无源无线智能控制系统

2024-05-13

无源无线智能控制系统（精选5篇）

无源无线智能控制系统篇1

1 引言

无源无线智能控制系统为构建绿色节能建筑,实施绿色节能改造工程提供了一种重要手段,无源无线智能控制系统的应用将大量减少线缆布设、金属使用、电池更换、污染物排放所带来的建筑开销。

在建筑设计中,当内部空间较大或者有分层结构而又需要充分的照明时,出于对使用方便的考虑,开关常常需要安放在触手可及的地方。例如在走廊、楼梯、客厅等场所,这样就往往会出现“一灯多控”的现象,对施工提出较高要求。另外在房屋重新装修后,需要在玻璃墙上安装照明开关,而在玻璃墙上走明线会严重影响到美观。无源无线智能控制系统为解决以上问题提供了一种美观又可行的方案。

2 无源无线智能控制系统

无线无源智能控制系统由现场设备(无源无线开关、红外感应器、门窗磁感应器、照度感应器和温度感应器等)、控制器、软件平台等组成,其结构如图1所示。由无源无线技术现场设备发射微功率无线信号给接收器,接收器接收到现场设备发射的无线信号后,转换成控制命令再转发给控制模块,然后再由控制终端完成最后的控制工作。控制网关再将一个单元的信息进行收集,通过以太网转发给中控电脑。可以实现整个建筑内的信息传输和共享、实现系统级的调度控制和管理优化。用户也可以通过手机以及互联网络上网查询并控制家庭内部的用电情况。

现场设备由无源无线开关、红外感应器、门窗磁感应器、照度感应器和温度感应器等组成,都采用了无源无线技术。无源无线开关安装方便,而且通过人工按动翘板来获取发射无线信号的能量。无线红外感应器工作在315.0MHz和868.3MHz频段,通过热释电原理感应人员活动,当人走进感应范围时灯渐亮,人离开后灯延时熄灭,可用于走廊、电梯厅等场合,也可用于安防。门窗磁感应器自带光伏电池,将光能转化成电能,通过磁体和磁条的吸合和分开的状态来监测门窗的开合状态,可用于安防以及空气调节系统的节能控制。控制器包括接收器和控制模块,接收器接收来自现场的无线信号;控制模块通过控制开关控制模块和调光控制模块来通断照明回路、风机盘管等末端用电设备以及实现对室内照度的调节。其常用设备外形如图2所示,除此之外还有一些常用的现场设备例如液晶触摸屏、温度感应器、网关、中继转发器、智能控制箱等。

3 住宅应用示例

图3是无源无线智能控制系统应用在住宅中的平面图及原理图。无线网关位于房间进门处。最多可容纳12路的智能控制箱位于客厅及主卧室内,接收无源无线开关发来的控制命令,进而对住宅内的普通灯具及用电设备进行控制。调光接收器与无源无线开关及红外感应器通信,应用于对光照强度控制灵活的场所,例如:客厅、卧室等,能够根据不同时间以及主人对光照的不同喜好来控制房间的照度。而且无源无线开关实现“一灯双控”的设计就更为简单,只需在卧室门口及床头安装或粘贴无线无源智能开关。带光感的红外探测器能够依据环境的光照度和人员的有无来控制环境的照度在一定范围内。无源无线门窗磁感应器安装于门窗处,当主人离家后如果门窗被非法打开,能与手机短信报警装置相互配合,发送短信或语音信息至主人手机,提高安防能力。另外窗磁系统还可以与空调系统相连,当空调开启5min后如果发觉窗户仍为开启状态,则发出报警。手机视频监控收发模块安装在室内,让主人可以通过手机随时随地、可视地了解家里的实时状况。液晶触摸屏安装方便,可以对整个系统进行控制。

无线信号穿过不同材质时的传输情况如表1所示,可以看出混凝土墙对信号衰减较为严重。

在设计中需要注意,信号穿越混凝土障碍墙时应尽量保证垂直穿越,避免斜穿,如图4所示。斜穿剪力墙时增加了无线信号在剪力墙中的传输距离,无形中增加了信号的衰减。当确有必要穿越时可采取图4方式,通过添加无线中继器的方式来减少信号的衰减。

无源无线系统除了能节省电能外还可以节省铜材消耗,据统计无源无线系统能节省30%以上的铜耗,假设每个回路按15m计算,按2元/m的价格考虑。

每回路节省的成本为:15m×30%×2元/m=9元。以本户为例,一共11回路,所以共节省:

与传统智能控制系统相比,无源无线系统具有以下优势:

从技术兼容程度、电能来源、系统可靠性等多个方面进行比较,无源无线智能控制系统都优于传统智能控制产品。

4 结束语

无源无线智能控制系统与传统配电方式以及传统无线智能控制系统具有以下优势:

1)由于采用了无线方案,节省了导线的使用。

2)采用了无源的供电技术,依靠开关本身的机械能和光能来供电,既避免了频繁更换电池的繁琐,又避免了电池本身对环境的破坏。

3)使用方便,仅需粘贴或者螺丝固定即可,同时也避免了二次装修造成的线路浪费。

4)缩短了施工工期,后期改造和维护都相对方便。

5)各个子单元通过以太网联系成一个整体,能够实现统筹管理和管理优化。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.智能建筑设计标准GB/T50314-2006[S].中国计划出版社,2007.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑电气设计规范JGJ16-2008[S].中国建筑工业出版社,2008.

[3]中华人民共和国公安部.安全防范工程技术规范GB50348-2004[S].中国标准出版社,2004.

[4]陈勇旗,谭冠政.无线遥控智能照明系统[J].电气应用,2005,(24)2:53-56.

