红外报警系统毕业答辩.ppt

实验楼红外报警系统 班级级： 姓名： 学号： 指导导老师师： 日期： 论文提纲 l1、通过搜集相关文献资料，了解红外报警系统的现状与发展趋势 ，本 论文研究的报警系统基于被动式热释电红 外探测器； l2、设计 具体的红外报警系统，包括介绍热释电红 外探测器的工作原理 和器件结构，以及相关单片机、报警电路，另外我认为报 警信号可以通 过GSM模块发 射至指定接收装置； l3、进一步研究更为先进和可靠的报警系统，如多种探测技术复合的报 警系统，并简要介绍了热释电红 外微波双探测技术报 警系统； l4、分析了红外报警系统误报 漏报的原因，并给出了解决这些问题 的大 致思路，最后对论 文进行总结 。 一、文献综述 在安全防范方面，红外探测技术己经越来越得到社会各界的重视和广 泛应用。红外探测器按其探测手段的不同，主要可分为被动式和主动式 。 被动式红外探测器与其他类型的探测器相比具有监控范围大，隐蔽性 好，抗干扰能力强和误报 率低等特点。而与被动式红外报警器比较，主 动式具有灵敏度高，探测距离远，对气候与气象变化有良好的适应能力 等优点，比较适合室外或某些特殊警戒使用。但其不足之处是视场 角小 ，警戒区狭窄，安装比较复杂，价格稍贵。 综合考虑，我们采用被动式红外报警系统。 两种红外报警系统简介 被动式红外报警器又称热释电红 外报警器，由光学系统，红外传感器 和信息处理三部分组成。当警戒区内无人出现时 ，红外辐射场处 于稳定 状态，红外传感器无信号输出。当有人出现在警戒区时，红外辐射场发 生变化，这种变化立即被经过 巧妙设计 的多视场组 合成的菲涅尔透镜会 聚，敏感的红外传感器接收后迅速将这种变化转为电 信号，这种信号经 信息处理部分放大、处理后立即输出报警信号，然后通过传输 路径送达 监控器，进而发出警报，通知相关人员有人闯入该地区。 主动式红外报警器由探测器和监控器两部分组成。将一台红外发射机 和接收机组合在一起就可以构成一种简单 的非可见光束报警系统。 二、实验楼红外报警系统设计 1、系统框图 热释电红 外探测 器 前置放大阈值 比较信号放大 报警控制报警电路发射电路接收电路 系统开启后，热释电红 外探测器开始工作，当检测 到有人闯入实验 楼时，探测器会及时识别 并产生电信号，该电 信号经过 前置放大后会与 阈值进 行比较，若达到报警要求会再次经过 信号放大并将放大的信号传入 报警控制系统，驱动报 警电路，进而驱动发 射电路将报警信号发射出去 ，由相应的接收电路接收并处理，最后值班人员将收到报警通知。 2、热释电 效应 1黑化膜；2、4电 极；3强电介质 热释电红 外传感器是一种具有极化现象 的热晶体。其内部的热电 元件由高热电 系 数的钽酸锂、钛酸钡、锆钛 酸铅等材料组 成。这种铁电 体的极化强度(单位面积的电 荷)随温度的变化而变化。当红外光照射到 已经极化的铁电 体薄片表面上时，引起薄片 温度升高，使其极化强度降低，表面电荷减 少，这相当于释放一部分电荷，所以叫做热 释电红 外传感器。如果将负载电 阻与铁电 体薄片相连，则负载电 阻上会产生一个电 信号输出。 热释电红 外传感器的电压 响应率正比 于入射红外光的变化率。 3、热释电红 外传感器的结构 热释电红 外传感器主要由外壳、滤光片、热释电 元件、结型场效应管 、电阻等组成，为了提高灵敏度，还可以加上菲涅尔光学系统。 在设计 聚光透镜时 ，往往要对光滑的光学透 镜面进行棱状或柱状处理，这就相当于一个菲涅 尔透镜，能使被监测 的空间产 生一系列交替的狭 小的红外“高灵敏感应区”和“盲区”。人体发出的红 外线就不断地从“高灵敏感应区”进入“盲区”，传至 红外传感器的红外线就会时有时无，即大量的光 脉冲进入红外探测元，经转换 后便输出相应变 化 的电脉冲，因而提高了其接收灵敏度，大大提高 了其探测距离。 3、报警系统电路设计 红外报警系统中的电路可由分立元件组合而成。 热释电红 外传感器 放大滤 波电路 电压 比 较器 驱动 器报警器或 继电 器 温度补 偿电 路 基准电 压源 其中，电压 比较器起到鉴别 有无人体进入检测 区的作用，同时也可 以消除环境温度变化所产生的干扰。温度补偿电 路可以使输出稳定。 除了报警电路外，还需要其他辅助电路，比如用来确定是否是既定 目标的特征信号的调理电路，还有驱动 承载摄 像机的电机来调整红外光 斑至接收屏中心，实现对 目标的跟踪和始终锁 定在视场 中心的电路。 4、无线发射模块设计 这种信号可以利用GSM发射模块，通过既有的无线通信网络发 射至手 机终端。这种传输 方式可以大大降低环境和人为因素的干扰，而且手机 可以随身携带，通过无线通信网络值 班人员可以随时随地并及时收到报 警信号，大大增强了机动性。 本系统由防盗传感器、单片机、GSM模块、GSM网络、用户手机等 组成，其方案框图如图。 