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智能安防系统的方案设计目前在物联网的智能安防系统中能够实现的方案框架图如下：一、智能窗户控制系统（1）、系统由最初的实验阶段到形成过程中，其基本的功能框架如下：上位机软件PAC系统计算机燃气报警烟雾报警智能窗户玻璃破碎报警（2）、设计方案为了达到智能化产品的需求，智能窗户控制系统采用了多种传感器技术，以风传感器，雨传感器和温度传感器为主体。风传感器的设计解决了自动防风的功能，它能实时检测风速，将其转换为电信号，传输给微处理器MCU。主要装置有风轮、传感器电路。其主要原理是，在窗户打开的情况下，当室外起风时，风带动风轮转动，计数器记录每分钟风轮所转过的圈数，并将数据传输给MCU，根据所编程序中设置的风轮转动圈数下限值，决定是否需要启动电机，以带动窗户转动，将其关闭，当风速有所减弱，带动风轮每分钟所转圈数小于之前的下限值时，MCU发出命令，启动电机再次带动窗户开启的方向转动。截止到目前我们已经完成了风传感器的制作，主要思路是：塑质的风轮中心通过一根金属轴与绝缘轮连接，轮的圆周上有一个导电金属触点，其他位置绝缘，轮圆心部分导电，且由一根导线与圆周上导电金属片相连。另外在与绝缘轮圆周紧挨着的外部设置一个与MCU的计数器相连的导电金属触点，当风轮带动绝缘轮转动时，在两个金属触点接触的瞬间，电路导通，计数器计数一次。MCU通过对计数器所记录数字的分析控制电机的开闭，最终控制窗户。其原理图如下所示：导线金属触点VccR绝缘轮金属轴风轮下雨时忘记关窗是很苦恼的，然而智能窗户的雨传感器解决了这一问题，雨传感器的主要功能是检测室外空气雨滴，当雨滴落在雨传感器上时产生短路，此时MCU将检测到电平的变化，以此作出相应的动作。当导线网上的所有水滴都蒸发掉后电路恢复短路状态，MCU发出指令，启动电机，使其带动窗户向开启的方向转动，最终将窗户打开。此装置的主要部分是互不导通的导线网、传感器电路。其原理图如下：VccR导线网MCUMCU系统中还新增了手动控制器和温度传感器，以满足多种需求。手动控制器由三个按键开关组成，并设置三种功能，即开、关和暂停，顾名思义，手动控制器可以选择在合适的时候打开和关闭窗户，而且还可以按下暂停键使窗户停在任意位置，此功能已由编程简单实现。温度传感器用于检测室内温度，并显示在数码管上。器件选用DS18B20和四位共阳数码管，DS18B20通过一个单线接口发送和接收信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一根连接线，用与读写和转换的电源可从数据线本身获取，无需外部电源，大大的节省了硬件资源。其原理图如下：而所有的关窗和开窗的动作都由电动机实现，原理如下：由以上系统功能的完成可以设计出模拟控制实验板，实物图如下：硬件原料成本一览表：材料及部件名称需要个数单价（元/个）实验板1风传感器1雨传感器1光传感器1温度传感器15V蜂鸣器1电阻20三极管10总价二、玻璃破碎报警（1）、利用压电陶瓷片的压电效应，可以制成玻璃破碎入侵探测器。对高频的玻璃破碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下的声音信号（比如说话、走路声）有较强的抑制作用。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。使用石英玻璃在25摄氏度，湿度25%时的破碎频率为12KH.玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽10到15KHz）的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的声控报警探测器。另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。声控-震动型是将声控与震动探测两种技术组合在一起，只有同时探测到玻璃破碎时发出的高频声音信号和敲击玻璃引起的震动，才输出报警信号。次声波-玻璃破碎高频声响双技术探测器是将次声波探测技术和玻璃破碎高频声响探测技术组合到一起，只有同时探测敲击玻璃和玻璃破碎时发出的高频声响信号和引起的次声波信号才触发报警。玻璃破碎传感器内的压电陶瓷敏感元件多是由锆钛酸一类材料制成的。由压电效应，当在压电陶瓷片上加上音频电压时，压电陶瓷片就会发声（一般作为发声片或压电喇叭），同样，使压电陶瓷产生振动时，它能输出一定电压，玻璃破碎传感器正是利用这一特性制成的。玻璃破碎传感器中与压电陶瓷并联的一只15-25千欧的电阻作用是降低传感器内部的阻抗。压电陶瓷的用途非常广泛。压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长（2）、传感器选型探测器的监测范围为一整个房间（与窗户多少无关）。同时它的灵敏度连续可调,保证可以根据环境情况设定一个最佳工作点——防误报而不减灵敏度。技术规格：型号：PA－456品牌：PARADOX-加拿大枫叶数字处理器12/8bits8MHz灵敏度连续可调保护范围最高灵敏度:9米距离工作温度－20℃至50℃电源输入9－16Vdc,17mA安装位置天花或墙壁,接近或面对玻璃窗抗干扰抗无线电及电磁波玻璃窗大小任何大小玻璃警报指示红色LED亮保持3秒LED指示绿LED亮:探测红色LED亮:警报全音频及次声波段频率分析，能精确区分金属，小片玻璃的碎声及真正的玻璃碎声。