温室大棚智能无线监控系统篇2

【摘要】温度和湿度是保证农作物优质生产中两个重要因素，因此监测和控制温湿度对于温室大棚农作物来说至关重要。相较于以往的测温测湿系统都是通过有线方式传送数据，线路复杂布局困难、电线易老化等问题影响了其可靠性。而温度、湿度传感器这样的设备并不需要很大的功率和传输速率。所以ZigBee技术以其低功耗、支持大量节点、数据无线传输且安全可靠的特点正好弥补了传统测温湿度系统的缺陷。并且由于传统的温湿度监测是通过仪器到温室大棚内检测、记录，然后再人工启动相关的设备来调节温湿度。当温度或湿度超过极限值时，传统的控制方式在调控和监测之间有一个时间差，如果正好在这个时间差内由于人工的疏忽而没有及时的启动相应设备来调控温湿度就很可能造成不可逆转的后果。本文主要研究实时监测和控制大棚内的温湿度以保证大棚内的温湿度随时处于正常水平。

【关键词】温室大棚；温湿度；单片机；ZigBee

0.引言

随着人们生活水平的不断提高，人们对新鲜、反季节瓜果蔬菜的需求不断增加。加之中国又是一个耕地稀缺的人口大国，所以发展现代化集约型农业是解决这一难题的不二之选。温室大棚以其独特的生产方式得到了广泛的推广和应用，由于我国温室大棚发展较晚，目前国内大棚自动化水平低，大棚温湿度监测可靠性低，所以现代化温室大棚温湿度智能监控系统的设计越来越引起重视。为解决以上问题，本文针对大棚布局及作物生长的特点设计一套温湿度无线监测及实时控制系统，该系统能实现多点温湿度的实时采集、无线传输及显示，通过数据的分析，并结合大棚内实际农作物的生长特点来控制温湿度，使作物达到优质生长、高效高产的目的。整个系统操作简便、组网灵活且容易扩展，具有较高的应用推广价值。

1.系统的硬件设计

1.1系统硬件电路构成

本系统以单片机为控制核心，组成一个集温湿度采集、传输、分析、显示及自动调控于一身的闭环控制系统。系统硬件电路由温湿度传感器、ZigBee节点模块、单片机、固态继电器、负压风机和湿帘组成。

1.2温湿度采集模块

1.2.1 DHT11温湿度传感器介绍

DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，超小的体积、极低的功耗，使其成为温湿度采集应用场合的最佳选择。

1.2.2 DHT11的技术参数

供电电压：3.3～5.5VDC

测量范围：湿度20-90%RH，温度0～50℃

测量精度：湿度+-5%RH，温度+-2℃

分辨率：湿度1%RH，温度1℃

1.3数据传输模块

1.3.1 ZigBee技术简介

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是组网简单、低功耗、高数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域。

1.3.2 ZigBee星形网络的建立

由于ZigBee组网简单、数据传输高效，本系统采用最简单的星形网络拓扑机构组网。本系统使用带有zigbee协议的无线模块，通过串口连接的方式来构建zigbee温湿度监测系统。该系统主要由一台温湿度数据集中器（zigbee协調器）和安装在各处的温湿度监测节点（zigbee设备）组成的星形结构网络构成。

1.4单片机模块

1.4.1单片机概述

单片机是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机。单片机以其体积小、质量轻、价格便宜、功能齐全的特点在各领域得到广泛的应用。

1.4.2 8051芯片的引脚分布

芯片引脚分布：

（1）电源引脚（2个）

（2）外接晶体引脚（2个）

（3）控制引脚（4个）

（4）并行输入/输出引脚（32个，分成4个8位口）

1.4.3 8051芯片的复位

8051单片机的复位方法有两种：

（1）手动复位：按钮按下，复位脚得到VCC的高电平，单片机复位，按钮松开后，单片机开始工作。

（2）上电复位：上电后，电容电压不能突变，VCC通过复位电容给单片机复位脚施加高电平5V，同时，通过10KΩ电阻向电容器反向充电，使复位脚电压逐渐降低。经一定时间后复位脚变为0V，单片机开始工作。

1.5温湿度调节控制模块

本系统设计为单片机接收到ZigBee节点模块传输回来的温湿度信息时，分析数据并判断是否超出界限值，继而由单片机发出高低电平控制信号来控制相关设备的启停。由于单片机发出的电平信号是一个弱电信号，所以就需要加入继电器来放大信号以达到弱电控制强电的目的。

1.5.1固态继电器概述

固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件，固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装位置无限制，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳，输入功率小，灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好，噪声低和工作频率高等特点。

1.5.2 AC-SSR固态继电器的关键技术参数

输入电压范围：在环境温度25℃下，固态继电器能够工作的输入电压范围。

输入电流：在输入电压范围内某一特定电压对应的输入电流值。

接通电压：在输入端加该电压或大于该电压值时，输出端确保导通。

关断电压：在输入端加该电压或小于该电压值时，输出端确保关断。

额定输出电流：环境25℃时的最大稳态工作电流。

额定输出电压：能够承受的最大负载工作电压。

2.系统的软件设计

系统主程序首先对系统进行初始化，包括定义端口、8051初始化、ZigBee模块初始化，然后进入主循环，在主循环中不断调用各种子程序，从而完成温湿度的监测和调控。主程序流程图如图2-1

图2-1 主程序流程图

3.结束语

本文针对当前温室大棚温湿度监测与控制的弊端，利用ZigBee节点模块、单片机、固态继电器等设计了一套温室大棚智能无线温湿度监控系统。该系统具有功耗低、传输数据高效快捷、组网简单的特点，正好填补了当前温室大棚测温测湿系统的不足。并且该系统能够随温室大棚的温湿度变化而智能调控温湿度，所以该（下转第183页）（上接第111页）系统在发展现代化集约型农业有着较高的应用价值。 [科]

【参考文献】

[1]雷伏容.崔浩.51单片机常用模块设计查询手册[M].清华大学出版社，2010.

