隨著社會的發展,人們為了提高生活質量,廣泛的應用著各種能源"比如會用到燃氣、電、水等"這些東西給人們帶來方便的同時,也存在一定的安全隱患,可能會漏氣、漏水、失火等,給家帶來巨大災難,這結合前面分析的家中無人或只有老人,就對家居的智慧安全提出較高要求，下面就由廣州萊安智慧化系統開發有限公司來講一下：

"智慧家居最早追溯到20世紀80年代的美國,智慧家居的發展與計算機技術、電子技術、通訊技術的發展密不可分"，早期人們利用電子技術,設計的家居自動控制電路,如門鈴控制等;隨著計算機技術的發展,大規模積體電路的廣泛應用,人們逐漸利用微控制器等設計程式化的家居控制;近年來隨著通訊技術的發展,人們又開始探索使用無線感測器和行動通訊網路,進行智慧家居控制系統的設計,並取得了一定效果"80年代末,美華人利用CAN匯流排技術,設計了smarthome智慧家居模型。

智慧家居的發展,不僅是控制手段的發展,更與控制內容的擴充套件密不可分"早期有些國家做智慧家居,主要控制水錶、電錶、天然氣表的資料測量等基本家居資料"好一些的家居控制系統,還把樓宇對講系統、小區攝像頭!家用電器等的安全納入控制範圍,但是這些原始控制手段,佈線麻煩,成本較高,未能有效的推廣"隨著網路技術!通訊技術的發展,計算機網路!有線電視!數字電視!行動電話等逐步普及,人們的家居結構也發生了潛移默化的變化,與之相對應的智慧化家居控制系統開始起步,但是隻是控制內容的豐富,而控制手段並未有較大的創新性提高。

如今人們對智慧家居的定義更加有層次性,整個智慧家居系統可參考人體生理特徵進行模組化分層,首先是智慧控制系統,類似於人體大腦,這部分系統主要控制人們家庭內部的各類硬體裝置,如微波爐!冰箱!空調等家用電器,水管!天然氣!暖氣等管道系統,有線電視!計算機!電話等資料通訊系統"其次就是家居的安防系統,他類似於人體的眼睛等,透過攝像頭!樓宇對講機、無線通訊網路或計算機網路,將家庭內部與外部實時聯絡在一起,保證整套家居系統的安全性"如果說內部系統式家居生活的實用性,外部系統式家居生活的安全性,那麼整套家居智慧系統,則是家居生活的舒適性"因此,如何將家居的內部與外部!硬體與軟體有機的捏合在一起,始終是各類智慧家居系統的發展目標。

現代智慧家居系統根據硬體的分佈,大體可分為以下幾個部分:

監測系統:如今中國的新建小區都裝備了攝像頭等監控裝置,高檔小區特別是別墅更是裝備了影片採集裝置,樓宇對講門不是傳統的按鍵與電話掛機,而是在樓宇門口設定了隱形攝像頭,主人可以透過攝像頭,在室內的LED顯示屏上,一目瞭然的看到來訪客人的情況,極大的提 高了樓宇安防性。

防盜系統:從90年代開始,人們逐漸重視家庭的防盜,早期人們主要是在門窗加裝防盜窗,後期逐漸的在門窗安裝報警器,現在人們逐漸將門窗安防設計的更隱蔽更精準,採用攝像頭與自動報警組合方式,能夠同時將防盜資訊儲存並傳遞給保安人員。

室內應用系統:過去人們的家庭電氣,除了燈光照明,幾乎就沒什麼東西了。而如今各類家居裝置幾乎都能實現自動化,隨之帶來的是大量的控制要求,如天然氣洩露報警裝置、太陽能自動上水裝置!空調自動預熱裝置等等,還有有線電視、數字電視、家庭網際網路等通訊裝置。

人們在享受科技發展帶來的便捷與舒適的同時,也埋下了無數的安全隱患,如何對這些繁多的家庭室內裝置進行安全控制,是家居安全智慧系統的最大目標"科技發展是社會發展的大勢所趨,而享受科技發展帶來的優越性和舒適性,更是普通大眾的內在追求"家居的安全性關係到人們的生命財產安全,特別是隨著人們安全意思的加強,人們對家居的安全要求更高"而中國社會發展逐漸進入老齡化,人們的生活節奏又在不斷加快,智慧家居安全系統具有巨大的市場前景。

隨著科學技術的飛速發展,人們生活水平不斷提高,我們的生活質量也得到了極大的改善,尤其是煤氣的普及使生產效率!市民的生活質量得到大幅提升,然而使用燃氣的過程中,因燃氣洩漏!廢氣等原因造成的燃氣爆炸、中毒、火災等意外事故時有發生,給人們的生命和財產安全帶來了嚴重的威脅，因此居家安全問題就受到了社會各界的廣泛關注,其中,防煤氣洩漏、防火、防盜以及節能的關注程度較高,我們就是針對這些問題設計了一套家居智慧安全系統。

