传感器技术在智能小区监控系统中的应用(1)

业界实务总第214期

随着人类社会的发展和人民生活水平的提高，人类已经进入到智能化的社会，出现了诸如智能仪表、智能家电、智能汽车及智能小区等具有不同程度的智能产物。其中，正在兴起建设的智能小区，真正反映了当今社会的智能化发展要求，属于21世纪的新概念住宅。这种新型的智能小区系统，能够实现集自来水、电力、燃气的远程数据采集及安全监控于一体，充分利用自动控制技术和数据采集处理技术，最终完成远程的数据采集、安全监测、控制现场设备的功能。它是属于具有一定的先进性，良好的实用性，安全的可靠性的计算机网络系统。

一、智能小区简介

1.智能小区发展

智能小区最初的发展是从上世纪80年代初的美国开始的。当时它成立了“美国智能住宅技术合作联盟”来对住宅的智能化技术、应用系统等进行技术引导，从而完成对智能住宅的设计建造。90年代中期迅速发展到北美及英、法、德等国，智能化楼群开始相继出现。我国的智能小区的发展是始于90年代的南方经济特区，当时厦门市和深圳市住宅局先后按照智能化住宅小区的概念进行规划设计智能化楼宇，近十年来，我国的智能小区发展很快，相继出现了一些各具特色的智能住宅等。

2.智能小区功能

智能小区的功能主要包括三个层次和三个方面。

（1）三个层次是家庭、小区和社会，分别是：

1）家庭要具备完善的防灾措施和综合安保措施，家庭生活服务等方面要实现智能控制。

2）小区要具备完善的安全保障措施，实现全面的信息化的社区服务管理和公用设施监控管理，真正具备为住户提供多种服务的能力。

3）社会与住户间具备一定的信息交互能力，能够开展电子商务、远程医疗、远程教育、电子政务等方面的能力。

（2）三大方面是家庭智能控制方面、小区物业管理服务方面和小区综合信息服务方面，具体为：

1）家庭智能控制方面。包括防盗报警系统、煤气泄漏与火灾报警系统、紧急呼救与遥控护理系统、防破坏报警系统等。

2）小区物业管理服务方面。包括供电系统的监视、公共区域的照明管理、给排水系统的监控、电梯运行的状态监视、停车场的管理、公共广播CATV系统，周边的报警、防盗、火灾和燃气泄露报警，出入口管理控制、巡更管理、住户信息管理、报修信息管理，水、电、气等自动计量收费管理和物业服务管理等。

3）小区综合信息服务方面。包括社区休闲娱乐信息、商场购物信息、求助信息、交费纳税信息、社区公告板等信息的服务。

二、小区智能监控系统的总体组成

1.系统结构组成框架

智能监控系统主要由传感器、数据显示、报警器、RS-485接口总线、智能终端等部分组成。各组成部分则通过RS-485接口总线与管理主微机相连，进行数据通信，从而实现整个系统的功能扩展与微机网络管理。其系统结构框图如图1所示。

2.各组成部分的功能作用

（1）水、电、气传感器属于本系统的核心部件，主要实现水、电、气流量的采集，首先把这些非电量转换成电信号，然后才能做进一步的处理。

（2）数据显示模块主要完成水、电、气的数据显示以及一氧化碳的浓度的显示功能。

（3）报警模块完成燃气泄漏自动报警的功能。

（4）智能终端主要是对水、电、气数据采集系统的工作进行控制。

（5）RS-485接口通讯模块完成管理主微机与单片机之间的通信工作。

（6）管理主微机是负责水、电、气的数据的长期存储，并且负

传感器技术在智能小区监控系统中的应用

张国峰

摘要：随着人类社会的发展和人民生活水平的提高，高档住宅小区在未来住宅中所占的比重越来越大，一大批的智能化、高科技的智能小区拔地而起，这些小区的安保监控系统的功能越来越完善，本文围绕传感器技术在监控系统中的大量运用，除了介绍其监控系统的先进性和实用性以外，其经济性也是一个值得称道之处，通过传感器把监控系统中的各种非电量数据转化成电量进行处理，最后利用管理主微机来实现数据通讯和网络管理，其推广应用的空间巨大。

关键词：智能监控；传感器；看门狗；网络管理

作者简介：张国峰（1973-），男，黑龙江密山人，黑龙江农业工程职业学院自动化学院，副教授。（黑龙江 哈尔滨 150088）

基金项目：本文系黑龙江农业工程职业学院科研课题“校企合作开发《供电设备安装与维护》课程的实践探索”的研究成果之一。

中图分类号：TM76 文献标识码：A文章编号：1007-0079（2011）27-0113-02

DOI编码：

10.3969/j.issn.1007-0079.2011.27.057

图1 系统结构框图

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1142011年第27期

责对智能终端进行控制，以进行网络管理。

随着智能小区建设技术的发展，本系统还可随时进行功能扩展，通过对其他设备功能的升级改造，使整个小区智能系统的功能得到不断的完善提高。

三、智能监控系统的传感器选用

整个小区的智能监控系统主要由传感器、A/D转换器、存储器、显示器、键盘、报警器、智能终端及传输设备RS-485总线组成，由于本系统的核心部分是传感器，故其传感器的选择非常重要，现对传感器的选用介绍如下。