[2]吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京航空航天大学出版社，2008.

[3]李文仲.段朝玉.ZigBee入门与实践[M].北京航空航天大学出版社，2007.

无源无线智能控制系统篇3

电力设备的安全稳定是电力系统安全稳定运行的重要基础。对电力设备运行状态进行监测, 能够及时发现问题, 减少故障的发生。电力设备发热监测监控技术是在工业设备的温度监控技术上发展出来的, 主要经历了热电偶技术、固定粘贴式示温蜡片 (纸) 测温技术、非接触式远红外测温技术、光纤测温技术、有源无线测温技术以及SAW传感器无源无线测温技术等发展阶段[1]。近年来, 国外相继开发了一些基于不同检测原理的电气设备温度在线监测装置, 为满足安全可靠及实用性要求, 各国开始趋向于采用无源无线测温方式。

声表面波 (Surface Acoustic Wave, 简称SAW) 是沿物体表面传播的一种弹性波。SAW谐振型传感器主要由天线和附有反射栅、叉指转换器的压电基片组成。叉指换能器通过逆压电效应将接收到的查询电磁波转换为一定频率的声表面波 (SAW) , 声表面波被左右两个周期性反射栅条反射至叉指换能器处产生特定谐振频率的电磁波, 并通过天线向外输出[2]。

目前, 无线无源测温系统已有许多研究成果。文献[3-4]研究了SAW传感器的设计;文献[5]研究了温度采集器的设计;在从测温网关向监控中心传输数据方式的研究方面, 文献[6]采用无源透明的EPON网络组建环网柜无源无线测温管理系统, 文献[7]采用RS485实现本地传输, 以太网实现数据远程传输。

本文给出了设计方案, 介绍了无线无源测温系统的总体架构, 重点介绍了能够汇集并上传温度信息的测温网关硬件设计以及温度监测系统的软件设计。本方案的一个突出特点是测温网关可以将数据通过以太网、RS485或GPRS等多种方式上传到监控系统, 可根据实际情况进行配置。

1 测温系统架构及硬件设计

1.1 测温系统工作原理

基于SAW传感器的无线无源测温系统由监测管理主站及软件、温度监测集中器 (网关) 、测温采集器、SAW温度传感器等部分构成。系统的工作原理是SAW传感器测量各触点温度, 采集器完成对传感器测量的温度信息的收发和管理, 一个采集器可接收6个SAW传感器的温度信息。同一区域 (如一个变电站) 内多个开关柜通过采集器之间组成CAN总线网络或RS485组网进行数据的本地传输, 再由测温网关统一进行本区域内所有开关柜温度监控信息的采集、存储和管理。测温网关可以通过以太网、GPRS或RS485按照指定的标准规约传入监控中心, 实现远程在线温度监测、分析以及预警。监测系统总体架构如图1所示。

采集器从SAW传感器获取温度信息的过程是:采集器间歇地发射一定频率的正弦信号, 传感器接收到采集器发出的信号, 当传感器的谐振频率与激励信号频率相同时, 输出响应信号功率最大。此时, 响应信号是一个指数衰减的振荡信号, 振荡频率即谐振频率。采集器接收到这个信号并进行处理, 分析谐振频率, 计算出对应的温度并发送回温度监测集中器[8]。

测温网关主要负责传感器/采集器档案管理、参数设定、温度数据的存储, 并提供与自动化系统或测温平台的数据接口。测温网关将采集器上的温度数据读入之后, 首先通过自身的储存模块将温度信号保存下来, 然后通过外部接口将数据传送至上位机系统中, 与上位机系统的通讯接口主要包括以太网、RS485接口或GPRS接口, 通讯协议采用103/61850/Modbus等标准规约通信, 也可通过自定义规约进行通讯。

1.2 测温网关设计

网关的硬件系统由7大部分组成, 分别为主控单元、GPRS通信单元、以太网通信单元、2路RS485通信接口、1路调试RS232接口、1路CAN通信接口和电源单元 (GPRS和以太网设计成选配单元, 可根据不同的需求配不同的功能模块) 。主控单元是整个通信模块的主控中心, 由一块ARM芯片组成, 主要用于以太网协议栈的解析和参数的配置。GPRS通信单元通过GPRS模块和移动运营商的GPRS网络实现远程数据的采集。以太网通信电源采用工业级的以太网通信模块和主站进行数据通信。一路RS485用于和主站或其他设备通信, 另一路RS485主要和测温采集器通信。RS232通信接口设计成USB口, 主要用于参数设置和后续的串口升级。CAN通信接口主要用于和测温采集器通信。图2是网关硬件结构框图。

1.3 硬件设备安装

测温系统的硬件设备主要包括温度传感器、温度采集器及其天线和测温网关。安装时, 应根据现场实际情况制定安装方案。温度传感器是直接安装在被测物体表面的接触式测温元件, 采集器与传感器配套使用。传感器与采集器距离应该在有效测量范围内, 一般不超过5 m, 以避免信号衰减导致测量误差。

对于开关柜测温, 将测温系统安装在断路器上, 每个断路器各一套测温系统。传感器安装在断路器上下端触臂上, 采集器天线安装在开关柜断路器手车室, 通讯装置箱安装在开关柜仪表室。图3是断路器上下端触臂上传感器安装情况。

对于变压器测温, 基于对变压器的高压侧电流较小、发热不明显、安装难度高和远距离无线信号稳定性等方面的考虑, 测温系统只安装在变压器低压侧。传感器安装在变压器低压侧与离相封闭母线软连接处, 采集器天线安装在离相封闭母线外壳上, 通讯装置箱安装在变压器本身上。