1 家居智慧安全系統方案的確定

本課題要解決的內容已在前面一一做了介紹,本文對系統的描述主要從如圖2.1的幾個方面 入手,本章對系統方案的不同內容的各種方案進行分析比較,最終確定一個具體方案,以便以後的硬體、軟體設計。

圖1.1系統方案路線圖

1.1有害氣體檢測方案選擇

雖說市場上檢測有毒有害氣體的感測器有很多種,但是家居中有毒有害氣體事故主要指一氧化碳中毒、液化石油氣管道煤氣!天然氣中毒,前者多見於冬天用煤爐取暖,門窗緊閉,排煙不良時,後者常見於液化灶具漏洩或煤氣管道漏洩等,結合這個特點本系統選取氣體感測器KTR一5,該感測器對天然氣!液化氣!煤氣都有較好的靈敏度"將KTR一5感測器配合一定的電路做成採集模組,如果室內發生這些氣體洩漏並達到一定濃度,訊號採集模組就能發出報警訊號。

1.2火災情況檢測方案選擇

火災檢測是家居安全的重點檢測物件,無論是市面上的火災報警器還是現在智慧家居中的火災檢測多數採用遠紅外火焰感測器來實現,它主要用來探測家居中是否存在明火,它的工作原理為:當家居中發現火焰時,火焰能夠發出的波長在700一1000奈米之間紅外線,而這種感測器就能對波長在700一1000奈米的紅外線做出反映,即該感測器就能檢測出來訊號並且發出報警"當火焰發出的波長在880奈米時,感測器得到的訊號最強烈"並且該類感測器的工作輻射角度為60度,即圍繞火焰感測器的軸線600的圓錐立體空間內的火焰訊號,可以被感測器檢測到,這樣就限制了此類感測器的作業範圍,同時一這類感測器不適合在有明火的地方使用,比如用在廚房,做飯的時候可能會產生誤動作,由於紅外感測器的侷限性,結合每次火災的發生前!中都會產生很多有害煙霧和很高的溫度,本系統選用KTR-2煙霧感測器和溫度感測器來共同檢測"距消防部門統計,火災中遇難的大部分人都是由於吸入有害煙霧的造成的,因此本系統特專門選用對煙霧比較敏感的KTR-2煙霧感測器來實現對煙霧的檢測"在本系統中的溫度檢測並不是想知道具體的溫度是多少,而是想知道溫度是否達到上限值,對溫度的檢測採用負溫度係數的熱敏電阻來實現"在這個部分中兩個感測器同時檢測,任何一個感測器的相應都會引發報警,同時安防主機也可根據不同的響應訊號,來執行不同的動作。

1.3非法入侵檢測方案選擇

非法入侵的檢測方法比較多,有熱釋電技術的,有紅外對管的,也有門磁窗磁的"熱釋電技術用起來比較方便,但是結合現在家居的特點,我們正在進入老齡化社會,寵物可能成為老人的精神寄託,家居中的寵物也會越來越多,寵物與人一樣會向外輻射紅外線,這樣會使檢測模組造成誤動作"紅外對管檢測也比較成熟但是感測器容易被發現,並且一旦被發現,感測器形同虛設,並且對裝修過的房子安裝起來不太方便"還有門磁窗磁對感測器,一般的講,不管是合法還是非法手段,只要想進入室內都得經過門或者窗戶,因此這部分的檢測還可以從門窗上下手,只要有人不正常開門就會產生報警訊號,本系統就採用這種方式檢測,常用的檢測方法是透過光電開關檢測或者磁開關檢測,兩種方法相比光電檢測的成本較高,月.需用電較多,因此本系統選用磁性器件幹簧管做的門磁窗磁開關來實現檢測,可將門磁!窗磁開關裝在門窗上,當門窗被開啟時,使幹簧管所處的磁場發生變化,使門!窗磁做出反應產生訊號,實現報警。

1.4遠端控制方案選擇

GSM移動通訊技術與當前的3G移動通訊技術相比,GSM通訊應用更加廣泛,美國!歐洲!日韓等國家的2G行動通訊都採用GSM通訊標準"GSM行動通訊網路穩定效能相當好,因此家居智慧安全控制系統的研發探索使用GSM移動通訊技術,將家居智慧控制系統的資料訊號,透過GSM資訊平臺,將各類家居報警資訊透過行動電話或簡訊息的形式傳送者終端客戶"GSM技術的家居智慧系統,能夠不受網路的限制,可以實現隨時隨地的接受報警資訊,而且接收終端只是一部普通手機,再據不完全統計,中國的手機使用者己達到9.2億,從這點來說大大降低了整套智慧系統的成本和使用成本"GSM通訊技術智慧家居控制的原理如圖2.3所示

