些主要目标：
①能够实现无线报警信号的发射与接收；
②控制器能够通过探测器检测警情，而且灵敏度要高，误报率要低；
③控制器可以实现自动模拟摘挂机功能；
④通过DTMF自动拨号，语音报警；
⑤能够进行设置密码校验。
系统开关机采用密码控制且允许修改密码，防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性；
⑥能够预存用户报警电话号码等关键数据，并可以修改；
为此采用以下技术措施，实现上述目标：
①断电保护。
断电后，由备用电池给系统供电，保证系统能够正常工作；
②各种警情信号在室内，通过无线的方式和报警主机之间进行数据传输；
③采用公用龟话线作为信息传输媒体，充分利用电话线路的优势，成本大大降低，同时简化了设计，提高了可靠性；
④传送报警信息用语音方式。
语音简短明确，可在电话机上收听，使用方便；
⑤使用看门狗电路，死机后能自动恢复正常运行；
⑥采用电话断线检测电路，在电话线被破坏后现场警报；
单元模块的功能如下：
各前端探测器/传感器完成对家庭住宅里不同探测区域内的各种灾情发生前的各种参数（如人体热释电红外信号、火灾烟雾浓度）的可靠监测工作，所谓无线式智能报警系统，就是采用高可靠性的，性价比较高的无线式智能传感器，它将数据采集、A＼D转换、比较判断等功能集成在一体，输出报警开关量，即只有实际参数达到用户设定的报警值时，才输出报警开关信号和探测器编号，然后通过无线传输的方式送给自动报警器主机。
自动报警主机的核心器件是单片机，它是整个系统的“心脏”，由它来接收报警信号并控制、协调各功能模块的正常工作，考虑到系统的功能和经济性等因素，用的是当今流行的性价比较高的AT89C51单片机[5]。
输入输出设备包括键盘、显示、报警蜂呜器、按钮或开关、各类指示灯等。
键盘用于用户密码的输入、修改、预存电话号码的输入等，报警蜂鸣器和各类指示灯用于声音报警和系统不同工作状态的指示，按钮或开关用于系统电路调试工作或～些用到手工触发的场合。
考虑到系统使用对的安全性和保密性，特设计了密码控制电路，只有通过密码验证后才能来控制系统的运行和停止。
图2.2住宅防盗防火系统总体框图
E2PROM中存储系统的一些原始参数、重要数据（预存电话号码、系统密码等）。
拨号电路主要采用MITEL公司的编／译码集成芯片MT8888来完成电话号码的发送、配合单片机完成电话线上各种信号音的监测等工作。
语音电路采用美国ISD公司的高保真录放一体化语音芯ISDl420来完成报警时进行语音提示的预存工作，根据警情的不同进行相应的提示语音录存。
第二节系统的基本工作原理
报警探测器安装在用户家里需要防范的部位，例如门窗、厨房、卧室等，报警主机放在家里比较隐蔽的区域。
在通常情况下，监控器是处于休眠状态，当用户要出门，家中没人时，用户可以通过键盘启动监控器，监控器接到用户命令后，等待一个肘闯（如3分钟），让用户启动监控器后有足够的时间离开住宅，该时间过后，监控器会启动探头，此时监控器处于真正的布防状态，只要有人在探头检测范围内经过，而他又不能在规定的时间内输入正确的密码进行撤防，报警探测器立即向自动报警主机发出报警信号，接到警情事件后，自动报警主机立即进行确认（多次巡检中断信号），确认无误后，从E2PROM中读出相应的报警电话号码。
通过双音多频拨号芯片自动拨打用户预先设置好的报警电话号码（如手机号码，办公室号码）进行远程拨号报警，待对方摘机后，启动语音电路，将预先录制好的语音信息通过电话线传给对方，通知对方发生警情，如果对方没有摘机，就连续拨打三次，并进行现场警铃报警[3]。
第三章用户端探测器的设计
第一节防盗探测器电路设计
一、防盗探测器
防盗探测器是由热释电红外探测器与微波探测器组成的双鉴探测器，较之以往的红外或微波单信号探测器，其误报率明显下降，原理示意图如图3.1所示。
图3.1双鉴探测器原理示意图
热释电红外线（PIR）传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。
是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。
它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。
将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。