2 温度监测系统软件设计

温度监测管理系统的应用软件主要功能包括各温度传感器设备运行状态监视、温度监测各项参数设置、温度信息的远程获取、综合查询分析以及温度预测告警等。根据实际情况, 这些应用功能可以作为电力自动化系统的一个功能模块存在 (将温度信息通过标准数据接口接入电力自动化系统) , 也可以单独作为一套环网柜温度监测的主站系统。各类运行管理人员可通过远程访问及时准确地监控开关柜温度情况。

本系统采用分布式多层结构, 软件架构由上至下分为表现层、服务层、数据层, 其结构图如图4所示。表现层即面向用户的层级, 实现人机交互功能, 以前端页面展示为表现形式, 用户通过浏览器登录系统, 查看设备的实时温度, 设定用户权限, 设定报警条件和报警推送功能等。服务层程序架设在服务器上, 对数据中的实时温度数据进行分析处理, 经过处理之后保存到数据库, 接收表现层的请求并给予响应。数据层接收测温设备测量的数据, 存储在数据库中。

系统设计的整体流程图如图5所示。

传感器测量的温度经采集器和网关上传到服务器, 保存在数据层的数据库中。服务层程序对数据进行处理分析, 将实时数据在表现层前端页面进行展示。如果温度异常, 就会进行报警, 并分析温度异常的原因, 向手机发送报警消息。本系统具有以下特点:

(1) 多种温度监测方式。用户可以设定时间区间、指定监控对象进行历史温度信息的查询。

(2) 完备的告警机制。温度的绝对值或温度的变化率超过上限, 系统为运行管理人员提供声音、光电、短信等多种方式的告警信息。

(3) 丰富的数据展现。在监控对象上, 可以选定一个开关柜的一组传感器或一个区域的多个开关柜温度信息进行监控。对于历史温度信息, 系统提供列表、曲线等多种展现方式。

(4) 完善的系统参数设置。管理温度监测相关设备档案。指定开关柜或一个具体的温度传感器进行参数的远程下发, 包括传感器温度校准、各类预警值、时间、温度采集频率、传感器发射功率、信号接收门限等。

本系统能够对测温数据进行深入分析, 得出温度异常原因, 并进行预测。具体分析方法如下:

(1) 高温原因分析。根据载流量的增大测量温度会持续走高, 当温度超过预设范围后, 进行两种原因判定。载流量过大:出线高温预警后, 根据历史温度变化趋势判定, 定时读取中国天气网对测温区域的温度数据。统计当前测量点与环境的历史温度差异, 根据每日平均温差形成温差走势, 如果温差不呈上升趋势, 则判定为载流量过大。设备老化或者接触不良:判定原理同上, 判断条件为温差呈上升趋势时, 判定设备老化或者接触不良。

(2) 温度预测分析。根据已有的温度数据及其变化规律, 按照既定的预测算法为用户提供温度预测结果, 并将预测值与预警值进行比较, 发现有异常的可能时发送温度告警信息。

(3) 对设备老化情况进行分析。以整点采集的温度和实时天气温度做差值, 将一天的所有差值取平均, 以月为分析单位, 将一个月内的所有日平均差值再取平均统计出月平均差值。平均温差作为衡量设备老化水平的分析依据, 当差值不断增大时, 预测为设备状况不佳, 可能存在老化现象。

(4) 对薄弱环节进行检测。薄弱点分析采用同级比较的方法, 根据普遍运行状况筛选出特殊运行状况。以用电高峰期作为时间节点, 统计用电高峰时段测量点温度增长情况, 将同级别的每个测量点在本时段的温度差值记录下来, 并计算出所有测量点温差平均值, 然后将超过温差平均值的测量点按照差值大小进行排名;以月为统计单位, 统计超过平均温差排在前三名之内的次数, 按照次数多少来排列薄弱点。

3 设计方案的实现

下面给出了测温系统安装后温度监测软件的运行情况。图6是采集器视图界面, 能够显示该采集器下所有传感器的温度情况。根据温度信息, 运行人员能够及时掌握设备的运行状况。如果出现温度异常, 系统会发出告警信息, 保障运行人员能及时发现问题并进行处理。

图7是传感器视图界面, 能够显示该传感器在一定时段内的温度曲线。该曲线能够反映温度变化趋势, 运行人员可以通过曲线及时发现设备老化等问题。

4 结语

今后对电力设备安全稳定的要求必然越来越高, 对设备温度进行监测, 能够及时发现异常情况, 减少设备故障。基于SAW传感器的无线无源测温系统安装灵活方便、运行可靠, 有广阔的发展前景。本文给出了无线无源测温系统的硬件、软件设计方案, 并应用在断路器触头温度监测上。由温度监测系统软件运行情况可知, 该系统能及时有效地监测传感器安装处的温度, 实现准确测温、及时告警的功能。当然, 无线无源测温设备还存在成本较高的问题, 值得深入研究。

参考文献

[1]邓世杰.中置式开关柜的无线测温方法[J].高压电器, 2010, 46 (11) :99-102.

[2]李平, 文玉梅, 黄尚廉.声表面波谐振器型无源无线温度传感器[J].仪器仪表学报, 2003, 24 (4) :403-405.

[3]卢小荣.无源无线声表面波温度传感器及应用方案设计[D].武汉:武汉邮电科学研究院, 2012.

[4]王磊, 刘文, 卢小荣.面向电网应用的SAW温度传感器设计[J].压电与声光, 2012, 34 (6) :817-819.

[5]宿元斌, 宿筱, 何建廷.高压开关柜无源无线温度监测系统的研究[J].制造业自动化, 2013, 35 (3) :32-35.

