小区智能红外探测报警系统

摘 要： 设计一种基于无线传感网络技术的小区智能红外探测报警系统。采用热释电红外传感器探测人员非法入室，利用无线传感网络技术将报警数据传送到小区值班室。给出了系统实现方案，设计了报警节点、报警主机、报警服务器和值班室监视软件。实验结果表明，系统运行良好，能够实现实时报警。

关键词： 红外探测； ZigBee； 报警系统； 无线传感网络

中图分类号： TN219?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）15?0130?03

Alarm system of intelligent infrared detection for housing estate

WANG Yan1， LI Wei2， ZHANG Rui3

（1. School of Computer and Information Engineering， Tianjin Institute of Urban Construction， Tianjin 300384， China；

2. Department of Overseas New Business Development， Guilin NEC Wireless Communication Equipment Co.， Ltd.， Xi’an 710075， China；

3. College of Electronic Information and Automation， Tianjin University of Science and Technology， Tianjin 300222， China）

Abstract： An alarm system of intelligent infrared detection based on wireless sensor network technology was designed for housing estate. The pyroelectric infrared sensor is used to detect illegal burglary， and then the alarm data is sent to the duty room by wireless sensor network technology. The scheme of system implementation is given. The alarm node， alarm host， alarm server and monitoring software in duty room were designed. Experimental results show that the system is running well， and can realize real?time alarm.

Keywords： infrared detection； ZigBee； alarm system； wireless sensor network

0 引 言

随着人们对于安全问题变得日益关注，促使了全球安防设备市场的不断增长。我国正处于社会急剧转型期，治安状况令人担忧，对安防设备的需求也因此日益高涨。

红外探测技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛的应用[1?2]。由于它是不可见光，因此用它作监控防盗报警器，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干扰能力强。其中被动式热释电红外探测器具有价格低廉、技术性能稳定等特点[3]，采用被动式热释电红外探测器感知人体信号，隐蔽、可靠、便宜且抗干扰能力强。无线传感网络中的ZigBee技术是一种新兴的短距离无线技术标准，面向家庭、工业自动化、智能控制等领域，它具有低成本、低功耗、低复杂度的优点，工作在2.4 GHz免许可的ISM频段[4?6]。ZigBee技术的特点符合报警系统的集成化、网络化和智能化的发展趋势，而且无线系统的方便易用同样是报警系统未来的发展趋势。

综上所述，本文提出一种小区智能红外探测报警系统，通过红外信号采集来感知人体信号，通过基于ZigBee技术的无线传感网络实现报警信息的传送。

1 系统方案

红外探测报警系统如图1，图2所示，主要包括两部分：用户端报警部分（住宅），报警服务器（小区值班室）。

系统主要功能包括：监测区域中的红外探测器快速准确地检测到异常状态，经确认后无线发送给报警主机。主机接收到信号后进行识别，现场立刻发出警报（声光报警或其他方式）并在显示屏上显示报警防区和警情。若家中有人，可在计算机上输入密码进行现场解警，如限定时间内无人解警，主机将自动进入后续处理部分。报警主机上的ZigBee无线模块通过小区内布设的无线传感网络将数据无线传送到小区值班室的服务器。值班人员可以通过监视软件进行小区安全监视，一旦报警，监视软件上将显示报警地点的门牌号码和警情，保安可以立即出动解除警报或进一步向公安机关报警，将住户的生命财产的损失降到最低。

图1 系统框图

图2为住宅系统框图，主要包括ZigBee终端、ZigBee路由设备、探测器、报警主机。住宅内部各监测区域的报警数据通过本区域内的ZigBee终端传送给报警主机上的ZigBee路由设备转发至小区值班室服务器。监视区域采用了被动式红外探测器，包括门窗、阳台、室内客厅、卧室等，可进行移动人体的探测，报警主机可进行现场声光报警。

