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            文档作者: 赵勇1 宾中立2 刘利枚1 2        文档来源: 1.湖南商学院计算机与信息工程学院 2.湖南商学院新零售虚拟现实技术湖南省重点实验室,
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            更新时间: 2021年01月07日
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            www.chinaet.net 中国电工网 基于GSM ??榈募彝グ踩ㄗ爸蒙杓? 赵 勇1,宾中立2,刘利枚1,2 (1.湖南商学院计算机与信息工程学院,长沙410205;2.湖南商学院新零售虚拟现实技术湖南省重点实验室,长沙410205) 摘 要:针对传统家庭报警器设计繁琐、成本高等缺点,设计了一款以GSM ??槲诵牡募彝グ踩ㄗ爸?该装 置能够在分析各种传感器采集的数据后,将险情通过GSM ??榉⑺偷接没只?实现家庭安全防盗的远程控制. 关键词:GSM ???传感器;家庭安全警报系统 中图分类号:TP212.9  文献标识码:A DesignofHomeSecurityAlarm DeviceBasedonGSM Module? ZHAOYong1,BINZhongli2,LIULimei1,2  (1.CollegeofComputerandInformationEngineering,HunanUniversityofCommerce,Changsha410205,China;2.KeyLaboratory ofHunanProvinceforNewRetailVirtualRealityTechnology,HunanUniversityofCommerce,Changsha410205,China) Abstract:Inviewofthecomplicateddesignandhighcostoftraditionalhomealarmsdesign,ahomesecurityalarmdevice withGSM moduleasthecorewasdesigned.Afteranalyzingthedatacollectedbyvarioussensors,thedevicecansendthe dangerthroughtheGSM moduletotheuser??smobilephonetorealizetheremotecontrolofhomesecurityandantiGtheft. Keywords:GSM module;sensor;homesecurityalarmsystem 基金项目:感谢学生国家级大学生研究性学习和创新性实验计 划项目“基于GSM ??榧彝グ踩ㄗ爸玫纳杓啤?(201410554005);教育部人文社科基金(14YJCZH099);湖南省 哲学社科基金(12YBB145)”. 收稿日期:2018G07G19 作者简介:赵勇(1997—),研究方向为智能信息处理. 0 引言 随着科学技术的发展,日常生活中出现了各种各样的 防盗报警器.但绝大多数,制造工艺复杂、设计比较繁 琐、成本比较高,不适合人们日常生活的消费需求.早前 的家庭安全警报装置都是针对某个具体的安全隐患而进行 设计的,比如防盗门、红外线防盗报警器、火灾报警器 等.这些报警装置基本能满足一般需求,但它们功能比较 单一、无二次报警功能,性价比也不是很高[1].例如发生 匪情或者火情却无人在家时,单纯的警铃报警已经失去了 意义.随着互联网技术的不断发展,将家庭安全警报装置 进行区域联网,实用性将大大提高.GSM(全球移动通信 系统)报警系统采用无线移动网络及相关的数字处理技 术,以逐步应用于数据监测以及远程监控系统等.本文设 计利用GSM 无限移动通讯网络短信息数据传输平台,实 现了远距离方便、灵活的无线报警处理,解决了固定电话 或有线数据传输模式的局限性,做到全无线报警.设计中 使用各种传感器对可能出现的火灾、燃气泄漏、有人闯入 房屋等意外情况进行监测,然后通过GSM ??榻囟ǖ?报警信息发送给预定手机号码[2]. 1 整体硬件设计 1.1 系统设计原理 智能家庭安全防盗系统框图如图1所示,主要由单片 机???、GSM ???、温度传感器???、烟雾传感器模 块、红外??榈茸槌?可以实现当特殊情况发生时给户主 发送短信的功能.该系统采用STC89C52RC 单片机作为 主控制器,利用串口通信向GSM ??