智能家居创新安防系统

摘要随着人们防盗意识增强，设备的需求量日益增大。报警系统也倾向智能化、集成化发展。本智能家居防盗系统，设计采用STC12C系列单片机作为主系统的控制核心，达到对防盗模块进行监控和管理目的。同时本系统的GPRS模块SIM300可随时启动电话通信功能，实现远程报警。远程操控者可以通过电话实现对系统的远程控制，对受控区域远程监控管理，从而保护家居财产安全及个人隐私。

【关键词】STC12C防盗远程控制家居安全

1 研究背景

智能家居，亦称智能住宅，英文Smart Home，是将家庭相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置，通过总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理。

智能住宅的概念起源于美国，其在美国的发展也是最为迅猛的。随后欧洲、韩国、日本、新加坡等国家住宅智能化也飞速发展。

据中国住宅与城乡建设部数据显示,中国有建筑总面积400多亿平方米,每年新增建筑面积20多亿平方米,预计到2020年新增建筑面积约300亿平方米,达到700多亿平方米。随着住房面积的增加，智能家居面临的机会也在加大.据权威部门，预测到从2012-2015年,建筑智能行业产值将保持20%以上的增长速度,到2015年将达到1345亿元的产值。

2 系统功能及总体设计方案

（1）一键布防：可以通过手机控制安防系统的状态；

（2）危险检测：通过红外热释电传感器、微振动传感器、火光传感器、烟雾传感器等检测家居常见的危险状况；

（3）报警系统：当检测到异常情况时，通过SIM300模块进行手机提醒，并立即拉起警报；

（4）显示模块：系统外置一块液晶显示屏用作系统工作状态的信息显示。本系统的核心SIM300无线通信技术以控制安防系统的状态，当遇到异常情况时,通过手机通知的方式告诉房主，并启动报警系统。本产品配有液晶屏显示，方便用户观察当前安防状态。

3 技术分析及创新

3.1 GPRS通信模块

在设个产品设计中GPRS通信模块采用的是SIMCOM公司的推出的三个频段设计的GSM/GPRS模块SIM300，适合于开发GSM/GPRS等相关无线应用产品，应用及其广泛，现在很多高科技产品都有它的身影，常见的如我们的手机，刷卡付现的无线POS机，还有一些应用如无线MODEM卡，无线数据传输业务。

SIM300模块具有一套标准的AT命令集，包括一般命令、呼叫控制命令、网络服务相关命令、电话本命令、短消息命令、GPRS命令等。而在本系统的设计中SIM300模块与GPRS模块的互相通信是通过串口COM端口连接，通过处理其AT命令，来实现系统与模块的数据传输。

3.2 主模块

SIM300接口电路板，排布了所需基础电路，安装了供电电源装置,电平转换器等。接口电路板可以实现SIM300的无线通信，从而达到与手机无线接收端互相通信的功能，接收呼叫以及短信的接收发送，通过串口通信控制，判断AT命令，确定是否有电话及短信。整体的主控由CPU完成，当CPU对收发的信息进行分析及完成处理后，会做出相应的应答和接下来的处理命令。

3.3 无线通信模块

为了使该系统很方便的应用在当前的各类家居中，系统中的防盗报警单元与主控CPU之间的通信采用无线方式。模块选择当前应用较为广泛的nRF24L01通信模块。该模块是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz~2.5GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

本系统中模块通过4线SPI通信方式与系统CPU进行数据通信。各种传感器模块将探测信号输出至无线通信子模块，由子模块的nRF24L01通过无线方式与主控CPU之间完成信息交换。无线传感器探测通信子模块采用锂电池单独供电，可以方便的放置在距离主机较远的家居门窗等位置，使该系统的实用性大大增强。

3.4 防盗报警模块

本产品的报警模块采用红外线的热感知系统，通过传感器对屋内的温度变化做出反应，发送信号给主控端，主控端即CPU进行分析处理，发出下一步的处理命令。从而告知远程的屋主，及时报警。

3.5 创新之处

（1）无线控制:与有线控制相比，在任何移动通信网络覆盖范围内都可以通过手机进行远程控制，解决布线难问题。而且，采用手机无线控制方式，可以节省大量布线资源及线路老化维修等问题的烦恼，具有明显的优势。

（2）传感器控制：相比于红外遥控必须进行光信号直线传输，控制距离有限且受障碍物的限制。基于SIM300的无线控制装置突破空间距离的局限性，且不必单独制作红外遥控器，仅需在我们常用的手机上编辑一条短息指令即可轻松遥控。

4 市场前景分析

随着科技进步，盗贼作案的手法日益翻新，许多高性能的锁具被攻破，用时不到20秒。然而，安防意识薄弱和防盗报警手段的落后，给不法分子带来可趁之机。据警方一份调查显示，只有不到10%的家庭安装了防盗报警器械，其中很多也因年久失修，维护不当，多数常常发生误报和漏报。

在国家“十二五”发展规划中，将安防规划单独列明，明确指出要“加强公共安全体系建设。适应公共安全形势变化的新特点，推动建立主动防控与应急处置相结合、传统方法与现代手段相结合的公共安全体系。”预计到“十二五”末期，我国的安防产业规模将实现翻一番的总体目标。

同时，随着3G技术的迅猛发展与广泛应用，通过有效的信息传输，将家庭安防、智能控制系统高度集成，为家庭用户提供高技术的智能化手段，以实现快捷、高效的超值服务。随着物联网时代的到来，云计算的崛起，智慧城市的建设，人们对智能家居的立场也从最初的观望转到逐步接受并体验、使用的阶段使智能家居系统由观念认知转化为现实的具体项目。可见，智能家居正在构成一种新兴的产业，有着广大的市场需求动力。

参考文献

[1]张宏亮.基于GSM的智能家居控制系统设计[J].科技致富向导,2011(11).

[2]邓富,郑晓军.M2M技术在智能家居中的应用[J].数字社区&智能家居,2008(11).

[3]曹淑宽.基于SIM300的无线LED显示屏控制系统设计[J].现代计算机(专业版),2011(17).

[4]SIM300C hardware AN_V1.06.pdf SIM300C_SEPC.pdf.SIM300C-EVB_UGD_ V1.01.pdf.

作者简介

李喜乐（1992-），女，吉林省长春市人。西南交通大学通信工程专业在读学生。

杨润耀（1993-），女，河北省高邑县人。西南交通大学 通信工程专业在读学生。

刘志文，男，湖北省人。西南交通大学通信工程专业在读学生。

作者单位

西南交通大学四川省成都市610000