淺談家庭安防

淺談家庭安防

隨著電子技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)的發(fā)展越來越成熟。它包括將各種傳感器應(yīng)用于溫度、濕度、紅外或煙霧傳感器的大面積應(yīng)用，這為家庭信息系統(tǒng)的設(shè)計提供了方便的工具。通過這些新技術(shù)的組合和應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)一些家庭防盜需求。隨著3G網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)的大規(guī)模使用,3G網(wǎng)絡(luò)的高容量帶寬為各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。文中設(shè)計系統(tǒng)直接查看家中的監(jiān)控畫面,就是在3G網(wǎng)絡(luò)中完成的。而普通的語音和文字報警信息則是既可以通過傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡(luò)也可以通過3G網(wǎng)絡(luò)。1gs-3g自動報警系統(tǒng)隨著物質(zhì)生活水平的提高,人們對于居住環(huán)境的安全、方便、舒適提出了越來越高的要求。以往保護(hù)家庭安全的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng),既不美觀,又不符合防火要求,而且并不能有效防止犯罪分子對住宅的入侵,故利用高科技的電子防盜報警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在發(fā)生警情時,除了現(xiàn)場報警外,還可以直接呼叫主人預(yù)留的手機(jī),對于3G手機(jī),可以直接查看家庭監(jiān)控畫面,以便警情得到迅速處理。另外,該系統(tǒng)也可預(yù)防火災(zāi)、氣體泄漏等危險,它改善了傳統(tǒng)的防范設(shè)施只防不報的弱點(diǎn),給家庭帶來全新的安全。系統(tǒng)可以支持現(xiàn)場報警,還可以支持通過3G網(wǎng)絡(luò)訪問家庭計算機(jī)管理終端和進(jìn)行現(xiàn)場視頻查看。如果將系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,甚至可以通過手機(jī)對家庭中的所需傳感器進(jìn)行操控。2紅外傳感器的布置家庭防盜自動報警系統(tǒng)主要由傳感器陣列、放大器陣列、采樣/保持陣列、A/D轉(zhuǎn)換器陣列、單片機(jī)系統(tǒng)、2G/3G模塊、攝錄系統(tǒng)以及監(jiān)控計算機(jī)等設(shè)備組成。將家庭防盜自動報警系統(tǒng)分以下幾個組成部分如圖1所示。(1)傳感器陣列是指在家庭防盜自動報警系統(tǒng)所容納的范圍的左右傳感器的總和,在家庭室內(nèi)的所有傳感器都被連接到傳感器陣列上進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理。傳感器的正常工作以及感應(yīng)靈敏度,直接決定了整個系統(tǒng)的靈敏度和報警正確率。常見的紅外傳感器的工作原理,是通過探測其他物體發(fā)射的紅外線轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行工作的,可分為主動式和被動式兩種。本系統(tǒng)可以通過室內(nèi)布放的被動式紅外傳感器對入室的“盜賊”身上發(fā)出的紅外線進(jìn)行探測的原理進(jìn)行報警。選擇布放紅外傳感器的位置對本系統(tǒng)的識別率有較大的影響,該問題可以通過實(shí)驗(yàn)解決。還有一種主動式紅外傳感器布放在窗戶和門的兩側(cè),這類紅外傳感器通過一個發(fā)射器發(fā)射紅外線給另外一個接收,一旦有“盜賊”非法進(jìn)入,切斷紅外線的傳播路徑時將會觸發(fā)紅外線傳感器動作。對于震動傳感器,可以通過感知其周圍的微小震動來觸發(fā)自己工作。