安全防护监控报警系统研究与设计

    一、引言

    随着社会发展，人民生活水平的不断提高，信息化、智能化技术渗透于人们生活的各个领域，安全问题也成为工业生产、人民生活关心的焦点问题之一。本系统利用红外技术、电子技术等设计实现。系统装置在安全防护区域安放有效防IF了人为误动作或误进入;在家庭、仓库等安放可实现防盗报警等功能，应用前景广阔。

    二、设计原理与工作流程

    由于红外线通过云雾等充满悬浮粒子的物体时不易发生散射、有较强的穿透能力和抗干扰能力，且红外线遥控不易引起串十扰，目前已广泛用于家电及部分工业控制中。随着智能化的高速发展，这种性能优良的非接触控制必将在人类生活中扮演越来越重要的角色。本系统基于红外技术设计，具有报警精确度高、误报率低、设备安装简单等特点。系统由红外线探测器、信号放大电路、比较电路、延时电路、报警电路、显示电路和稳压电源等部分组成，结构框图如图1所示。

图1 结构原理组成框图

    系统红外探测器主要包括红外发射电路和红外接收电路两部分。当探测器探测到的微弱信号经信号放大电路传输到比较电路，比较电路将信号与参考值进行比较，去除信号中的十扰信号，输出信号传输到执行机件(继电器等)，控制现场设备关断，或者驱动报警电路触发声、光报警。为防止安装装置时启动电源或调试时报警，电路中设计了开机延时电路。为防止停电或蓄意切断电源，该系统配有交流和直流双电源供电，自动切换。系统可根据所要监控的区域进行选择使用。另外，可利用总线技术实现多区域监控，通过状态显示电路警示发生报警的位置。

    三、系统设计

    1. 红外探测

    本系统红外探测由红外信号发生器发出红外线信号，由接收装置接收。当人体进入警戒区内时遮挡红外光束，引起接收管状态变化输出微弱电信号，经放大比较电路驱动执行机件。本系统红外发射二极管发射出红外线照射到接收管上形成红外光束警戒线、警戒墙、警戒网等，发射管和接收管安装时应对射，用来避免交叉误射干扰。接收管采用3DU31型光敏三极管。平时无人涉足警戒线时，发射管VDI发射的红外线径直照在接收管VTI上，VTI将接收到的红外光信号转换为电信号，并使接收管VTI的内阻减小，使作为放大器的ICIA输入端呈低电位，经ICIB, ICIC放大、整形后ICIC呈高电位;当有人穿越警戒线时，红外光束被遮断，被遮断光路的光敏管呈高阻状态，经三个门电路倒相后使输出电位为低电位。为了防止飞虫遮断红外光束触发报警，该电路中采用双光束警戒线，当两光束同时被遮断时才触发报警，只遮断一条光束时不报警。该探测装置安装在窗户上防止人从窗子上进入室内，两光束间隔可调，安装时根据实际情况调整合适的间距。根据监测区域大小可以安装多组探测头形成红外屏障，这样飞虫不能同时遮断两条光束，而人要通过时会至少遮断两条光束，这样可以防止飞虫遮断光束时引起误报警，电路原理如图2所示。

图2 探测电路原量图

    传统的安全防护报警监控系统容易出现误动作，如当打开或关掉照明灯时，信号处理单元会将其判断为遮挡物信号而误操作。本系统在设计上采用脉冲调制/同步解调，使红外发光管一段时间发射信号，一段时间关断信号，即发出脉冲形式红外光。这样使得红外发光管工作于脉冲状态，降低了红外发射平均功率，提高瞬时发射功率及抗干扰能力，加大红外作用距离，且大大延长其使用寿命。

图3 放大电路原理图