榉⑺虯T 指令,从 而达到给户主发送提示短信的功能. 图1 智能家庭安全防盗系统框图 Fig.1BlockdiagramofsmarthomesecurityantiGtheftsystem 1.2 系统的整体设计 系统整体电路图如图2所示,由STC89C52RC单片机 最小系统、GSM ???、传感器??閇3]组成.利用单片机 的I/O口传输信号,当传感器??橛行藕糯涓テ?时,单片机进行分析处理,通过P3.1和P3.2口与GSM ??榈腡_RX和T_TX引脚相连,把接收到的信息转化为 相应信号传给GSM ???然后让GSM ??榉⑺投绦鸥?主,提醒户主某个地方发生了异常,起到了家庭安全防盗 的作用. 12 电工技术 自动控制    图2 系统的整体电路图 Fig.2 Overallcircuitdiagramofthesystem 2 主要??榈牡缏飞杓?2.1 温度传感器???本设计采用的温度传感器是DS18B20测温???该模 块采用单总线的接口方式进行发送或接收信息,所以在单 片机STC89C52RC和温度传感器DS18B20之间只需要一 条连线.DS18B20有两种工作模式:外部供电模式;数据 总线供电模式.本设计所用的是外部供电模式,在该模式 下,DS18B20启动后将进入低功耗等待状态,当需要执行 温度测量和AD转换时,核心控制器单片机发出相应指令 完成温度测量和AD转换,DS18B20将产生的温度数据以 两个字节的形式存储到高速暂存器的温度寄存器中,然后 继续保持等待状态.在外部电源供电下,总线控制器在温 度转换指令之后发起“读时隙”, 从而读出测量到的温度数 据,然后通过总线完成与单片机的数据通讯[4]. 2.2 红外传感???设计采用QT30cm 对射式传感器作为红外传感器模 块.它属于一种对射式光电开关,没有遮挡时高电平,有 遮挡时低电平.对应地线和电源共在一起,红外传感器输 出接在单片机的P2.4口. 2.3 烟雾传感器???设计中所用的烟雾传感器是MQG2,该传感器具有信 号输出指示, 而且是双路输出(模拟量和TTL 电平输 出)[5].模拟量输出0~5V电压,浓度越高电压越高,电 阻值越低;TTL电平输出有效信号为低电平,即当输出低 电平时,信号灯亮,同时该传感器对液化气,天然气,城 市煤气均有较好的灵敏度,而且具有长期的使用寿命和可 靠的稳定性,还能快速响应恢复[6].因此非常适用于家庭 的气体泄漏监测装置,适宜于液化气、甲烷、丙烷、酒 精、烟雾等. 2.4 GSM ???SIM800C??槭且豢罡咝阅芨咝约郾裙ひ导兜腉SM/ GPRS??閇7](开发板).该??椴捎肧IMCOM 公司的工业 级四频850/900/1800/1900MHzSIM800芯片,可以低功 耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输.SIM800C模 块采用了电源防反接?;ず蚑VS电源?;に乇;ご胧? 有效提高??榈目煽啃?该??橥ü齌TL控制接口接入电 路和单片机相连,T_RX连接单片机的TX引脚,T_TX连 接单片机的RX 引脚,GND 连接单片机的GND 引脚, V_MCU连接单片机最小系统的电压5V或3.3V,这会让 T_RX 和T_TX 引脚电平逻辑与V_MCU 一致,若接的 5V,则T_RX和T_TX引脚逻辑电平为5V;同理,若接 的3.3V,则T_RX和T_TX引脚逻辑电平为3.3V.该模 块主要负责实现远距离报警发送短信的功能. 在该系统中,GSM ??橥ü谏柚米?通过发 送AT指令来实现发送短信的功能.其系统结构框图如图 3所示,首先进行串口初始化,获取波特率,发送字符串 “AT+CMGF=1”设置短信模式为文本模式,并发送“AT +CSMP”设置短消息文本模式参数,发送“AT+CSCS= UCS2”设置UCS2编码字符集,然后设置户主手机号码, 编写好所需的短信内容,最后发送“0x1A”,这样就可以通 过GSM ??槭迪侄绦疟ňㄖе鞯墓δ? 图3 GSM ??榱鞒掏?Fig.3FlowchartofGSM module 如: 发送“AT +CMGS=”003100380033003900300039 00340036003500310038\"\r\n”就可以设置户主手机号码为 “18390946518”.若家中的煤气突然发生泄漏,传感器检 测到信息, 就会给户主发送一条提示短信, 代码为 “7A7A6C1467095F025E38”, 编译过来就是“空气有异 ?!盵8],这时户主就须警惕,是否是家中煤气泄漏了,可 以提前做好防护措施. 