(2)放大器陣列是所有工作用放大器的總稱,它將各種工作用放大器集中起來進(jìn)行統(tǒng)一管理。在本系統(tǒng)中,被檢測的物理量經(jīng)由傳感器變換成模擬的電信號,往往是微弱的微伏級信號,不能被直接處理,所以要通過添加前置放大器對傳感器得到的電信號進(jìn)行放大。(3)采樣/保持陣列是采樣保持器的總稱。從放大器發(fā)出的電信號要經(jīng)過采樣保持器進(jìn)行采樣,并且要在測量時間內(nèi)將該信號進(jìn)行保持,以便有足夠的時間對測量信號進(jìn)行處理。實(shí)際使用中需要通過測試來確定采樣保持器的采樣頻率和保持時間,以滿足家庭防盜自動報警系統(tǒng)的實(shí)時報警需要。(4)A/D轉(zhuǎn)換器陣列包括了對所有從放大器發(fā)出的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的功能,以便被計算機(jī)處理。至于A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率,也要通過實(shí)際的測試來確定。(5)單片機(jī)系統(tǒng)用來處理來自A/D轉(zhuǎn)換器的信號,并進(jìn)行統(tǒng)一的編碼處理,以便之后計算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一編程。另外,單片機(jī)系統(tǒng)同時要對來自A/D的數(shù)字信號進(jìn)行統(tǒng)一的預(yù)處理,如加權(quán)、平均以及去除干擾信號的過程,以使發(fā)送給計算機(jī)的信號都是可以使用進(jìn)行過編碼和預(yù)處理后的信號。(6)攝錄系統(tǒng)是為監(jiān)控家庭室內(nèi)情況以及在必要時候攝錄“盜賊”作案現(xiàn)場,作為以后的犯罪證據(jù)使用,該系統(tǒng)可以不放在室內(nèi)的需要重要監(jiān)控保護(hù)的位置。(7)2G/3G模塊是用于向外發(fā)射數(shù)據(jù)的模塊。在2G模塊下,監(jiān)控計算機(jī)可以將報警信號以語音或者短信的形式發(fā)送到主人手機(jī)。在3G模塊下,監(jiān)控計算機(jī)除了可以發(fā)送語音和短信報警信號外,還可以通過3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行室內(nèi)視頻監(jiān)看。(8)監(jiān)控計算機(jī)負(fù)責(zé)處理來自單片機(jī)系統(tǒng)的已編碼信號。已編碼信號按照預(yù)定格式進(jìn)入到監(jiān)控計算機(jī)后,監(jiān)控計算機(jī)按照預(yù)定程序?qū)@些信號進(jìn)行處理,如果是常規(guī)信號,計算機(jī)只做日常采樣日志處理。如果是預(yù)置的“盜賊”威脅信號,則啟動預(yù)置的自動報警程序,并可以進(jìn)行錄像。3系統(tǒng)工作原則家庭防盜自動報警系統(tǒng)的系統(tǒng)報警流程圖如圖2所示。(1)有非法入侵包括采取鑰匙、推拉以及暴力破換門窗進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域的行為。在門和窗戶兩側(cè),安裝主動式紅外線傳感器,只要有非法入侵,截斷紅外線傳感器的紅外線光束,都會觸發(fā)紅外線傳感器動作。另外在房內(nèi),裝有被動式的紅外線傳感器和震動傳感器,當(dāng)非法入侵在僥幸進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行活動,將會觸發(fā)這兩種傳感器動作,從而產(chǎn)生報警信號。一旦報警信號產(chǎn)生,就會觸發(fā)預(yù)設(shè)流程。(2)異常信號的讀取平時監(jiān)控計算機(jī)只對正常信號做日常監(jiān)測和日志記錄。一旦有非法入侵發(fā)生時,傳感器就會發(fā)出相應(yīng)的異常動作信號,而這些異常信號經(jīng)過放大、采樣保存、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)處理以及相應(yīng)的編碼后,就會變成監(jiān)控計算機(jī)可以直接讀取的異常信號。