1.传感器的选用原则

传感器技术的发展十分迅速，各式各样的新型传感器层出不穷，这给传感器的选用带来极大灵活性。对于同一种被测物理量，可以用不同的传感器来测量。因此，在实际选用传感器时，应综合考虑以下因素。

（1）与测量条件有关的因素：测量的目的；被测试量的选择；测量的范围；输入信号的幅值，频带宽度；精度要求；测量所需要的时间。

（2）与传感器有关的技术指标、精度：稳定度；响应特性；模拟量与数字量；输出幅值；对被测物体产生的负载效应；校正周期；超标准过大的输入信号保护。

（3）与使用环境条件有关的因素：安装现场条件及环境条件（湿度、温度、振动等等）；信号传输距离；所需现场提供的功率容量。

（4）与购买和维修有关的因素：价格；零配件的储备；服务与维修制度；交货日期。

2.本系统的传感器选择

根据上述选用原则，综合考虑以上几点，最终选择本系统的传感器如下：

（1）自来水的计量选用LUGB型涡流流量传感器。

（2）用电量的计量选用HRP212P71型功率传感器。

（3）煤气的计量选用LUGB型涡流流量传感器。

（4）煤气泄漏的检测则选用对一氧化碳敏感的YX-GS-500型一氧化碳气敏传感器。

四、系统的智能终端数据处理及“看门狗”电路

1.智能终端数据采集程序

智能终端，又称为智能微控制器。是智能化系统的基本设备，也是数据采集系统最重要的组成部分。小区智能化系统通过它实现系统数据的采集、数据输入、数据输出、集中控制、远程控制、网络管理等功能。

本系统的智能终端选用ATMEL公司的AT89C51芯片。因为在51系列单片机中，AT89C51更为实用，它不但和8051指令、管脚完全兼容，而且片内的4K程序存储器为FLASH工艺，这种工艺的存储器用户可以用电方式瞬间擦除、改写，一般专为ATMEL的AT89CX 做的编程器均带有这些功能。这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密保护。另外，AT89C51目前售价比8031还低，市场供应也十分充足，它为很多控制系统提供了一种灵活性强并且价格低廉的方案，故选用AT89C51单片机作为本系统的智能终端。

智能终端主要完成对水、电、燃气的数据采集以及燃气浓度报警信号的采集处理、数据存储、传输；接收管理主机的数据和命令；完成对用户部件的开启。因此智能终端的主要程序有数据采集子程序和通信子程序以及接收控制后的执行子程序三个部分。现主要对主程序进行阐述。

智能终端主程序是整个系统软件的核心。系统上电复位后首先进入主程序。主程序将会引导系统进入正常工作状态，并协调各部分软、硬件有条不紊地工作。

主程序由系统自检及初始化、看门狗激励、通讯模块、数据刷新和处理模块等部分组成。主程序流程图如图2所示。

2.看门狗电路

看门狗（Watchdog）即程序运行监视系统，看门狗定时刷新，当程序进入死循环等不正常状态时，看门狗在规定时间内能够进行刷新，它对系统进行复位操作，使程序重新执行。由于89C51芯片内部并没有看门狗定时器，因此，设计采用系统监控集成电路MAX705对89C51的运行情况进行监控，MAX705“看门狗”电路原理图如图3所示。

MAX705的“看门狗”定时时间为1.6s。89C51必须在此时间内通过P1.0触发WDI引脚刷新“看门狗”定时器，否则非WDO端输出200ms低电平从而引起89C51复位。在系统调试过程中，也可以按下手动复位按钮T1，在非RESET引脚输出140ms的低电平从而使89C51复位。

五、结论

随着人们生活水平的不断提高，智能小区的物业管理系统的功能将日趋完善，而且随着科技水平的不断提高，人们对智能小区的智能管理系统必然会有不断增长的要求，人们将会逐渐体验到现代高科技生活的气息。

笔者通过对世界高档住宅的智能化技术发展的了解、国内高档小区智能化产品应用现状的分析、城市智能小区智能系统设计的实际情况，开发出新型集水、电、气数据采集及安全监控于一体的智能系统，该系统是一个应用于智能小区的能够完成远程水、电、气

开始

系统自检及初始化

看看狗激励

数据刷新

定时事件处理（数据

采集、处理和存储）

进行数据通信

通讯指令

定时时间到？

N

N

N

Y

Y

图2 主程序流程图

图3 MAX705看门狗电路原理图

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