1.5 GSM通訊技術智慧家居控制的原理如圖

GSM行動通訊有著很強的優勢:

(1)可以實現實時通訊:根據不完全統計全國沒有手機使用者己達到9.2億,並且所有的手機都支援2G的GSM通訊,這一點是網路使用者與固定電話使用者所沒有辦法比的。

(2)成本較低:大家都有手機這不需要另外配置裝置,平時不需要任何費用只有在報警時出條簡訊息費用就行,而網路與固定電話使用者少,就需要另外開通網路或配置固定電話機,這個資源屬於應急應用,可能多少年都不用一次,突然發生報警刁-會用,顯然這樣的造成了資源種浪費。

(3)報警準確且可備查:GSM報警可以透過簡訊息報警,這樣可以將報警資訊表達的更準確,並且手機中的簡訊息可以自動儲存,如果只是電話報警,可能由於環境等因素影響接收資訊,一旦沒有聽清楚,就與沒有報警一樣,而簡訊息可一遍遍的仔細研究。

1.6感測器資訊採集方案選擇

微控制器充分利用大規模積體電路技術,將計算機系統的儲存器、快取器、計算器、計數器等簡化,並整合到一塊電路板上,極大的減小了微型計算機的空間和體積,降低了微型計算機的成本,廣泛的應用在各類簡易智慧控制裝置上"概括的講:一塊晶片就成了一臺計算機"微控制器是靠程式執行的,並且透過修改,讓不同的程式去完成不同的功能"電壓比較器能夠透過比較輸入與確定的標準電壓,輸出高低兩種訊號模式,所以可以根據微控制器的特點,可設計控制系統框架如圖2.3

2.1控制系統框架

3 基於AT89552的系統硬體設計

3.1 硬體設計總體思路

本課題的家居智慧安全系統採用AT89552微控制器為主控制晶片,將有毒有害氣體檢測檢測部分、火災檢測部分、非法入侵檢測部分等部分有機的組合在一起,有危險訊號時利用TC35i模組,透過GSM行動通訊網路實現主機與家居主人的通訊整個家居智慧安全系統的硬體構造 如圖3.1所示。

圖3.1智慧家居安全系統硬體構造圖

3.2 檢測模組與主機之間的資訊傳輸部分

為了保證家居安全,系統中會採用很多的檢測模組,這些檢測模組並不可能與主機都同在一處,它們之間的資訊傳遞,可以用有線也可以用無線,有線通訊更加可靠,無線通訊的方式更加靈活,關鍵就是無線方式在使用!安裝等過程中都很方便,是系統應用的發展趨勢"在本系統中採用了有線與無線相結合的方式,能允許的情況一F,能採用有線就採用有線,畢竟更加可靠,不方便時也可採用無線方式"本系統的無線方式是透過無線編碼晶片SC2262與無線解碼晶片KTR2272來實現的.

3.3 GSM遠端控制部分

GSM／GPRS通訊部分採用SIMCOM公司的 SIM900A模組來實現，SIMg00A是一個專門為中國大 陸市場設計的雙頻GSM／GPRS模組，工作頻段為： EGSM 900 MHz和DCS 1 800 MHz。SIM900A支援 GPRS multi—slot class 10／class 8(可選)和GPRS編碼 格式CS_1，CS_2，Cs-3和CS_4。模組尺寸只有 24 mm×24 mm×3 mm，幾乎可以滿足所有使用者應用 中的對空間尺寸的要求，例如M2M，資料傳輸系統等。 具有68個貼片引腳，鍵盤和SPI介面，音訊輸入和輸 出，可程式設計GPIO等。SIMg00A採用省電技術設計，在 SLEEP模式下電流只有1。0 mA。其內嵌TCP／IP協 議，在資料傳輸方面非常有用。 GSM／GPRS通訊電路結構如圖4所示，由天線、天 線阻抗匹配電路、SIM卡電路、ESD靜電保護電路和電 源控制器組成。其中，SIM900A透過其串列埠1與 STM32F103的串列埠0進行資料通訊；電源控制部分透過 STM32F103的GPIO來控制IRFR9024晶片(N構造 MOSFET)使能，控制系統適時進入休眠模式，關斷 SIM900A電源來降低功耗；ESD靜電防護採用SMF05C 晶片進行SIM卡資料保護；阻抗匹配電路利用APPCAD 模擬軟體進行5Q傳輸線匹配，保證訊號強度。