GSM模块 用户手机 单片机 传感器 传感器 传感器 5、系统软件设计 由于时间 有限，仅介 绍程序的大致原理和流程 。系统的软件主要包括主 控程序和控制执行程序。 主控程序是控制整个系统 是否发出警报的主要程序 。控制执行程序是值班人 员控制报警系统的程序。 主程序流程图如图。 Y 开始 初始化串口 初始化GSM模 块 是否有新短 信 有无报警 处理报警 Y 处理新短信 N N 6、报警系统的安装 红外探测器的合理布置和安装，对于探测和防范性能来说至关重要。热 释电红 外传感器只能安装在室内，其误报 率与安装位置和安装方式等有很 大关系。 一般应注意以下几点：热释电红 外传感器应离地面2到2.2米；热释电 红外传感器要远离空调、射灯等空气温度变化敏感的地方；热释电红 外 传感器探测范围不能有隔板、大型家具、屏风等遮挡物；热释电红 外传 感器最好不要直接对着窗口，否则室外的热气和人员频 繁的流动会引起报 警器误报 。此外，热释电红 外探测器对入侵者辐射出的红外能量和移动 速度两个参数都能探测到，而且它对横向切割(垂直方向)探测区方向的人 体运动最敏感，即对于切向方向移动最为敏感，对于径向移动反应最不敏 感，因此安装时注意选择 合适的位置，避免红外探头误报 ，以便得到最佳 检测 灵敏度。安装热释电红 外探测器时，应尽量使入侵者的活动有利于 横向穿越其视场 ，以提高其探测灵敏度。 三、热释电红 外微波双探测技术方法简介 主动和被动红 外报警器是利用一种传感或探测方式，即单探测技术进 行报警的。虽然其结构简单 ，价格低廉，但易受各种因素的影响，如环 境温度、震动、光强变化、电磁干扰、小动物活动等的影响。因而在某 些情况下的误报 、漏报率会相当高，可以考虑采用多种探测技术，这样 每种探测技术都可以互补，可以较好的解决误报 率高这一难题 。 报警器单探测技术报 警器双探测技术报 警器 报警器 种类 声波报 警器 超声波 报警器 微波报 警器 热释电 红外报 警器 超声波 热释 电红 外 报警器 超声波 微波 热释电 红外 微波 误报 率 可信度 80%90%最低40%58%中等1%最高 微波探测技术简介 微波探测报 警器分为微波多普勒探测器和微波墙式探测器两种。微 波多普勒探测器也称雷达式微波探测器。它的工作原理基于微波的多普勒 效应。 活动目标与探测器之间的相对运动引起的收、发频 率的差频，称为多 普勒频率(频移)，利用这种因相对运动而导致的活动目标回波信号不同 于发送的探测信号频率的效应，可以用在报警系统中。 而微波探测器对径向运动的物体最敏感，这点正好可以与热释电红 外 报警器互补，当两者探测到的信号通过“相与”关系来触发报 警电路时可 以大大降低误报 率。 四、结论与建议 任何报警系统都难免会出现误报 漏报的情况，红外报警系统也是如此 ，我们应 当认真分析红外报警系统出现误报 漏报的原因并努力改进。 目前红外探测器出现误报 、漏报主要有以下几个方面原因： 1、红外探测器对入侵行为判断力不够准确造成误报 漏报。 2、红外探测器易受温度、光线等环境因素影响而产生误报 。 3、红外探测器供电系统缺电，低电时 没有有效地进行信息传递 使得探测 器 的探测距离变短或是不工作而产生误 报、漏报。 4、有些报警器的质量太差，如元器件的损坏和生产工艺不良等也会造成 误报 。 5、跟选择 的设备 、安装的方式、角度、位置等也有关。 6、还有人为的因素，主要有用户操作不当、不小心触发报 警器、误闯 、 误入已经设 防的区域等都会产生误报 。 7、报警器安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。 8、报警线路与动力线、照明线等强电线 路间距小于1.5m而未加防电磁干 扰措施时，系统亦将可能产生误报 警。 9、由于环境噪扰引起的误报 警，即报警系统在正常工作状态下产生的， 从原理上讲是不可避免的，而事实又是不需要的。例如：热气流引起被动 红外探测器的误报 警；老鼠在防范区出没；宠物在居室内走动等。 此外，双探测器，三、四探测器甚至更多种的探测器结合起来用于 报警系统中时，其误报 率将大大降低，使报警系统更加可靠。因此在未 来报警系统的发展中应当考虑利用多种基于不同技术的探测器，这样 每 种探测器之间可以起到互补的作用，充分发挥 出各自的优点。 产生误报 、漏报的原因很多也很复杂。因此要降低防盗报警器的误报 、漏报，最重要的是要从多方面的因素加以考虑，比如从技术和性能方面 选择 探测器，包括传感探头的选择 、菲涅尔透镜的外形设计 、微处理器程 序、多鉴技术、自动跳码的滚动编码 技术、生产工艺、使用方法、温度补 偿、灵敏度探测距离调整等。这些综合因素都决定了探测器的性能和误报 率。随着传感技术、计算机技术的发展，大规模集成电路的