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