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[摘要]随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，智能化的热浪席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史趋势。其中正在兴起的智能小区建设热潮，反映和适应了国际社会信息化和智能化的发展要求，是21世纪的新概念住宅。
[关键词]C51 智能化系统 智能安全报警系统
中图分类号：TP2文献标识码：B 文章编号：1671－7597(2008)0720129－02
智能小区的建设是一项系统工程，它以科学技术为基础，依靠先进的设备和科学的管理，将传统的土木建筑技术与计算机技术、通信技术、信息技术及现代控制等先进技术相结合，更好地体现以人为本的服务宗旨，节约能源，降低运行费用，提高住宅小区物业管理水平和自动化程度，保护和改善自然环境，建立良好的小区文化氛围，为小区住户提供更为安全、舒适、方便、快捷和开放、良好一、安防系统方案的分析
智能小区是在城市发展过程中出现的智能型建筑,住户锁定为白领、企业中高层、技术骨干等高收入高文化人群。体现以人为本、享受生活的主题。
一、小区智能系统组成
如图1.1所示。
（一）安全防范子系统
通过物业管理中心、110报警系统、120报警系统等提供住宅小区内和家庭内的24小时各种安全保障服务。它一般包括出入口管理及周界防越报警系统；家居安防报警系统；单元门禁与可视对讲系统；住户报警呼救系统；保安巡更管理、闭路电视监控系统等。
（二）信息管理子系统
通过物业管理中心和其他职能部门提供住宅小区各种主要设备运行状况监控、住宅小区日常事物管理和住宅多表系统的自动计量和管理等服务。它一般包括多表远程计量、消费、结算及查询系统；供电设备、公共照明、电梯、给排水设备的监控系统；车辆出入与停车场管理系统；紧急广播与背景音乐系统；物业计算机管理系统等。
（三）通信网络子系统
主要用于构成系统网络通信平台，提供信息通道。它一般包括综合布线系统；高速宽带数据网系统；宽带光纤接入网系统；电话网系统；有线电视网系统等。
小区和住宅的安全是智能小区首要解决的问题。长期以来，人们在家居安全防盗、防抢问题上，经常采用的解决方案是安装防盗门、防撬锁和防入侵钢窗栅；在防煤气泄漏、防火灾以及遇险紧急救助问题上，几乎没有任何措施。随着计算机技术、通讯技术、自动控制技术的快速发展及其在建筑领域的应用，智能化住宅小区的安全防范系统应运而生。这将是21世纪住宅安全的新模式。
二、智能安全报警系统的设计
智能报警系统是小区安全防范系统的核心子系统，它由硬件和软件两大部分组成。其中硬件部分由各报警感应器、紧急呼叫按钮、感应器控制器、摄像机等安全设备组成。软件部分主要是包括小区安全智能报警系统软件。
报警系统的主要功能：防盗(非法闯入)；防火；防煤气泄漏。
全方位的多功能报警，通过此系统可实现防盗报警、防火报警、防煤气泄漏报警等功能。在防盗报警系统中，如有盗贼破门而入，则门磁感应器被触发；如通过红外线感应器感应到环境温度发生较大的变化，则红外线感应器被触发；如通过微波感应器感应到活动的目标，则微波感应器被触发[3]，对多种感应信号進行相应的组合并交单片机进行识别，触发整个警报系统产生相应的报警动作，并通过智能插座中启动具有声、光、电等设备来对报警现场进行相应的处理。在防火报警系统中，通过温度感应器、光电感烟感应器及CO气体感应器三元组合来达到对火灾信号的识别，而进一步触发警报系统产生报警动作。在防煤气泄漏报警系统中，当房间煤气浓度达到一定浓度时，煤气感应器被触发警报系统产生相应的报警动作，并通过智能插座中风扇等进行相应的现场处理。
