基于單片機(jī)和GSM的防空警報遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)

周開利 郭亞東 高亞彬

摘 要：針對江門市現(xiàn)有防空警報控制系統(tǒng)不能進(jìn)行誤鳴檢測與遠(yuǎn)程控制等方面的不足，設(shè)計了一種基于單片機(jī)和GSM的防空警報遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對報警器電源電流的監(jiān)測實現(xiàn)鳴響檢測，并以短信方式進(jìn)行指令發(fā)布和信息傳輸，當(dāng)出現(xiàn)誤鳴時，自動關(guān)閉警報器電源，并向管理人員發(fā)出誤鳴信息。測試結(jié)果表明，在不影響現(xiàn)有警報控制系統(tǒng)正常工作的前提下，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)防空警報鳴響的自動檢測、報警與遠(yuǎn)程控制，是現(xiàn)有防空警報控制系統(tǒng)的有效補充。

關(guān)鍵詞：防空警報；遠(yuǎn)程監(jiān)控；MCU；GSM

中圖分類號：TP301.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）07-00-02

0 引 言

人民防空是國防的重要組成部分，防空警報平時服務(wù)于搶險救災(zāi)，戰(zhàn)時用于防空報警，這對保障國家和人民的生命財產(chǎn)安全具有重要作用。江門市現(xiàn)有防空警報控制系統(tǒng)采用無線和有線兩種控制方式，實現(xiàn)全市防空警報統(tǒng)一控制，控制效果良好。但在日常管理中，警報系統(tǒng)的維護(hù)管理人員發(fā)現(xiàn)該防空警報控制系統(tǒng)仍存在一些不足：現(xiàn)有系統(tǒng)沒有警報誤鳴檢測及誤鳴遠(yuǎn)程控制功能，在出現(xiàn)故障或誤操作時可能觸發(fā)警報引起誤鳴，由于非正常鳴報事先沒有發(fā)布公告，突如其來的鳴報容易造成社會恐慌，影響市民的正常工作、生產(chǎn)和生活秩序，造成不良的社會影響[1]。

在不影響現(xiàn)有控制系統(tǒng)正常工作的前提下，本文基于GSM模塊和單片機(jī)設(shè)計了一種防空警報遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，以彌補現(xiàn)有防空警報控制系統(tǒng)的不足，避免警報誤鳴帶來的不良影響，對現(xiàn)有控制系統(tǒng)形成有效補充。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)主要由單片機(jī)（MCU）、GSM模塊、鳴響監(jiān)測電路和電源開關(guān)控制器組成[2]，其組成框圖如圖1所示。為了保障不影響現(xiàn)有警報控制系統(tǒng)的工作，所設(shè)計系統(tǒng)對現(xiàn)有系統(tǒng)不做任何修改，只對警報器電源開關(guān)進(jìn)行控制。

系統(tǒng)工作原理：警報器鳴響的條件是警報器工作正常并且獲得工作電源，因此可以通過檢測警報器電源電流來實現(xiàn)鳴響檢測。

鳴報類型分為正常鳴響與誤鳴兩種形式。正常鳴響時，控制中心發(fā)出鳴響指令，控制器系統(tǒng)提供控制信號，開啟警報器電源，使之鳴響；誤鳴是在控制中心未發(fā)出鳴響指令，由于警報器執(zhí)行電路故障或控制器系統(tǒng)故障而使警報器產(chǎn)生的鳴響。鳴響檢測模塊只能檢測警報器是否鳴響，而不能判斷鳴報類型。

所以，鳴報類型檢測需要在鳴響檢測的基礎(chǔ)上，判斷是否為控制中心發(fā)出的鳴報指令。系統(tǒng)默認(rèn)工作模式為非正常鳴報模式，該模式下檢測到的警報器鳴響均為誤鳴，通過單片機(jī)控制電源開關(guān)控制器，自動斷開警報器工作電源；正常鳴響時，可以通過GSM模塊以短信廣播的方式通知所有（或指定）警報點開啟正常鳴報工作模式，通過單片機(jī)控制電源開關(guān)控制器，使警報器工作電源處于接通狀態(tài)，而警報器是否鳴響，則受現(xiàn)有控制系統(tǒng)的控制。此時，若收到控制中心發(fā)出的鳴報指令，警報器鳴響，系統(tǒng)會判定為正常鳴報，而不會斷開警報器工作電源。當(dāng)檢測到非正常鳴報時，通過GSM模塊將誤鳴信息以短信方式通知維護(hù)管理人員，維護(hù)管理人員可以遠(yuǎn)程強(qiáng)制關(guān)閉警報器電源開關(guān)。