热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出[14]。
人体辐射的红外线中心波长为9--10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2--20um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7--10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而输出电压信号[11]。
热释电红外探测器电路采用的器件包括红外探测器专用芯片—红外传感信号处理器BISS0001、热释电红外探头RE200B（传感器）及一些外围元件（电阻电容）。
它的正常工作电压是+4.5V（工作范围可在3V到5V之间）。
当热释电红外探头接收到人体发出的红外线后，经过内部转换，输出一个微弱的低频电信号到BISS0001芯片的第一级运算放大器IC1的同相输入端（14脚），对信号进行放大预处理，然后由电容耦合给第二级运算放大器IC2，对信号再次放大，同时将直流电位抬高到VM。
再经内部的两个电压比较器（IC3,IC4）构成的双向鉴幅器，检出有效触发信号VS去启动延迟时间定时器（只要有触发信号VS的上跳沿则可启动延迟时间定时器）。
IC6是一个条件比较器，当输入电压VC<
VR时，IC6输出为低电平，封锁了与门IC7,禁止触发信号向下级传递。
当VC>
VR时，IC6输出为高电平，则打开与门IC7，此时，如果有触发信号VS的上跳变沿到来，将启动延迟时间定时器，同时V0脚（2脚）输出高电平信号，经与门后送单片机进行报警处理，此时探测器进入延时周期，延迟与封锁时间为几秒钟。
该设计输出为脉冲信号，当有移动物体进入探测范围以内时，输出端电平由低电平跳变至高电平，可实现检测并报警。
二、微波探测器
微波探测器是继超声波，激光，红外和核辐射等传感器之后的一种新型的非接触式的传感器，用于探测在防范空间内的任何运动物体。
微波探测器可靠性强，无光亮和热源的要求，探测环境要求低。
报警探测器是用来探测入侵者的入侵行为。
需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的点、线、面，甚至是整个空间。
探测器由传感器和信号处理器组成。
在入侵探测器中传感器是探测器的核心，是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量（电压、电流、电阻等）。
信号处理器的作用是把传感器转化的电量进行放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。
第二节防火探测器电路设计
本次设计中的防火探测器是由光电感烟探测、温度探测和CO探测构成的复合型火灾探测器。
多传感器设计思想解决了传统防火探测器一直存在的误报率高的问题，增强了火灾探测的可靠性。
一、光电感烟探测器
光电感烟探测器也是点型探测器，它是利用起火时产生的烟雾能够改变光的传播特性这一基本性质而研制的。
根据烟粒子对光线的吸收和散射作用，光电感烟探测器又分为遮光型和散光型两种。
一般的点型光电感烟探测器属于散光型的，线型光束探测器是用的遮光型的。
工作原理：
光电感烟火灾探测器的工作原理是一感光电极处于激光照射下发生电信号，当火灾烟雾遮蔽激光时，电极失电，发出报警信号。
光电感烟探测器点型光电感烟探测器的红外发光元件与光敏元件（光子接收元件）在其探测室内的设置通常是偏置设计。
二者之间的距离～般在20-25mm．在正常无烟的监视状态下，敏元件接收不到任何光，包括红外发光元件发出的光。
在烟粒子进入探测室内时．红外发光元件发出的光则被烟粒子散射或反射到光敏元件上，并在收到充足光信号时，便发出火灾报警，这种火灾探测方法通常被称做烟散射光法。
点型光电感烟探铡器通常不采用烟减光原理工作。
因为无烟和火灾情况之间的典型差别仅有0.09%变化这种小的变化会使探测器极易受到外部环境的不利影响[15]。
线型光束感烟探测器通常是由分开安装的、经调准的红外发光器和收光器配对组成的，其工作原理是利用烟减少红外发光器发射到红外收光器的光束光量M判定火灾，这种火灾探测方法通常被称做烟减光法。
线型光束感烟探测器同点型光电感烟探测器相比，虽然有其独特的优越之处，但从现有的实用型式和方法来看，仍有
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