各类感应器主要包括防盗报警感应器防火感应器、防煤气泄漏感应器三大类的设计。感应器控制器是一个连接有各感应器及计算机串口的设备，是整个系统设计的主体，其硬件部分和软件部分均是独立设计完成，感应器控制器是所有感应器与计算机沟通的桥梁，每个感应器所获得的感应信号均被感应器控制器所接收，再由感应器控制器对各感应信号进行相应识别和处理，并将处理后的感应信号通过串口送至计算机，由计算机对其采取相应的警报动作。其原理方框图如图2.1所示。
（一）软件体系结构（三层结构）
表示层：逻辑主要处理用户和软件的交互。表示层的主要职责就是为用户提供信息，以及把用户的指令翻译。传送给业务层和基础架构层。
领域层：逻辑，有时也被叫做业务逻辑。它包括输入和存储数据的计算。验证表示层来的数据，根据表示层的指令指派一个基础架构层逻辑。
基础架构层：逻辑包括处理和其他系统的通信，代表系统执行任务。例如数据库系统交互，和其他应用系统的交互等，这个层的最大的逻辑就是存储持久数据。
（二）本系统功能结构
为了达到上面提到的架构目标，把小区安全智能报警系统划分为三大块：实时监控，基础服务，管理入口。
实时监控：住户安全监控是本系统的核心模块。模块使用可视化界面与系统管理员进行交互，让用户在示意图上非常方便的查看小区示意图，并进行缩放，圈定，拣选自己关注的小区区域，然后查看操作这个被关注区域的各种安全数据和状态。
基础服务：基础服务包括一系列支持实时监控模块运作的子服务模块。需要强调的是，各个模块都是相对独立，实现某方面的子功能，各个模块通过定义好的标准接口进行通信，例如使用WEB SERVICE，这样可以保证系统从架构层面保持较强的灵活性和扩展性。
管理入口：主要提供软件的管理界面，包括管理人员和住户的使用界面。它属于三层架构的表示层，本系统在各个模块的管理方式上作了较多的可视化功能，从而使用户操作更加方便简易。具体的操作方式参见本文的界面介绍部分。
下图2.2为本系统软件功能架构图。
（三）UML状态图
描述一个实体基于事件反应的动态行为，显示了该实体如何根据当前所处的状态对不同的时间做出反应的。通常我们创建一个UML状态图是为了表达清楚类、角色、子系统、或组件的行为。当行为的改变和状态有关时需要创建状态图，它可用于建模非软件实体的生命周期，特别是UML图上的角色或者一个实物的抽象概念，状态间的变换使用叙述性文字来描述。
感应器的状态：包括正常运作，异常，报警。如图2.3所示。
状态描述：
（1） 正常运作：感应器能够对事故发出反应，能够在测试时报警，一般情况下，感应器必须运行于此状态下。当感应器被被触发（例如测试温度超过预先设置的标准，煤气浓度超过标准），状态转变为“报警”。
（2）异常：感应器由于各种故障原因不能正常工作，必须给予维修。维修后经过测试通过的感应器重新回到正常运行状态。
（3）报警：感应器被触发，例如煤气浓度超过一个预先设置的标准，该感应器转变为报警状态。处于报警状态的感应器会触发一系列报警动作，直到有相应的处理行为发生，例如由管理人员处理报警后恢复感应器的状态为正常运行。
三、结束语
本文从硬件和软件两个方面详细介绍了小区智能安全报警系统。首先，系统描述了系统的结构和功能，然后分析硬件部分的组成，并且描述了各种感应器的具体设计。软件设计部分包括软件架构、软件功能说明，应用UML技术详细描述用例和流程设计，并且给出系统的界面设计。
综上所述，本系统设计综合考虑了效率性，功能性，易用性等多方面的因素。设计具有先进性和前瞻性以及良好的扩展性。
参考文献：
[1]徐帆,数据库应用开发中关于大事务处理的研究.计算机工程与设计,2006.
[2]张冬,王鸿等.Oracle基于Client/Server的性能调整.计算机工程,2007.
[3]俞虹，MCS-51单片机原理与应用. 机械工业出版社,2004.