7个特殊频率数字滤波器，数字放大增益和频率振幅分析可分析振动和冲击的波动抗电磁干扰及辐射（3）、调理电路1．放大器AD620已经成为工业标准的高性能、低成本的仪表放大器。输出的差分增益G，G=(R1＋R2)/RG＋1。2．带通滤波器原理：第一个运算放大器接成单位增益缓冲结构，作为输入级，其等效电阻R作为输入级的电阻，后两个运算放大器和电容CL实现有源电感，该电感和C以及输出等效电阻ro组成RCL网络。3.比较器电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时(UR1UinUR2），输出为高电位（UO=UOH）。当Uin不在门限电位范围之间时，（UinUR2或UinUR1）输出为低电位（UO=UOL），窗口电压ΔU=UR2-UR1。它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。4.报警执行机构报警执行机构采用单片机控制声光报警方式，同时采用两级报警机制。在使用玻璃破碎传感器时，由于玻璃破碎传感器的阻抗较高，故在放大器之前加一个射级跟随器。跟随后的信号经放大器放大后，再送入带通滤波器，用于将有用信号检出，然后比较信号与比较器的基准阈值电压进行比较，以防止其他振动信号输入而造成误报。比较后的信号经驱动电路带动继电器、报警器。报警音量：≤120分贝。鸣笛时间：每次触发后鸣笛约30秒钟。工作电压：DC9V，使用1节GF22型电池。开机延时：≥30秒，便于主人开机后离开。体积：100×55×25mm，重量约40克（4）、电源选择类型稳压直流电源品牌佳通鑫型号JTX-0901输出电流1（A）输入电压100-240（V）输出电压9（V）输出功率9（W）频率范围50/60（HZ）工作温度3%（℃）产品认证CE1.输出电压调率:5%.2.额定输出电流：1A3.电流输出范围：0-1A(2A以上工作时间不超过5分钟).4.输出纹波&噪音100mVp-p.5.工作效率75-80%.6.输出短路保护.7.过热保护.8.工作温度0℃~+50℃.9.储存温度-20℃~+85℃.10.湿度10%-95%RH.三、燃气泄漏报警器（1）、燃气泄漏报警器通过气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量传递给控制器或控制电路，当可燃气体浓度超过控制器或控制电路中设定的值时，控制器通过执行器或执行电路发出报警信号或执行关闭燃气阀门等动作。可燃气体报警器的探测可燃气体的传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器，还有少量的其他类型，如化学电池类传感器。这些传感器都是通过对周围环境中的可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反反应，造成传感器的电物理特性的改变。（2）、工作过程：1.电源灯：绿灯，通电后亮起，报警时熄灭。2.报警灯：红灯，报警时亮起，停止报警时熄灭。3.接通电源，绿灯亮起或闪烁3分钟后，报警器开始正常工作。当所检测的气体达到报警点时，报警器开始报警，绿灯熄灭，报警灯亮起，蜂鸣器发出“Ｂ、Ｂ、Ｂ…”的报警声，当检测的气体的浓度下降到报警点以下时，报警器则停止报警。（一氧化碳报警有延时功能）4.若增加了手动检测功能，当按动按键时，绿灯熄灭，报警灯亮起，蜂鸣器发出“Ｂ、B、Ｂ…”的报警声。5若增加了联排气扇功能，当报警器报警时，已联接的排气扇开始启动，自动排除有害气体。6.若增加了联机械手或电磁阀功能，当报警器报警时，已联接的机械手或电磁阀会自动关闭煤气阀，从而切断有害气源。7.若增加了联网功能的，当报警器报警时，管理中心或控制中心同时收到常开常闭（NO、NC）信号。（对于增加了无线功能的，则报警主机将收到2-3秒的无线信号）报警后可输出一对继电器无源触点信号（常开、常闭可跳线设置）,用于控制通风换气设备或为其它设备提供常开或常闭报警触点。当环境中可燃气体浓度达到设定阈值时，能发出声光报警信号,可以输出继电器无源触点信号。当周围环境可燃气体浓度降到响应阈值以下时，处于报警状态的探测器将自动恢复到正常工作状态。四、烟雾报警器上图为：光电式报警器和离子式报警器（1）、烟雾报警器，别称火灾烟雾报警器、烟雾传感器、烟雾感应器等。一般将独立的，实物产品电池供电、或交流电供电电池为备电，现成报警时能发出声光指示的，称为独立式烟雾报警器。由总线供电，总线上可以连接有多个，与火灾报警控制器联网、通讯组成一个报警系统，报警时现场无声音，主机有声光提示，这类感烟报警装置一般称之为感烟探测器。（2）、烟雾报警器从使用的传感器来分为离子烟雾报警器、光电烟雾报警器等。（3）、详细简介：离子烟雾报警器对微小的烟雾粒子的感应要灵敏一些，对各种烟能均衡响应；而前向式光电烟雾报警器对稍大的烟雾粒子的感应较灵敏，对灰烟、黑烟响应差些。当发生熊熊大火时，空气中烟雾的微小粒子较多，而闷烧的时候，空气中稍大的烟雾粒子会多一些。如果火灾发生后，产生了大量的烟雾的微小粒子，离子烟雾报警器会比光电烟雾报警器先报警。这两种烟雾报警器时间间隔不大，但是这类火灾的蔓延极快，此类场所建议安装离子烟雾报警器较好。另一类闷烧火灾发生后，产生了大量的稍大的烟雾粒子，光电烟雾报警器会比离子烟雾报警器先报警，这类场所建议安装光电烟雾报警器。如果你想将两者的长处兼而有之，你可以在要求安装烟雾报警器的地方将两种烟雾报警器都安上。