物联网智能安防系统设计

李建华，庄景坡，王清辉

（龙岩学院，福建 龙岩 364012）

物联网智能安防系统设计

李建华，庄景坡，王清辉

（龙岩学院，福建 龙岩 364012）

本文基于2.4G无线技术、GSM和传感器技术设计了物联网智能安防系统。该系统实现了安防系统与互联网的一体化集成，建立无线网络来实现个传感器信息的无线传输和整合，通过GSM和互联网两个渠道实现安防信息的传达。通过实验验证了设计的可行性，在家庭安防领域中推广，具有较好的应用前景。

nRF24L01；GSM；传感器

随着科技的发展，越来越多的人希望家居中能够增加很多不同的功能来提高生活品质，改善生活条件，而这些不同的功能模块以往是通过有线的方式进行连接。凡是布线繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决［1］。本文基于nRF24L01无线模块［2］、传感器技术、GSM与MQ2传感器、人体红外热释传感器结合的方法，实现了对室内安防信息的实时采集。

1 系统硬件设计

系统分为节点系统与主控系统。节点系统是用来检测居室内是否有可燃气体泄漏、是否有烟雾产生、是否有人等相关信息，这些节点系统采集传感器的信息后，通过nRF24L01无线技术向主控系统发送数据。当带有传感器的节点1系统的MQ2传感器检测到有气体泄漏或有烟雾产生时，发出报警，开启排气扇电源，可与电脑通信的节点2收到主控发来指令后向电脑发送启动摄像头命令，同时主控系统通过GMS向用户发送报警短信；主控系统在启动防盗功能下，检测到人并密码验证失败，主控发出一系列警报；家中弱势群体佩戴一个具有无线收发功能的节点3，若在固定时间内主控系统未接收到该节点传回信号，则发出一系列警报。

1.1 节点系统的构成

如图1，节点1系统框图，该节点主要功能为收集MQ2传感器、人体红外热释传感器，主要检测是否有可燃气体泄漏、是否有烟雾产生、是否有人等信息，MCU采用STC公司的STC12C5A60S2单片机，通过nRF24L01无线模块将信息传回给主控系统，主控系统在确认发生可燃气体泄漏、火灾或非法人员闯入后，发出警报，并向用户发送短信，同时启动电脑监控。

如图2，节点2系统框图，该节点主要功能为通过nRF24L01无线模块接收来自主控系统的指令，然后通过串口通信向电脑发送命令，电脑上位机接收到命令后启动摄像头，可在另外一台电脑查看摄像头拍摄到的内容，MCU采用STC公司的STC12C5A60S2单片机。

图1 节点1系统框图

图2 节点2系统框图

如图3，节点3系统框图，该节点主要佩戴在家中弱势群体身上，该节点装有nRF24L01无线模块，可实时向主控系统发送指令，若该节点超出主控系统监测范围后，主控系统发出警报，并向用户发送短信，同时启动电脑监控。

1.2 主控系统的构成

终端系统是由STC12C5A60S2单片机、GSM模块、nRF24L01无线模块、矩阵键盘以及液晶显示器组成，系统组成框图如图4所示。

图3 节点3系统框图

图4 主控系统框图

主控系统主要进行与各个节点信息收发，并对信息进行分析处理，适时发出警报信息，也是防盗闯入进行身份验证的操作界面，同时通过触动矩阵键盘固定按键，可实现一键短信报警功能。

2 系统软件设计

2.1 节点系统功能简介

由于篇幅有限各个节点的流程图不在这里展开，只介绍其主要功能。

节点1系统的主要功能：单片机首先对nRF24L01无线模块进行初始化，在程序主循环中接收到主控系统发过来的有效指令后，读取MQ2传感器和人体红外传感器状态并将该信息发回主控系统。

节点2系统的主要功能：单片机首先对nRF24L01无线模块进行初始化，在程序主循环中接收到主控系统发过来的有效指令后，通过串口通信，将向电脑上位机软件发送摄像头启动指令。

节点3系统的主要功能：单片机首先对nRF24L01无线模块进行初始化，在程序主循环中接收到主控系统发过来的有效指令后，立刻向主控系统返回一个固定的指令编码。

2.2 主控系统程序流程图

在主控系统程序中，主控系统进行各个节点的信息收发、存储，并对信息进行分析处理，在出现警报响应时及时向用户发送出提示短信，并向节点2发出指令，触使电脑开启摄像头。

3 系统测试

3.1 一键报警功能测试

主控系统上的一键报警键被按下的时候，系统通过GSM模块向12110（测试时用普通手机号码替代）发送预先编制好的报警短信，同时电脑节点接收到主控系统指令，向电脑上位机发送启动摄像头指令。当用户远程接收到各类信息，接收到的短信提示，用户根据短信上的IP地址登陆远程监控软件。

3.2 防盗功能测试

当启动防盗功能后，待用户离开节点1的人体监测范围，防盗功能正式工作。如果这时人体红外监测到有人时，主控系统液晶显示器将按照设计的要求出现提示输入验证密码，若在规定时间内未输入或者输入错的密码，则主控系统立刻报警，并且设定的用户可收到相关信息。

3.3 家庭保姆功能测试

当主控系统启动家庭保姆功能，家中弱势群体佩戴节点3，主控系统检测节点3是否在监测范围内，否则发出警报，并且设定的用户可收到相关信息。

3.4 可燃气体泄露与火灾检测功能测试

当节点1的MQ2传感器检测到可燃气体时，主控系统接收到MQ2传感器的状态信息后发出警报，并且设定的用户可收到相关信息。

4 结束语

本文基于2.4G无线技术、GSM和传感器技术设计了物联网智能安防系统。该系统实现了安防系统与互联网的一体化集成，建立无线网络来实现个传感器信息的无线传输和整合，通过GSM和互联网两个渠道实现安防信息的传达。系统通过实验验证了设计的可行性，在家庭安防领域中推广，具有较好的应用前景。

［1］陈丽娟，常丹华.基于nRF2401的无线数据通信［J］.电子器件，2006（1）：248-250.

［2］刘志平，赵国良.基于nRF24L01的近距离无线数据传输［J］.应用科技，2008（3）：55-56.

Deshigh of Intellingent Security System of Internet of Things

LI Jian-hua，ZHUANG Jing-po，WANG Qing-hui
（Longyan College，Longyan Fujian 364012）

This paper designs an intellingent security system of Internet of Things based on 2.4G wireless technology，GSM and sensor technology.In this system，security system and Internet are integrated. Wireless networks are constructed to achieve the wireless transformation and integration of the information of individual sensor.Security information is conveyed through the channels of GSM and Internet.Experiments are included to demonstrate the feasibility of the proposed design and the preferable application prospect in the field of family security.

nRF24L01；GSM；sensor

TN915.5

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.049

1672-7304（2015）04-0102-02

大学生创新创业训练计划项目（国家级G20142006；省级S20141009）。

（责任编辑：吴湘银）

李建华（1980-），男，福建龙岩人，讲师，研究方向：应用电子技术。