作者简介：
陈朝大，华中科技大学硕士研究生,主要研究方向：单片机应用、电子信息、智能控制。
[关键词]C51 智能化系统 智能安全报警系统
中图分类号：TP2文献标识码：B 文章编号：1671－7597(2008)0720129－02
智能小区的建设是一项系统工程，它以科学技术为基础，依靠先进的设备和科学的管理，将传统的土木建筑技术与计算机技术、通信技术、信息技术及现代控制等先进技术相结合，更好地体现以人为本的服务宗旨，节约能源，降低运行费用，提高住宅小区物业管理水平和自动化程度，保护和改善自然环境，建立良好的小区文化氛围，为小区住户提供更为安全、舒适、方便、快捷和开放、良好一、安防系统方案的分析
智能小区是在城市发展过程中出现的智能型建筑,住户锁定为白领、企业中高层、技术骨干等高收入高文化人群。体现以人为本、享受生活的主题。
一、小区智能系统组成
如图1.1所示。
（一）安全防范子系统
通过物业管理中心、110报警系统、120报警系统等提供住宅小区内和家庭内的24小时各种安全保障服务。它一般包括出入口管理及周界防越报警系统；家居安防报警系统；单元门禁与可视对讲系统；住户报警呼救系统；保安巡更管理、闭路电视监控系统等。
（二）信息管理子系统
通过物业管理中心和其他职能部门提供住宅小区各种主要设备运行状况监控、住宅小区日常事物管理和住宅多表系统的自动计量和管理等服务。它一般包括多表远程计量、消费、结算及查询系统；供电设备、公共照明、电梯、给排水设备的监控系统；车辆出入与停车场管理系统；紧急广播与背景音乐系统；物业计算机管理系统等。
（三）通信网络子系统
主要用于构成系统网络通信平台，提供信息通道。它一般包括综合布线系统；高速宽带数据网系统；宽带光纤接入网系统；电话网系统；有线电视网系统等。
小区和住宅的安全是智能小区首要解决的问题。长期以来，人们在家居安全防盗、防抢问题上，经常采用的解决方案是安装防盗门、防撬锁和防入侵钢窗栅；在防煤气泄漏、防火灾以及遇险紧急救助问题上，几乎没有任何措施。随着计算机技术、通讯技术、自动控制技术的快速发展及其在建筑领域的应用，智能化住宅小区的安全防范系统应运而生。这将是21世纪住宅安全的新模式。
二、智能安全报警系统的设计
智能报警系统是小区安全防范系统的核心子系统，它由硬件和软件两大部分组成。其中硬件部分由各报警感应器、紧急呼叫按钮、感应器控制器、摄像机等安全设备组成。软件部分主要是包括小区安全智能报警系统软件。
报警系统的主要功能：防盗(非法闯入)；防火；防煤气泄漏。
全方位的多功能报警，通过此系统可实现防盗报警、防火报警、防煤气泄漏报警等功能。在防盗报警系统中，如有盗贼破门而入，则门磁感应器被触发；如通过红外线感应器感应到环境温度发生较大的变化，则红外线感应器被触发；如通过微波感应器感应到活动的目标，则微波感应器被触发[3]，对多种感应信号進行相应的组合并交单片机进行识别，触发整个警报系统产生相应的报警动作，并通过智能插座中启动具有声、光、电等设备来对报警现场进行相应的处理。在防火报警系统中，通过温度感应器、光电感烟感应器及CO气体感应器三元组合来达到对火灾信号的识别，而进一步触发警报系统产生报警动作。在防煤气泄漏报警系统中，当房间煤气浓度达到一定浓度时，煤气感应器被触发警报系统产生相应的报警动作，并通过智能插座中风扇等进行相应的现场处理。
各类感应器主要包括防盗报警感应器防火感应器、防煤气泄漏感应器三大类的设计。感应器控制器是一个连接有各感应器及计算机串口的设备，是整个系统设计的主体，其硬件部分和软件部分均是独立设计完成，感应器控制器是所有感应器与计算机沟通的桥梁，每个感应器所获得的感应信号均被感应器控制器所接收，再由感应器控制器对各感应信号进行相应识别和处理，并将处理后的感应信号通过串口送至计算机，由计算机对其采取相应的警报动作。其原理方框图如图2.1所示。
