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基于物联网的家庭智能安防系统设计

摘要

家庭智能安防系统是一种基于家庭智能体系，为满足现代家庭对房屋安全需求所特化设计出的具有强大功能的系统。随着计算机通信技术进步以及硬件方面的换代，其可靠性和应用性也在逐步增强。在物联网技术的强力支持下，家庭智能安防系统已经成为一款能对家庭各种潜在灾害有效预防的理想平台。它具有结构简单、服务年限久、动作稳定、占用空间小等优点，在酒店、学校、办公楼、公寓楼等民用住宅有着广阔的应用前景。

本课题是一款以STM32单片机为主控制器的家庭智能安防系统，此次设计中选用了模块分装的方案，将整个设计拆分为主控模块、检测模块、电源模块、传感器模块、显示模块以及GSM报警模块六个模块。其中主要控制芯片选用STM32F103C8T6，数字温度传感器DS18B20、气敏传感器MQ-2、人体热释电感应模块DYP-ME003、液晶显示屏幕

LCD1602、集成电路通讯芯片SIM800。在系统运行过程中，DS18B20温度传感器将测得温度的数字量传输给STM32主控芯片，MQ-2气体传感器传输测得气体的模拟量，并通过STM32内置的AD转换通道转换为STM32可利用的数字量，而DYP-ME003则利用热释电效应来判断当前环境是否有人体存在。主控芯片得出当前温度和烟雾值，与事前整定的值相比较，以选择是否让SIM800通讯模块向手机发送报警短信。在系统完成之后，STM32持续从传感器模块中读取信息，以达到对所处环境的稳定保护。同时，各个模块既协调工作，又相互独立，大大缩短了故障排查时间。

实践结果表明，家庭智能安防系统在启动后，可以持续对环境中各种参量进行测量，并能够通过按键电路设置烟雾和温度量的动作值，当所处环境的参量超过预先设定的动作值后，系统能自主向事先设定的手机发送报警短信。

关键词：智能安防、参量检测、报警系统

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

社会变迁而带来的科技进步和文化进步，允许人们去追求更便利、更舒适的生活。然而随着燃气的接入，家用电器种类和数量的增多，以及城市化引起的住宅集中等变化，导致人们对家居方面，有了更多更广的需求。这一点尤其体现在智能家居系统投运率的增长速度上。为了适应时代的脚步，人们需要有功能丰富的智能家居系统来为住宅的安全性、便利性、舒适性提供服务和保障，而智能安防系统，则是出于对住宅的安全性而特化衍生的产物。它的出现，允许居民有更好的方法来应对非法入侵、燃气泄漏、明火等异常情况[1]。

传统的住宅安防，往往以门锁、围墙为主，放在当时来看，勉强能够满足需求。但到了现代，显然已经过时。门锁对于非法入侵的抵御已经捉襟见肘，更不用说对住宅内部的事故保护。所以对于现代的家居安防系统，一个基本的要求就是将家庭内部也纳入保护范围当中。如今高度发达的物联网技术，为满足这些需求提供了一个强有力的支撑[2]。借由将各个设备接入网络，系统可以监测和控制各类器件，达成线上线下全面互联的效果。只要实现设定好检测器的整定值，一旦检测量超过了动作量，系统便会自发动作，来达到减少和避免灾害的目的。这对于电影院、酒店、学校、办公楼等等看重安全措施的单位的意义是不言而喻的。本课题对物联网的依赖，主要体现在GSM短信报警技术的应用上，利用GSM容量大、传输距离远的优点，可以让智能家居安防系统的安全性得到进一步保障。

1.2智能家居安防系统的发展及现状

智能家居的起源非常早，但要说真正拉开智能家居应用与研究序幕的，还是1984年将建筑设备整体化、信息化

概念应用于美国哈特佛市的都市大厦的美国联合科技公司，这座大厦第一次采用计算机系统来统筹监控管理内部的电梯、照明以及防盗等设备，同时为内部人员提供语音通讯、信息处理、资料筛查等各类通信服务。

而家居安防系统在国内市场出现，主要是在21世纪初，起初发展速度并不快。但随着物联网和移动技术的进步，家居安防系统迎来了一个发展的热潮。就安防的功能来说，一个完整的智能家居安防系统主要包括了门禁、监控和报警部分。近几年来，智能家居在一步步的发展过程中，已经渐渐夯实了自己行业的基础，便捷又搭载各类实用功能的产品不断增加，企业也在这些研发和销售过程中积累了大量经验。我国智能家居产业在发展初期，主要从在这三个方面的问题，一是国家对这个产业没有统一的行业标准，很多企业设计的产品无兼容性。二是市场调研难，很多产品开发出来缺乏实用性，第三就是由于研发资料的大量投入导致的产品价格居高不下，智能家居产业难以进入人们生活。而“在十二五规划”后一系列对于智能家居标准的制定工作，为我国智能家居的发展提供了一个、公平的竞争性平台，提供了该领域应当发展的方向。这一点最容易感觉到的是，过去我们在电影中见到富豪的豪宅中，只要在门前站定，检测仪就能对来者身份