[6]霍富强, 雷振锋, 路进升.环网柜无源无线测温管理系统设计[J].科学技术与工程, 2013, 13 (25) :7516-7520.

[7]覃奇, 陈金, 鄢芬, 等.嵌入式协议转换器在无源无线测温系统中的应用[J].电气技术, 2012 (12) :53-56, 62.

A&P无线智能防盗报警系统方案篇4

HC-2000无线智能防盗报警器系统

A&P HC—2000主机无线接收各类探测器信号，通过公共电信网传输报警信息，既可单家独户电话语音报警使用，又可形成小区(社区)联网或城市联网。A&PHC-2000主机在具备防盗报警系统组成的基本要素：报(报警)、听(监听)、看(摄像监控)、记(记录)、通(通讯)、备电等基础上，结合现时人们的需求进行人性化的设计，在防盗报警的同时，增加了家居智能化、报警联动摄像、灯光系统等全面而独特的功能，做到家居智能化与防盗报警、闭路监控与防盗报警联动一体化。

A&P HC—2000主机既可以无线接收各类无线探测器报警信号，又留有有线探测器安装接口，达到多种方法的有线、无线兼容，做到室内、室外双重防范。

A&P HC-2000主机既有内置喇叭又有可外接高分贝警号的接口，做到室内、室外现场阻吓一体化。

A&PHC-2000系统具有20秒分段录音功能，电话语音可报出地址、警情状态分出报警防区，如语音报出：紧急求救、被盗、火警、煤气泄露，又可在小区同时安装A&P报警中心，电脑中心显示警情位置、种类等详细资料，实现重听录音、监听、解警等功能。

HC—2000DJ(对讲)无线智能防盗报警器系统

为了适应楼宇安装使用可视对讲系统(或非可视对讲系统)又需增加无线报警设备，加装DJ主机，实现无线接收各类探测器信号，通过原有对讲网络传输报警信息，达到可视、报警一体化。

HC-2000DJ主机可兼容有防盗接口、并具备可视联网监控申心的可视(非可视)对讲分机并与之相连，还可与大多品牌的有线报警主机进行相连使用，如“C&K”、“DSC”、“安定宝”、“视得安。“安居宝”、“卫锐通”、“泛达”、“NEC”、“朗维”等系统，可无线接收各种A&P无线探测器的信号，实现有线无线转换功能，通过原有对讲(或有线)报警网络传输报警信息，达到可视、报警一体化。

HC-2000DJ主机具有学习功能、自检功能、可监控5个防区、配备50个探测器，在总线系统可作为一个报警主机使用，与A＆P优秀的无线传输防盗报警功能融为一体，达到一物多用，一物多效，全方位保护物业安全的目的。

在此基础上加装HC-2000DJ主机，该主机与原配置的无线探测器再次录码后通过公共电信网，将报警信号传送到用户事先设定的10组报警电话(如手机、电话、BB机等)，即可达到直接联网报警与电话语音报警兼存的目的。

HC－2000ZX无线接收、有线传输报警器系统

HC-2000ZX(485总线)无线接收、有线传输报警器系统，该系统主要由用户终端主机(485主机)、采集器、中继器、总线专用读码器和监控中心组成。

每个终端用户通过终端主机无线接收50个探测器所探测的信号，用户只要通过遥控器对终端主机进行设防、撤防。采集器24小时主动巡检所辖区域内的每个用户终端主机工作情况，监控中心通过485总线对每个采集器的工作情况主动进行实时巡检监控。并通过采集器将报警信息进行处理传到电脑监控中心，电脑屏幕将显示报警的具体位置、防区、报警类型、用户详细资料。

一个标准的系统软件最高可控制128个采集器，一个采集器最高可主动采集所辖区域内128户用户终端主机及探测器工作情况，即系统可最高容纳16384户终端用户，并且巡查速度小于5秒。使用中继器增加485总线有效监控距离，简化布线结构。从而克服了485总线不能长于1200米的局限，使监控中心与用户终端主机485总线之间通讯距离可达到10公里。

在此基础上加装HC-2000ZX主机，通过该主机与原配置的无线探测器再次录码后，通过公共电信网，将报警信号传送到用户事先设定的10组报警电话(如手机、电话、BB机等)，即可达到直接联网报警与电话语音报警兼存的目的。

系统的十大优势

1．本系统在设防状态下电话线路中断时，如发生警情，主机立即发出特种信号，当附近无障碍距离100米内装有A&P系列防盗器的主机收到信号后，该机内自动处理器立刻代拨报警电话，实现无线转发报警，同时主机内置有可充电电池，断电能待机工作24小时以上，有效地防止盗贼剪断线路(电话线、电源线)后入侵，有很好的防破坏报警功能。

2．本系统利用数10万组内存密码，全部功能采用电话按键输入，实现了自动录码功能，为用户自由选择配置、安装操作提供最大方便和100％的保密性。

3．本系统运用先进的数码接收技术、配备信号多路径接收装置，实现接警时电话远程遥控功能，如解警、监听、阻吓、重听录音等功能，从而解决了人为误报无法判断和远距离解警带来的烦恼。本系统具有电话远程遥控家电或报警启动摄像、灯光系统功能，做到家居智能化与防盗报警、闭路监控与防盗报警联动一体化。

4．本系统配件种类齐全、可选择性强，一台主机可同时配置32个无线探测装置，可监控32个防区，一台主机另可同时配置16个遥控器。

5．本系统有两个无线紧急求救按钮，即遥控器、门窗磁力探测器，实现紧急求助多重保险。遥控器可操作在家设防功能，该功能使用户能在设防状态下在家走动自如。

6．本系统各项配置在五天线的状态下，实现远距离接收，如需在超远距离安装本系统加装A&P接力器，使接收距离可达到500-1000米。

7．本系统门窗探测器、接力器上均设有可与有线探测器对接接口，使有线报警转为无线报警，同时主机既可以接收各类无线探测器报警信号，又留有有线探测器安装接口，达到多种方法的有线、无线兼容，做到室内、室外双重防范。