（一）软件体系结构（三层结构）
表示层：逻辑主要处理用户和软件的交互。表示层的主要职责就是为用户提供信息，以及把用户的指令翻译。传送给业务层和基础架构层。
领域层：逻辑，有时也被叫做业务逻辑。它包括输入和存储数据的计算。验证表示层来的数据，根据表示层的指令指派一个基础架构层逻辑。
基础架构层：逻辑包括处理和其他系统的通信，代表系统执行任务。例如数据库系统交互，和其他应用系统的交互等，这个层的最大的逻辑就是存储持久数据。
（二）本系统功能结构
为了达到上面提到的架构目标，把小区安全智能报警系统划分为三大块：实时监控，基础服务，管理入口。
实时监控：住户安全监控是本系统的核心模块。模块使用可视化界面与系统管理员进行交互，让用户在示意图上非常方便的查看小区示意图，并进行缩放，圈定，拣选自己关注的小区区域，然后查看操作这个被关注区域的各种安全数据和状态。
基础服务：基础服务包括一系列支持实时监控模块运作的子服务模块。需要强调的是，各个模块都是相对独立，实现某方面的子功能，各个模块通过定义好的标准接口进行通信，例如使用WEB SERVICE，这样可以保证系统从架构层面保持较强的灵活性和扩展性。
管理入口：主要提供软件的管理界面，包括管理人员和住户的使用界面。它属于三层架构的表示层，本系统在各个模块的管理方式上作了较多的可视化功能，从而使用户操作更加方便简易。具体的操作方式参见本文的界面介绍部分。
下图2.2为本系统软件功能架构图。
（三）UML状态图
描述一个实体基于事件反应的动态行为，显示了该实体如何根据当前所处的状态对不同的时间做出反应的。通常我们创建一个UML状态图是为了表达清楚类、角色、子系统、或组件的行为。当行为的改变和状态有关时需要创建状态图，它可用于建模非软件实体的生命周期，特别是UML图上的角色或者一个实物的抽象概念，状态间的变换使用叙述性文字来描述。
感应器的状态：包括正常运作，异常，报警。如图2.3所示。
状态描述：
（1） 正常运作：感应器能够对事故发出反应，能够在测试时报警，一般情况下，感应器必须运行于此状态下。当感应器被被触发（例如测试温度超过预先设置的标准，煤气浓度超过标准），状态转变为“报警”。
（2）异常：感应器由于各种故障原因不能正常工作，必须给予维修。维修后经过测试通过的感应器重新回到正常运行状态。
（3）报警：感应器被触发，例如煤气浓度超过一个预先设置的标准，该感应器转变为报警状态。处于报警状态的感应器会触发一系列报警动作，直到有相应的处理行为发生，例如由管理人员处理报警后恢复感应器的状态为正常运行。
三、结束语
本文从硬件和软件两个方面详细介绍了小区智能安全报警系统。首先，系统描述了系统的结构和功能，然后分析硬件部分的组成，并且描述了各种感应器的具体设计。软件设计部分包括软件架构、软件功能说明，应用UML技术详细描述用例和流程设计，并且给出系统的界面设计。
综上所述，本系统设计综合考虑了效率性，功能性，易用性等多方面的因素。设计具有先进性和前瞻性以及良好的扩展性。
参考文献：
[1]徐帆,数据库应用开发中关于大事务处理的研究.计算机工程与设计,2006.
[2]张冬,王鸿等.Oracle基于Client/Server的性能调整.计算机工程,2007.
[3]俞虹，MCS-51单片机原理与应用. 机械工业出版社,2004.
作者简介：
陈朝大，华中科技大学硕士研究生,主要研究方向：单片机应用、电子信息、智能控制。