无线网技术的区域家庭防盗报警系统

引言
近年来，随着生活水平的提高，家庭住宅面积不断扩大，居住环境越来越好，人们的居住质量有了明显的改善。同时，科技的日新月异带动了电子类产品的快速发展，尤其是家用电子类产品已经成为人们生活必不可少的一部分。为家庭和小区用户提供安防保障的家庭防盗报警系统也已走近人们的家庭。
本系统利用单片机控制技术、无线传感器网络技术和GSM移动通信技术，实现一种具有联网功能的智能防盗系统。该系统采用GSM移动通信技术，可以使小区安防人员和用户及时收到报警信息，在第一时间赶赴现场，从而使用户损失降到最低。采用无线数据传输方式，可以轻松组网。报警网络可大可小，小到家庭独立使用、小区组网，大到地区组网。采用无线数据传输方式，不需要重新布线，可随意放置监视探头，非常适合小区及家庭使用。

1 智能防盗报警系统工作原理
智能防盗报警系统主要由4部分组成：无线防盗报警探头、家庭主机、小区主机、地区主机。
无线防盗报警探头一般安装在用户住宅的窗户上，其外形小巧美观，可以直接贴在窗户上。防盗报警探头通过对振动和红外热源的双重探测原理，确认盗贼的入侵。当发现警情后立即启动自身声光报警，震慑入侵者，同时通过无线数据传输方式将报警信息传送给家庭报警主机。家庭报警主机立即将报警信息通过短信的方式发送到用户手机、小区或地区的报警主机，同时可启动大功率的室内声光报警装置，阻止进一步的侵犯行为。
(1)无线防盗报警探头
采用振动传感器和红外热释电传感器双重监测原理确认盗贼存在，保证了报警的准确性。该探头采用低功耗设计技术，功耗低，使用纽扣电池供电能够工作一年以上。每一个无线防盗报警探头均有唯一ID号码，可以与其安装的实际位置进行匹配。通过用户主机可以随时修改这些位置设置，用户可以通过报警短信收到报警的精确位置(具体到用户住宅的窗户位置)，便于通知相关人员尽快到达事故现场。
(2)家庭主机
可以发送报警短信，而且在居室内启动声光报警。预留大功率的电磁继电器，可以驱动其他家电进行报警等动作。报警对象可以进行分组管理(家人、朋友、保安等)，以便根据优先级通知最近人员尽快到达事故现场，减小用户损失。
(3)小区主机和地区主机
主要是根据报警短信内容识别报警所在位置。根据报警短信内容查询地理信息识别系统，尽快派出最近的安保人员到达事发现场。小区主机和地区主机有用户注册管理功能，管理本辖区的人网用户群，同时通过数据库系统管理报警日志。

2 智能防盗报警系统设计方案
2．1 无线防盗报警探头设计方案
无线防盗报警探头安装于居室的各个窗户上，体积小巧，功耗低，可直接贴在窗户上，当发现盗贼入侵时可以独立声光报警，并发送无线报警信号到家庭主机。硬件结构如图1所示。

(1)低功耗设计
无线防盗报警探头采用纽扣电池供电，需要低功耗的处理器。本方案选用Atreel公司的ATtiny44处理器。ATtiny是Atmel公司的低功耗系列产品，ATtiny44具有3种可单独选择的低功耗休眠模式，使ATtiny44在电池供电设备上有良好的表现。应用软件可在需要时调整系统时钟频率以达到最佳功耗性能，例如在系统闲置时调慢微处理器部分模块的时钟频率。利用AVR Power Stop System，用户停止使用微处理器时可以关闭定时器、ADC等能耗模块，ATtiny44在掉电(PowerDown)模式下耗电量还不到10O nA。要求无线传感器的体积尽可能小，以便安装，ATti-ny44小巧的封装也使得整个无线传感器体积大为缩小。ATtiny44平时工作在掉电状态下，为功耗最小模式。当有报警信号时处理器从中断中唤醒，判断是否为盗贼入侵，如果不是则重新回到掉电模式，如果是盗贼入侵则启动无线发射模块发射无线报警信息。
(2)红外热释电传感器
在自然界，任何高于绝对温度(-273 K)的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外波长是不一样的，红外波长与温度相关，而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。人体都有恒定的体温，一般在37℃左右，会发出10 mm左右特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。被动红外探头的传感器包含2个串联的热释电元件，2个电极化方向正好相反，环境背景辐射对2个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，此时探测器无信号输出。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经检测处理后就能产生报警信号。
(3)无线发射模块
无线传感器的无线发射模块选用的是Chipcon公司的CCll50单发芯片。CCll50具有丰富的频率资源，需要极少的外部元件。CCll50具有休眠状态，在没有报警信息的时候，可以将其设置为休眠状态，减少电池的电量消耗。当有报警信息时，无线发射模块被唤醒，发射报警信号完成后无线发射模块关闭。
2．2 家庭主机设计方案
家庭主机是整个家庭智能防盗报警系统的核心，其自身既可以在收到报警信号后独立报警，驱走盗贼，还能发送报警短信到小区主机和地区主机，通知安防人员尽快到来。家庭主机硬件结构如图2所示。