8．本系统主机既有内置喇叭又有可外接高分贝警号的接口，做到室内、室外现场阻吓一体化。

9．本系统有永久数据记忆储存功能，不会因断电而丢失信息，单机运行能准确读出最后八次设防、撤防时间，同时该系统又有自检功能，做到及时排除故障。

10．本系统既可单家独户使用，通过10组设定电话语音报警，具有20秒分段录音功能，电话语音可报出地址、警情状态、分出报警防区，如语音报出：紧急求救、被盗、火警、煤气泄露，又可在小区同时安装A&P报警中心，电脑中心

显示警情位置、种类等详细资料，实现重听录音、监听、解警等功能。

A&P系统各项配置及相关技术指标

HC—2000全功能主机

1．可实现的功能

10组报警电话的输入、自动拨出、20秒分段语音的录制、播放、32个配件自动录码功能、监听、阻吓远程遥控功能、无线转发防破坏功能、最后8次设防、撤防记忆储存功能、24小时后备电源、外接有线产品功能、远程控制家电、摄像、灯光等智能家居的功能、系统自检功能、小区联网升级功能。

2．系统统配置

(1)自动拨号装置

(2)自动录码学习装置

(3)数码分段录音录制播放装置

(4)监听装置

(5)远程接收装置

(6)部分设防装置

(7)记忆储存装置

(8)防剪电话线、无线转发装置

(9)防雷保护装置

(10)内置高容量可充电池

(11)内置高分贝报警喇叭及开关

(12)设备故障自检装置

(13)多路径控制装置

(14)电脑联网装置

(15)有线探测器连接口

(16)有线高分贝警号连接口

(17)有控制家电、摄像系统有线接口

3．技术指标

电源电压：AC：187—242VDC：17—25V

备用电源：6V(可充电电池)

接收频率：315MHZ

主机距各探测器距离：无障碍无干扰100米

内置喇叭报警声：80db

外接喇叭报警声：120db

无线转接功能的对讲主机

1.功能

(1)本产品结合小区原有的各种楼宇对讲防范系统及部分有线报警系统需增设无线探测设备时，起到有线与各种探测器连接的纽带作用，便原有的系统灵活、实用、美观、节约费用。

(2)具有自动学习功能、自检功能、可监控4个防区、配备24个探测器，在总线系统可作为一个报警主机使用，与优秀的防盗报警功能融为一体，达到一物多用、一物多效、全方位保护物业安全的目的。

2．可匹配的系统

HC-2000DJ主机与对讲系统分机或有线报警主机相连，如：“C&K”、“DSC”、“安定宝”、“视得安”、“安居保”、“卫锐通”、“NEC”等监控系统，可直接接收各种A&P无线探测器的信号，实现直接联网报警的功能。

小区485总线的传输系统主机

HC-2000ZX(485总线)无线接收、有线传输报警器系统，该系统可靠性高、传输速度快、扩展方便，对485总线下的监控距离长达10公里。同时由于485总线预埋，因此防破坏好，受外部影响小，实现24小时实时监控，在日常报警系统工作申节省费用。特点如下：

①系统监控中心通过485总线对每一用户的主机工作情况主动进行实时监控，终端用户报警时监控中心机的电脑屏幕将显示防区。系统具有自检功能，通过监控中心随时了解每一用户设防、撤防、报警、紧急求救及故障等状态。

②485总线主机与各探测器之间均采用无线方式接收报警信号，实用美观、安装便利。监控中心可根据用户实际需求，增加、减少配件。一台主机可配置50个探测器，实现防盗、防抢、防火、防毒功能，全方位保护物业安全的目的。

③报警反应高效、快速：因其系统是采用数码直接传输，不用拨号和模拟调制，真正做到即时报警、即时接收。从报警发生到中心警示，只需零点几秒时间，大大提高了系统的抗突发事件的能力。

④扩展方便、兼容性好：智能小区所包含的几大系统，如：出入门禁、周界防范、停车场管理、保安巡更系统等都是通过小区内的局域总线进行信号传输，A&P无线接收485总线传输系统可作为其中的一部分有机地融合到小区的智能系统中，可通过增减数量进行构建。

⑤集成度高、功能性好：总线控制报警系统的申心部分，可通过软件进行高度集成和功能扩展。如：在中心可集成小区的其它各系统模块，使中心成为小区智能平台。

⑥零使用、维护成本：因其网络为小区内自己铺设的局域总线，在使用和维护上不需投入资金，真正做到一次投资、终身受益，用户可节省报警电话费用。

配件类

1．遥控器

电源电压：DC：12V

发射频率：315MHZ

距主机距离：无障碍无干扰100米

2．门窗探测器

主电源：DC：3V副电源：DC：12V

发射频率：315MHZ

距主机距离：无障碍无干扰100米

3．双元红外探测器

电源电压：AC：12V备用电源：DC：12V

发射频率：315MHZ

有效探测距离：7—12米(可调)

探测角度：：90度

距主机距离：无障碍无干扰100米

4．无线红外微波三鉴探测器

发射频率：315MHZ(声表稳频)

发射距离：与报警器主机无障碍无干扰距离100米

电源电压：12VDC

探测器角度：110度

探测范围：12米'12米

安装高度：2．0～2·5米

报警接点：24VDC50mA

报警时间：5秒

防拆接点：24VDC100mA

5．无线红外方向幕帘探测器

发射频率：315MHZ(声表稳频)