4 不足與展望

現在智慧家居系統中的無線技術控制距離方面還有些不足,它並不適用於別墅區,那地方太大,無線資訊傳遞不過去"相信隨著技術的發展,無線的應用距離會更遠,畢竟無線技術是發展的趨勢"同時由於GSM技術方便應用,也必將會在智慧家居的控制系統中大放異彩。

根據中國目前的人民生活水平和科技發展水平,可以推斷智慧家居市場的未來發展,主要有以下趨勢:

(l)控制內容越來越多，整個系統也會越來越向智慧家居靠近,最終二者會完全融為一體。

(2)無線控制技術成為潮流，隨著無線技術!藍芽技術的發展,家居智慧系統將逐步走向無線技術。使用更多的無線感測器,資料訊號使用無線路由器,資料傳輸使用GSM無線通訊系統。

(3)產品是需要使用者的,更加完美,價格也更合理。隨著技術的提高和智慧家居的推廣,產品會更加實用,

智慧家居可以實現的功能和一些智慧控制裝置：

1.無線閘道器。是所有無線感測器和無線聯動裝置的資訊收集控制終端。所有感測、探測器將收集到的資訊透過無線閘道器傳到授權手機、平板電腦、電腦等管理裝置，另外控制命令由管理裝置透過無線閘道器傳送給聯動裝置。

2.無線智慧調光開關。該開關可直接取代家中的牆壁開關面板，透過它不僅可以像正常開關一樣使用，更重要的是它已經和家中的所有物聯網裝置自動組成了一個無線感測控制網路，可以透過無線閘道器向其發出開關、調光等指令。

3.無線溫溼度感測器。主要用於探測室內、室外溫溼度。雖然絕大多數空調都有溫度探測功能，但由於空調的體積限制，它只能探測到出風口空調附近的溫度，這也正是很多消費者感覺感覺其溫度不準的重要原因。有了無線溫溼度探測器，你就可以確切地知道室內準確的溫溼度。其現實意義在於當室內溫度過高或過低時能夠提前啟動空調調節溫度。

4.無線紅外防闖入探測器。這個產品主要用於防非法入侵，比如當你按下床頭的無線睡眠按鈕後，關閉的不僅是燈光，同時它也會啟動無線紅外防闖入探測器自動設防，此時一旦有人入侵就會發出報警訊號並可按設定自動開啟入侵區域的燈光嚇退入侵者。或者當你離家後它會自動設防，一旦有人闖入，會透過無線閘道器自動提醒你的手機並接受你手機發出的警情處理指令。

5.無線門鈴。這種門鈴對於大戶型或別墅很有價值。出於安全考慮，大多數人睡覺時會關閉房門，此時有人來訪按下門鈴，在房間內很難聽到鈴聲。這種無線門鈴能夠將按鈴訊號傳遞給床頭開關提示你有人造訪。另外在家中無人時，按門鈴的動作會透過閘道器傳遞給你的手機，而這對你瞭解家庭的安全現狀和來訪資訊非常重要。

6.無線門磁、窗磁。主要用於防入侵，當你在家時，門、窗磁會自動處於撤防狀態，不會觸發報警，當你離家後，門、窗磁會自動進入佈防狀態，一旦有人開門或開窗就會通知你的手機併發出報警資訊。與傳統的門窗磁相比，無線門窗磁無需佈線，裝上電池即可工作，安裝非常方便，安裝過程一般不超過2分鐘。另外對於有保險櫃的家庭來說，這種感測器還能夠偵測並記錄下保險櫃每次被開啟或者關閉的時間並及時通知授權手機。

7.無線床頭睡眠按鈕。這是個可以固定或貼上在床頭木板上的電池供電裝置，它的作用主要是幫助你在睡覺時關閉所有該關閉的電器同時啟動安全系統進入佈防狀態。比如啟動無線紅外防闖入探測器、窗磁、門磁等進入預警佈防狀態。另外它也能幫助你啟動夜間的照明模式，比如當你夜間起床時，開啟的燈光就會很柔和，而不會像進餐時那麼明亮，即使這是同一盞燈。

8.無線燃氣洩漏感測器。該感測器主要是探測家中的燃氣洩漏情況，它無需佈線，一旦有燃氣洩漏會透過閘道器發出報警並通知授權手機。

安全系統包含安防和預防兩個系統.:

1、無線廣角紅外探測器用於用紅外的方式檢測是否有人員活動。

2、無線門磁探測器用於捲簾門，家裡的大門。

3、廚房系列:無線煙霧感應探測器，無線氣體感應探測器，無線水侵。

5、溫溼度感測器

6、智慧繼電器模組

7.另外必備的就是網路高畫質攝像頭和智慧門鎖。