3 系统的软件设计 系统流程图如图4所示,在开始部分,先对各个传感 器进行初始化,当各部分传感器相应产生信号变化(即收 集到了不同信息),然后将讯号传给系统的主控制核心模 块单片机STC89C52RC,经过中央处理器处理后,单片机 再向GSM ??榉⑺托藕?使得GSM ??楣ぷ?向预设好 的电话号码发送对应的短信,从而达到预警的目的. 图4 系统流程图 Fig.4Systemflowchart (下转第77页) 13 自动控制 电工技术    情况在再生器内不同位置安装多个支架.对多点热电偶进 行吊装,将多点热电偶从再生器顶部开口处送入再生器内 部,将法兰固定.小心地对热电偶进行弯曲,根据测点分 布图将热电偶夹紧在相应安装支架的环形支撑件的压板 上,再将热电偶的端部用耐高温卡子固定在需要测量的位 置上,需要注意的是热电偶的检测位置与容器壁的距离要 符合要求[2].完成安装后要对多点热电偶进行回路测试, 确?;芈烦┩?、组态信息正确才可以投用. 图2 柔性多点热电偶的安装支架 Fig.2SupportbracketofflexiblemultiGpointthermocouple 3 柔性多点热电偶的常见故障处理 再生器内部环境恶劣,条件严苛,多点热电偶经过长 期的使用难免会出现故障,下面介绍几种常见故障的处理 方法. (1)DCS上无示数.这种情况可能是由于设备的振动 导致热电偶接线柱处的线路接触不良甚至断路,也有可能 是中间接线箱或盘后接线断路,应分段检查,找出断路 处,将接线重新紧固.也有可能是热电偶损坏,这种情况 需要重新更换热电偶. (2)显示数值偏低.若发生这种情况可以检查一下补 偿导线在热电偶端是否接反,若接反应将正负极调转.也 有可能是由于多点热电偶接线盒内接线柱间进入铁屑或进 水生锈导致短路,应清理干净,将导线重新接好,同时保 证接线盒密封良好. (3)接线错误导致故障.由于多支热电偶的补偿导线 均接到一个接线盒内,易发生导线错接到其他热电偶上导 致示值错误的情况,故安装和维护时要做好标记,在多点 热电偶投用前要做好回路的联校工作,避免由于接线错误 导致故障. (4)热偶铠管泄漏、密封开焊等故障.由于多点热电 偶整体封装在再生器内部,且不易拆卸,再生器运行过程 中不能动焊,所以其中一部分发生损坏无法单独在线更 换,须停车、退料,将再生器清理完毕后进行检修或更 换. 4 结语 在催化剂再生装置中,再生器各床层温度是反应过程 的关键参数,柔性多点热电偶以其测点数量多、安装开口 少、响应速度快、可靠性好等特点实现了再生器床层温度 的安全、准确测量,保障了反应的有效进行,从而得到了 广泛的应用. 参考文献 [1]王京慧.多点铠装热电偶在加氢反应器床层温度测量中的应 用[J].石油化工自动化,2009(6):59G62. [2]魏予都,翟娟娟.多点热电偶安装与调试[J].中国科技博览, 2014(7):37. (上接第13页) 4 结语 该家庭安全警报装置在一定程度上减少和避免了户主 的损失,和以往的传统式防盗门防盗窗相比,具有一定的 优势,利用了高科技的智能化和自动化,采用无线短信通 知的方式,将所检测到的情况转化成相应的短信并发送到 户主手机上,不需要考虑周围环境的影响,减少了人力物 力和财力,提高了其能动性.当然,本设计还存在一些不 足,比如可以通过增加断电?;さ缏?增加无线蓝牙???等方式去改进该装置. 参考文献 [1]苗振腾.基于GSM 远程控制的智能家居系统开发[J].电脑 与电信,2017,32:43G45. [2]刘云.基于GSM 及单片机的智能远程温控系统[J].电脑知 识与技术,2017,23:147G149. [3]张洪润.传感器技术大全(上册)[M].北京:北京航空航天大 学出版社,2010. [4]杨博.基于51单片机的温度检测系统的设计与探讨[J].电 子世界,2016(06):40. [5]陈亚光,陈云,侯建成,等.基于单片机的烟雾报警器设计与 实现[J].辽宁科技学院学报,2016,18(05):4G6. [6]刘秉锟,刘慧妍,冷泽宇,等.基于GSM 网络的天然气井天然 气浓度远程实时监测报警装置的设计[J].电子技术,2017, 4:40G42. [7]廖雄,罗正华,唐毅谦,等.基于GSM 短消息的远程温度监控 系统的设计与实现[J].成都大学学报(自然科学版),2017, 36(1):71G73. [8]江杰,宋宏龙.基于GSM 短信的烟雾传感报警系统[J].测控 技术,2014,33(01):1G3. 77 传感检测及物联网系统 电工技术
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