2 硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件電路如圖2所示。其部分部件的功能如下所示：

（1）中央處理器：MCU選用AT89S52作為系統(tǒng)的中央處理器，控制短信模塊收發(fā)控制指令和傳輸相關(guān)信息，對監(jiān)測模塊監(jiān)測到的防空警報狀態(tài)信息進(jìn)行分析判斷，通過控制模塊控制防空報警器電源的開關(guān)[3]。

（2）短信模塊：選用西門子公司的TC35i GSM模塊，負(fù)責(zé)系統(tǒng)與管理者的通信，接收來自管理者的控制指令，發(fā)送狀態(tài)信息給管理者[4，5]。

（3）鳴響檢測模塊：采用電流互感器ZMCT103C檢測防空警報器電源電流，經(jīng)過整流、濾波、分壓（穩(wěn)壓）后獲得鳴響檢測電壓信號，當(dāng)有鳴響時輸出高電平到單片機(jī)中；無鳴響時為低電平。

（4）控制模塊：防空警報器為三相交流供電，所以選用三相固態(tài)繼電器CDG3作為執(zhí)行器件，當(dāng)接收到MCU的控制指令時接通或斷開警報器電源。

3 軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)的MCU程序

MCU程序流程圖如圖3所示。系統(tǒng)完成GSM模塊注冊和初始化后，檢測是否有來自管理人員的控制指令，以及鳴響監(jiān)測模塊的監(jiān)測電平是否超過門限。若接收到控制指令，則進(jìn)行指令解析，當(dāng)控制指令為正常鳴響或誤鳴模式時，則將系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置為相應(yīng)的鳴響模式；若控制指令強(qiáng)制關(guān)閉，則關(guān)閉報警器電源。若監(jiān)測到鳴響監(jiān)測模塊的輸出電平超過設(shè)定門限，同時，系統(tǒng)工作模式為誤鳴模式，則關(guān)閉報警器電源，并向管理人員發(fā)送防誤鳴信息。

3.2 手機(jī)端應(yīng)用軟件

（1） 打開系統(tǒng)App，進(jìn)入登錄界面，輸入正確的用戶名和密碼后，進(jìn)入系統(tǒng)主操作界面，如圖4（a）所示。

（2） 點擊警報列表，可以進(jìn)行警報點的增加、刪減、修改和查看，如圖4（b）所示。

（3） 點擊各警報點名稱，可以進(jìn)行警報點設(shè)置，包括工作模式（鳴響模式、防誤鳴模式）和號碼設(shè)置；可以點擊鳴響檢測，查看該報警點的報警狀態(tài)，控制該報警點的電源開關(guān)，如圖4（c）所示。

（4） 點擊主操作界面的電源開關(guān)，可以遠(yuǎn)程控制全部報警點報警器的電源開關(guān)。

（5） 點擊主操作界面的鳴響檢測，可以查看所有報警點報警器的鳴響狀態(tài)。

（6） 點擊主操作界面的誤鳴警報，可以打開所有報警點誤鳴報警功能，當(dāng)出現(xiàn)誤鳴時，手機(jī)會響鈴提醒并顯示誤鳴信息。

4 結(jié) 語

經(jīng)過測試，本系統(tǒng)可以通過手機(jī)終端應(yīng)用軟件，通過短信方式發(fā)布控制指令和接收各報警點鳴報信息，遠(yuǎn)程控制各警報點控制系統(tǒng)的工作模式、警報器電源開關(guān)，在正常鳴報工作模式下，可以保證現(xiàn)有控制系統(tǒng)的正常工作；在防誤鳴工作模式下，可以監(jiān)測誤鳴信號，當(dāng)發(fā)生誤鳴時，自動斷開警報器電源開關(guān)，同時，將誤鳴信息反饋給管理人員。管理人員通過手機(jī)端應(yīng)用軟件隨時查看各報警器的工作狀態(tài)，對各報警器進(jìn)行單獨控制或集中控制。

測試結(jié)果表明，在不影響現(xiàn)有警報控制系統(tǒng)正常工作的前提下，本文所設(shè)計的系統(tǒng)能夠有效控制防空警報器的誤鳴，可以作為現(xiàn)有防空警報控制系統(tǒng)的有效補充。

參考文獻(xiàn)

[1]楊景春.淺析如何全面提高人防通信警報建設(shè)水平[J].通訊世界，2014（7）：21-22.

[2]陳凱，秦實宏，王敏，等.基于GSM模塊TC35i的收發(fā)控制系統(tǒng)設(shè)計[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報，2011，33（1）：91-95.

[3]張俊謨.單片機(jī)中級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011：107.

[4]朱曉華，李彧晟，李洪濤.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010：286.

[5]陳冬林，譚云蘭.基于GSM短消息的編碼方法及編程實現(xiàn)[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化，2006（3）：115-117.