探测距离：5米—10米(2档)

幕帘厚度：0．5～1．5米

发射距离：与报警器主机无障碍无干扰距离100米

电源电压：12VDC电池电压：3V(内置锂电池)

工作电流：静态0．06mA报警：20mA

探测器角度：上下110度

安装高度：1．5-2．0米

6．烟雾探测器

电源：9V工作温度：4～50℃

工作电流：静态电流小于10uA工作电流：20-50mA

烟雾灵敏度：符合UL的217号标准气

体介面湿度：10％-90％

蜂鸣器声量能级：85分贝

电池寿命：1年

烟雾探测器与主机无障碍无干扰距离：100米

7．煤气探测器

电源：AC220V士10％50HZ士5％或DCl2V士50％

功耗：≤1．5W响应时间≤40S报警音量>80dB煤气探测器与主机无障碍无干扰距离：100米

联网监控中心

1．配置

小区联网监控中心机一台、警灯一个、警号一个、喇叭一对、电子软件一张。

2．中心监控站

安装在监控中心，用于接收住宅中各个家庭发来的报警信号，将该信号解调变换成可与电子计算机通讯的数据，通过RS232口传送给安装有电子地图及数据库等专用软件的电子计算

机，由计算机屏幕显示报警的详细位置与具体的相关资料。

3．对电子计算机配置要求

(1)Pentiuml60以上PC机(2)32M以上内存(3)

Win98操作系统(4)1．44M软件(5)多媒体音响(6)打印机

4．对小区的基本要求

(1)小区监控室必须有市内电话线路至少一条，视小区用户多少进行增加(A&P中心监控机有四路电话进线)。

(2)每一用户终端(即每一个家庭)均需安装一部A&P无线智能防盗报警器，该报警器第一个可输入的号码“90”为联网专用号码，用户既可以通过联网向监控中心进行报警，又可以通过语音直接向户主进行报警。

5．主要功能和特点

(1)中心监控站接收前端控制器发来的所有信号，显示用户的详细资料。

(2)可将报警事件转发至110指挥中心，可扩展至片区乃至城市联网防盗。

(3)听取用户事先设定的报警语音。

(4)监听现场，将接警过程实时记录各种信息。

(5)对现场人为误报或需要给予解警的用户进行解警。

(6)对所发生的警情资料可设置自动打印功能。

(7)电子地图显示报警用户的所在地，可测量任意两点间的实际距离。

(8)防区图显示报警防区的具体位置及信息。

(9)无论联网、单机使用均可查询用户撤防、布防时间表。

(10)保存中心接收到的以及系统发生过的所有事件，以便查询与维护。

(11)中心监控站任务可根据事件性质或用户范围进行划分。

(12)中心监控站可任意扩充。

“3)可自由装卸独立的接收及转发硬件驱动模块。

(14)使用TCP／IP协议，为扩大网络规模或进入更大规模的网络及进入INTERNET提供了保证。

A&P产品的特点

A&P系列产品在具备同类产品功能的基础上，充分体现“人无我有、人有我全、人全我优”的研发理念，结合现时人们的需求进行人性化的设计，形成A&P智能报警系统自身的综合优势。

1.系统种类丰富，适应范围广泛

(UHC—2000无线智能防盗报警器系统：无线接收各类探测器信号，通过公共电信网传输报警信息，既可单家独户使用，也可小区(城市)联网。小区(城市)联网监控中心可同时接人四条电话外线，具有语音监听判断、警情数据判断双重监控功能。应用于金融系统的监控中心在此基础上，增加了设防、撤防显示功能。

此类报警器系统适合家居、办公室、商铺、金融、仓库、学校、机关、医院等使用。

②HC-2000—02经济型可分防区报警器系统：在室内未装置电话时，能起到现场报警的作用，可显示32个防区、配置60个探测器。触发报警时，该系统具有启动摄像、灯光系统的功能。适合商铺、车库等不用拨号、只需现场警铃报警的用户使用。

③HC-2000DJ(对讲)无线智能防盗报警器系统：在楼宇安装使用对讲系统需增加无线报警设备时，加装DJ主机，无线接收各类探测器信号，通过原有对讲网络传输报警信息，达到可视、报警一体化。

④HC-2000ZX(485总线)无线接收、有线传输报警器系统：485主机无线接收各类探测器信号，485监控中心24小时主动实时监控总线下的每一用户的485主机工作情况，对485总线下的监控距离长达10公里，形成区域内防盗报警联动系统。2．配件齐全、多种选择、不同户型、随意增减

A&P报警器系统所配套的探测器可以满足人们对防盗、防抢、防火、防毒全方位安防的需求，让人们在家安心、外出放心。

如需对室内全方位防范，可选择：

①门上防范的产品：门窗探测器、适用于卷闸门使用的卷闸门磁；

②窗上防范的：门窗探测器、方向幕帘探测器、无线红外幕帘；

③室内空间防范：双元红外探测器、无线微波三鉴探测器；

④防火、防毒产品：烟雾探测器、煤气探测器；

如需对室外进行防范，可选择无线红外微波三鉴探测器或室外红外对射探测器。

如需匹配有线探测器，可通过选择有线、无线转换发射器实现探测器有线无线的转换。

如需超远距离布控，可选择多功能无线接力器，使主机与各探测器之间的接收距离增加500-1000米；

以上探测器均可以根据用户的使用需求，通过自动录码操作随意增加或减少。3．智能控制、工艺析细、讯折周到A&P产品全部采用CPU微电脑芯片智能控制，贴片工艺，可靠性好，耗电量低、不易重码错码、减少误报，并能达到一键多能，操作简单。

