|
一种基于超声波与红外线联防布控的安防系统在科技飞速发展的今天,人们对生活品质的追求不断提高。近些年，各种高科技产品的出现给人们带来了诸多方便。智能家居虽不是新兴技术，但由于国内行业标准不统一、价格昂贵、售后较差等诸多因素的影响[１] ，使人们望而却步，智能安防的实际利用率不高。本文提出的超声波与红外线联合布控技术操作简单、使用方便、运行可靠、价格低，有利于得到广泛应用。 １ 系统总体设计
传感模块分为超声波传感器和红外线传感器。单片机为主控芯片，通过程序向超声波发射器发送信号，当接收到超声波和红外线传感器的信号时，驱动输出动作，声光报警采用现场报警方式，远程无线报警由单片机发送信号给通信模块，再由通信模块连接安保办公室ꎬ实现远程施救。 ２ 硬件设计 系统中采用单片机作为主控模块，它具有低电压、高性能等优点，并配有独立复位按键，使用方便灵活.超声波传感器的测距信号与红外线传感器的定位信号分别经Ｉ / Ｏ 口输入，根据软件算法驱动输出端声光报警、ＬＥＤ 显示与无线报警。本设计通过设置灯光闪烁颜色及报警提示声音的不同区分障碍物的距离和方位。 ２.１ 单片机最小系统 单片机最小系统如图２所示：包括单片机、晶振电路、复位电路.复位电路是在１０ μＦ的电解电容Ｃ３上并联一个按键开关Ｓ１，当按下此开关时对电容放电ＲＳＴ被拉到高电平，在电容充电时，高电平保持ꎬ使单片机完成复位。单片机内部时钟是靠晶振电路提供的，此次设计时钟信号频率选用１２ ｋＨｚ谐振电容Ｃ１、Ｃ２选用３０ｐＦ 的瓷片电容用来过滤掉晶振部分的高频信号，使晶振工作更加稳定[２]。
图 ２ 单片机最小系统 ２.２ 超声波传感器 超声波测距技术原理简单，测距方便，但由于超声波的发散严重，在较远距离测量时误差较大，所以不适宜定位。本设计选用ＨＣ－ＳＲ０４超声波模块，其性能稳定，测距准确，可用于３００ｃｍ 以内的测距. 超声波传感器工作原理如图 ３ 所示：由单片机控制电路发出４０ ｋＨｚ频率的脉冲(同时启动计数电路开始定时)作用到超声波发送端探头，在探头上会发生逆压电效应，从而产生共振，形成机械振动波，即为需要发送的超声波，此超声波遇到障碍物时被反射回来，被超声波接收端探头接收到，再经压电效应转换为电信号，接收电路将信号多级放大、检波、整形后作用到单片机微控制器，此时定时器停止计时。根据公式 Ｌ ＝ １ / ２ｖｔ，计算出所测距离Ｌ.ｖ为３４０ｍ / ｓ的声速，ｔ为从第一次发射脉冲到接收到回波所用时间。
图 ３ 超声波传感器工作原理 ２.３ 红外线传感器 当有人通过时，人体会发射出波长为１０ μｍ左右的红外线，传感器需要准确地检测出这种红外线，同时排除其他波长段的红外线干扰，则需要在其前端安装一个滤光片，只允许１０ μｍ 左右波长的光通过，其他波段信号被滤掉.检测到人体红外线后，热释电效应将在两个热释电元上发生，由于热释电元的极化方向相反，接收到不同热量时，将产生不同的电荷量，从而形成热释电电流.此电流经过一个高内阻的场效应管源极跟随器构成的前置放大器，通过阻抗变换，将热释电探测元微弱的电流信号转换为有用的电压信号输出，为了防止损坏场效应管，在栅极与探测元件之间并联了高阻值的门电阻。最后把电压信号输入给单片机处理.当外界环境变化时，两个热释电元上将产生相等的电荷量，能够互相抵消，对外没有电信号输出。 ３ 系统工作流程 ４ 测试 为了验证该系统的准确度与精度，并与单一红外传感器系统进行对比，测试设置了实验组和对照组两组实验ꎬ分五组进行[５] .测试在室内开阔的区域进行，预设系统报警区间为５０ ~ ３ ０００ ｍｍ，测试时间为每天８:００ ~ １８:００.其中入侵人员与报警器的实际距离是通过卷尺测量的.结果如表 １ 所示.
表 １ 测试结果 经过比对测试结果ꎬ，实验组的测量误差与漏报次数明显小于对照组，误报次数略多于对照组。分析其原因在于所设计系统没有过多地考虑与人体相似的干扰源影响，所以存在误报情况，后期应配合图像传感进一步减小误报情况。 ５ 结语 此系统结合超声波与红外线传感器各自在近距离探测方面的优点，加之单片机控制器的特点，所设计的这款安防布控系统改进了传统智能安防系统系统庞大、实用性不强的缺点，从根本上解决了人们对安防产品的选择困难，能够满足人们对简约时尚智能安防的需求. 参考文献 |