图2 住宅系统框图

2 报警系统节点设计

2.1 报警节点设计

报警系统的硬件原理是将红外探测器的输出端和发射模块连接起来，并进行相应的电路设计，原理框图如图3所示，采用两节电池供电。红外探测部分采用RE200B热释电红外探测器，并前面加上菲涅尔透镜，以增加探测距离，放大电路则采用BISS0001，硬件连接方法如图4所示。发光二极管采用闪烁发光二极管，使其高电平就进行闪烁报警，以利于用户、保安员发现报警。喇叭采用5 V长音型，使其通电就能发音，虽然声音刺耳，但更利于发现报警。密码采用键盘输入。ZigBee模块选用TSZ?CC2430通信模块。

2.2 报警主机设计

报警主机如图5所示，报警节点具有报警显示功能。ZigBee模块选用TSZ?CC2430通信模块，经RS 232接口连接到PC机，PC机完成对一套住宅的监视。

图3 报警节点设计框图

图4 红外探测器应用电路图

图5 报警主机

2.3 报警服务器设计

报警服务器如图6所示，ZigBee模块选用TSZ?CC2430通信模块，报警服务器将TSZ?CC2430接收到的用户报警信息通过RS 232接口上传至PC主机，PC机上的监视软件实时显示小区住宅的报警信息。

图6 报警服务器

3 值班室监视软件

监视软件在Visual Basic 6.0环境下设计，Visual Basic是微软公司推出的可视化开发工具[7]。具有简单、易用、可视化、面向对象、部件技术、事件驱动等一系列特性。该监视软件主要包括小区和用户住宅报警信息部分。

对于小区报警设计，主要考虑软件的使用环境及其人性化的要求。由于保安员在保安室主要的职责是在住宅报警时及时拨打报警电话，因此应直观地将住宅报警信息反映到监视软件界面上。同时考虑到保安员想得到住宅具体的报警位置，设计按钮以方便保安员的使用。

用户状态分为四种，分别为：未连接状态：矩形控件显示为灰色；打开状态：矩形控件显示为绿色；报警状态：矩形控件显示为红色；关闭状态：矩形控件显示为黄色。

小区报警主界面显示如图7所示， A座101室有人进入，正在报警，实际的显示过程中报警的红色会闪烁；A座102室报警器处于关闭状态；A座103室，未与主机连接，可能出现功能异常。

图7 监视主界面

报警主界面将住宅号及其各节点的状态发送至住宅详细信息界面，住宅详细信息界面将接收的数据处理后还原至所需的节点状态信息，并从住宅详细信息界面中显示出来。

住宅详细信息界面见图8所示，此种状态表示在A座101室中，窗户1、3和门的报警节点都处于打开状态；而有人接近了窗户2，系统开始显示报警。

4 结 论

本文提出的小区智能红外探测报警系统方案成本低，开发方便，应用范围广泛，而且扩展性强，对系统进行改进后可实现家庭智能监控，楼宇照明的自动化管理等，具有很强的实用价值。

图8 用户住宅详细信息界面

参考文献

[1] 郑长风，程光伟，郭军.一种基于红外探测转无线报警监控系统[J].现代电子技术，2003，26（4）：84?86.

[2] 王燕，张锐.基于ZigBee 技术的果园防盗报警系统[J].湖北农业科学，2009，48（4）：971?973.

[3] 杨进松，王军利.一种热释电红外无线报警器设计[J].现代电子技术，2012，35（15）：34?36.

[4] 李文仲，段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[5] 汪银芳，马世伟.一种基于ZigBee 的无线抄表系统研究与设计[J].测控技术，2013，32（1）：14?22.

[6] 朱萍，张长利，董守田.ZigBee 技术在水稻催芽监控系统中的应用[J].农机化研究，2013（1）：105?108.

[7] 冯宏伟，罗宏.基于VB的自动绘制立面图程序的设计[J].城市勘测，2012（1）：94?97.