A&P产品由申国人民保险公司广州分公司承保。

A＆P系列产品一年包换、三年保修。

无源无线智能控制系统篇5

【关键词】WIFI；嵌入式Web 服务器；智能家电；温度传感器；http；蓝牙

1.基于嵌入式WEB技术的智能家电监控系统概述

随着物质条件改善，人们不断追求高品质的生活方式，对家居自动化的要求也日益提高，传统有线智能家居已逐渐不能适应新形势下的需求。安装简单、自动组网、调试迅速等是未来智能家居发展的必备特点，WLAN作为新一代无线智能家居符合现代生活快节奏、高效率的基本需求。基于智能家电无线传输和控制的需求，嵌入式远程采集和控制设备，以逐步应用到新一代智能家电设备中。结合不断发展的随着物联网和云技术，智能家电将给人们的生活带来方便快捷的服务体验，具有关阔的发展空间和市场前景[1]。

以网络为基础的智能家电监控系统是新一代智能家电系统发展的主流，而随着计算机网络技术和物联网技术的进步，基于嵌入式WEB的网络智能家电系统逐渐得到了人们的广泛关注[2]，其主要原理是：智能家电系统采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式WEB服务器，将采集到的家电信息，传送到内置的WEB服务器。用户可以直接通过浏览器查看WEB服务器上的家电状态信息，授权用户还可以根据需求对家电设置控制信息。本文所述的智能家电监控系统的原理图如图1所示。

图 1 嵌入智能家电监控系统

嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下文分别介绍。

2.嵌入式智能家电监控系统的硬件结构

嵌入式智能家电监控系统的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、Flash芯片、SDRAM内存、EEROM（M24C02）、无线WIFI和带蓝牙控制的灯具组成。其中CPU采用意法半导体公司的STM32F103ZET6，STM32系芯片采用列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。蓝牙CSR的CSR8811无线芯片，WIFI采用CSR6030无线芯片。

其中蓝牙设备之间采用蓝牙协议进行无线通信；CSR6030与无线AP相连接入以太网， CSR6030与CPU采用CSPI协议于SDIO接口通信；EERPOM和温度传感器使用IIC总线通信，空调模块与主嵌入式CPU模块采用UART通信。其中存储管理模块的主要功能分两部分，第一是将用户设置的进行权限控制参数写入EEROM，方便用户管理。第二记录用户设置的设备参数，方便设备控制。

图 2 嵌入式智能家电监控系统的硬件结构

3.嵌入式智能家电监控系统的软件

嵌入式智能家电监控系统的软件设计与实现是本系统实现的重点，分为嵌入式操作系统与应用软件两大部分。

3.1嵌入式操作系统

嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。本系统采用嵌入式Free RTOS操作系统。Free RTOS是一个迷你操作系统内核的小型嵌入式系统。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要[3]。Free RTOS操作系统是完全免费的、具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的操作系统，方便地移植和裁剪适用于智能家电领域。

3.2智能家电系统软件设计实现

图3 嵌入式 WEB 服务器的软件整体架构

嵌入式智能家电监控系统的嵌入式 WEB 服务器的软件整体架构如图3所示。其主要由BSP 驱动层、HAL硬件接口抽象层、 WIFI 协议栈、蓝牙协议栈、和应用程序组成。其中应用部分嵌入式WEB是本文的应用的重点。蓝牙主要用于传输和控制蓝牙等的状态，并与主CPU模块上的蓝牙通信。应用程序部分，实现主CPU模块上的WIFI模块接收到的用户控制命令或信息转发给蓝牙模块或本地应用模块，同时调用WIFI、TCP/IP的接口将蓝牙采集到的数据和本地采集的数据打包传输给客户端。本文具体实例微蓝牙采集和控制灯的状态；本地应用模块为空调参数采集控制模块和温度传感器。

3.2.1嵌入式web服务器的设计

嵌入式Web 服务器运行的目标系统大多是各类专用设备，内存资源和存储器资源非常有限，它通常作为一种监控、管理手段去控制和配置各种电子设备，实现设备的智能化和信息化。

嵌入式Web服务器的研究和应用意义是重大的。它为我们管理、控制和监测各种各样设备提供了一个很好的途径。可以应用与资源的资源有限的嵌入式系统，为其提供用户界面，并通过Internet连接到广域网，使远程访问成为现实。

嵌入式 Web 服务器有httpd、Boa 和thttpd 等，其中httpd 最小，代码量小，功能简单，但不支持CGI[4]；智能家电控制系统采用开源的CGI源码，并做相应的裁剪。与系统的TCP/IP的接口结合，实现HTTP SERVER功能，实现嵌入式WEB功能，其结构图5所示。

裁剪的CGI处理程序主要实现的接口的功能，打包属于应用数据的动态WEB页面数据，并调用TCP/IP的接口发送；对接收到的http协议数据进行解析，并调用对应的模块接口，完成数据的存储，控制等功能。

图4 嵌入式 WEB 服务器的wifi软件结构图

图5 嵌入式 WEB 服务器应用框图

3.2.2嵌入式web服务器的实现

本系统在监控端使用浏览器对家电进行远程监控，浏览器的运行不受平台限制，与嵌入式WEB服务器所运行的分离，浏览远程监控时不需要特意开发第三方软件，可跨平台使用。使用本系统在监控端web的界面实例如图6所示。

图 6 监控端浏览视频界面

4.结束语

本文介绍了一个基于嵌入式WEB技术的智能家电系统的设计与实现，本系统的主要特点在于：服务器的设计基于嵌入式WEB技术；支持动态IP，可以直接连入以太网，能为智能家电的发展提供强有力的技术支持。相信随着无联网和云技术的不断发展，基于嵌入式WEB在智能家电系统必将有良好的发展前景。