這些異常信號將會由單片機(jī)通過專用信號線直接發(fā)送給監(jiān)控計算機(jī)進(jìn)行下一步動作。(3)警情處理型設(shè)計當(dāng)計算機(jī)接到異常信號后,將根據(jù)自己數(shù)據(jù)庫中記錄的報警類型和警情位置進(jìn)行處理。比如,當(dāng)入侵發(fā)生在正門時,計算機(jī)將根據(jù)初始數(shù)據(jù)庫的設(shè)置將正門的警情以及相應(yīng)的報警種類發(fā)送給警情處理程序,有警情處理程序按照預(yù)定的設(shè)置完成整個報警。(4)聲光報警程序監(jiān)控計算機(jī)接到警情報告后,將會以聲光警告的形式對非法入侵進(jìn)行聲光警告,同時啟動監(jiān)控攝錄程序進(jìn)行拍攝,并向報警平臺發(fā)送報警信息。如果入侵者中止侵入并退出,則聲光告警停止,但攝錄程序和報警程序繼續(xù)工作。如果聲光警告后,入侵活動仍在進(jìn)行,則除上述流程外,還可以根據(jù)預(yù)設(shè)程序直接呼叫110。在警情處理過程中,監(jiān)控計算機(jī)將會通過2G/3G模塊向主人手機(jī)直接發(fā)送報警呼叫和預(yù)先編制好的報警位置和報警類型。如果使用3G模塊,則會通過3G網(wǎng)絡(luò)將攝錄機(jī)的視頻畫面直接傳到主人手機(jī)上,主人可以根據(jù)情況決定處理過程。(5)g手機(jī)中顯示動態(tài)當(dāng)主人手機(jī)接到報警電話或短信時,可以根據(jù)預(yù)先編制的程序直接從電話或短信中獲知警情位置和報警類型。若是3G手機(jī),可以直接實(shí)時查看監(jiān)控攝像頭的監(jiān)控范圍,從而決定是直接處理還是向公安部門報警求助。若是誤報警,可以通過手機(jī)方式經(jīng)監(jiān)控計算機(jī)將系統(tǒng)復(fù)位。4系統(tǒng)控制模塊的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計比較復(fù)雜,可分為單片機(jī)模塊設(shè)計、系統(tǒng)控制模塊設(shè)計、警情處理模塊設(shè)計以及報警處理模塊設(shè)計4個部分。這里只對系統(tǒng)控制模塊初始化和警情處理模塊的中斷處理軟件設(shè)計流程敘述。圖3給出了系統(tǒng)控制模塊初始化的流程圖。該過程將系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行初始化,保證系統(tǒng)的各個部分正常工作。在系統(tǒng)的日常工作中,按照預(yù)先設(shè)定的控制流程對各個傳感器端口進(jìn)行檢測操作并計入日志。圖4給出了警情處理模塊的中斷處理過程。從流程圖中的判斷語句可以看出,無論是報警還是報警后的反饋,都要求有相應(yīng)的干預(yù),否則系統(tǒng)將會反復(fù)地提醒直到主人通過手機(jī)發(fā)回反饋為止。5實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用天藍(lán)花園是鄭州市北部的一居民小區(qū),有1000多住戶,由于遠(yuǎn)離市區(qū),治安環(huán)境較差。本系統(tǒng)采用和本地通信運(yùn)營商提供的3G通道合作的基礎(chǔ)上在本小區(qū)實(shí)驗(yàn)布放50戶設(shè)備,安裝成本每戶約2000元。經(jīng)過近半年的使用,設(shè)備工作良好,這些用戶不僅實(shí)現(xiàn)了零被盜,而且可以直接通過手機(jī)查看家中情況。所以,該系統(tǒng)不僅經(jīng)濟(jì),而且實(shí)用性強(qiáng)。6聲光警戒系統(tǒng)的布置(1)各傳感器動作閾值要預(yù)先試驗(yàn)設(shè)定,避免誤動作。(2)被動式紅外線傳感器的布放位置應(yīng)該盡可能的兼顧整個室內(nèi)面積。(3)可以對聲光警告設(shè)定不同的級別以震懾非法侵入者。(4)所有的預(yù)處理工作都交由單片機(jī)完成,送入計算機(jī)的為已編碼數(shù)據(jù)。(5)可以增設(shè)煙霧、溫度、濕度等傳感