CN108564747A - 一种基于热释电的“智畜＋”养殖场安防报警*** - Google Patents
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Abstract
本发明的一种基于热释电的“智畜+”养殖场安防报警***属于无线通信技术领域，其结构有热释电红外传感器(1)、信号处理电路(2)、主控模块(3)、WIFI无线通信模块(4)和图像采集模块(5)。本发明利用热释电红外传感器作为感知元件，将人体释放出来的特殊波长的红外信号转化成电信号，利用电路对电信号进行处理后传入主控模块，主控模块驱动视频模块对侵入目标进行拍照或者录视频，通过对图片数据或视频数据的一系列处理后利用WIFI网络将入侵者的照片发送给养殖场主。本发明具有功耗低、工作稳定、抗干扰能力强、实用性好、操作简单方便等优点。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于热释电的“智畜+”养殖场安防报警***。
技术背景
当今社会一个不容忽视的问题就是安防问题，面对鱼龙混杂的社会，及时制止不法分子对我们的人身、财产安全的侵害并让他们受到应有的惩罚是大家共同的愿望，因此，可靠的安防***对于我们的生活来说是必不可少的。目前，安防***主要应用于大街小巷以及人口密集的小区，当人们受到不法伤害时，布满大街小巷的监控探头能够为我们作证，还原事情的真相。传统的热释电防盗报警***实现了根据人的有无自动决定是否报警,从保安人员全天看守的方式改进自动感应报警方式,提高了安全性,减少了人工，但是这种方式并不能进行实时拍照传输以及实现开关控制，并且传统的热释电防盗报警***还存在抗干扰能力差、误报率高等缺点。
发明内容
“智畜+”是一种基于通信领域和“互联网+”现代农业领域的智能畜牧业养殖***，本发明隶属于“智畜+”中针对养殖场安防的分支。本发明是一种利用热释电传感器进行安防报警，通过图像采集模块进行监控拍照，通过WIFI模块传输到养殖场主手机上；以及养殖场主可以通过手机APP进行控制门的开关以及定时布防和撤防。该***利用热释电红外传感器作为感知元件，将人体释放出来的特殊波长的红外信号转化成电信号，利用电路对电信号进行处理后传入主控模块，主控模块驱动视频模块对侵入目标进行拍照或者录视频，通过对图片数据或视频数据的一系列处理后利用WIFI网络将入侵者的照片发送给养殖场主。该***具有功耗低、工作稳定、抗干扰能力强、实用性好、操作简单方便等优点。
本发明要解决的技术问题是，利用无线通信原理，并利用网络技术、信息采集技术和显示技术，提供一种基于热释电的“智畜+”养殖场安防报警***，用于养殖场的实时安防监测同时实现利用远程终端的反向控制功能。
上述的技术问题通过以下的技术方案实现：
一种基于热释电的“智畜+”养殖场安防报警***，其结构有热释电红外传感器1、信号处理电路2、主控模块3、WIFI无线通信模块5和图像采集模块5；
所述的热释电红外传感器1的型号是RE200B，以非接触的方式检测出人体放射出来的红外线能量变化，并且将其转化为电信号从S管脚输出，D管脚接电源VCC，G管脚接地；
所述的信号处理电路2的结构为，电阻R2的一端、电容C1的一端和电容C2的一端相连，并与热释电红外传感器1的S管脚相连，电阻R2的另一端接地，电容C1的另一端与运放U1的反相输入端相连，电容C2的另一端与运放U1的输出端相连，运放U1的同相输入端接地，电阻R3的两端分别接运放U1的反相输入端和输出端，热敏电阻R1的一端与运放U1的输出端相连，另一端与电容C3的一端、电阻R4的一端及热释电处理芯片U2的14脚相连，电容C3的另一端和电阻R4的另一端接地，可调电阻R7的一端与光敏电阻R5的一端相连并与热释电处理芯片U2的9脚相连，可调电阻R7的另一端接电源VCC，光敏电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端接地，另一端与热释电处理芯片U2的10脚相连，电容C5的一端与电阻R8的一端相连，电容C5的另一端与电阻R10的一端及电容C6的一端相连，还与热释电处理芯片U2的16脚相连，电阻R10的另一端与电容C6的另一端及电阻R11的一端相连，还与热释电处理芯片U2的15脚相连，电阻R11的另一端与电容C7的一端相连，电容C7的另一端接地，电阻R8的另一端与电容C4的一端、电阻R9的一端相连，还与热释电处理芯片U2的13脚相连，电容C4的另一端与电阻R9的另一端相连，还与热释电处理芯片U2的12脚相连，热释电处理芯片U2的1脚、8脚、11脚接电源VCC，7脚接地，6脚与电阻R12的一端相连，5脚与电阻R12的另一端及电容C9的一端相连，电容C9的另一端接地，热释电处理芯片U2的3脚与电阻R13的一端相连，4脚与电阻R13的另一端及电容C10的一端相连，电容C10的另一端接地，热释电处理芯片U2的2脚与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端作为信号处理电路2的输出端，与主控模块3相连；所述的热释电处理芯片U2的型号为BISS0001；
所述的主控模块3的结构为：ARM芯片STM32F103ZET6的8脚和9脚之间接频率为32.768KHz的晶振Y1，同时8脚和9脚还分别通过电容C11和电容C12接地，23脚和24脚之间接频率为8MHz的晶振Y2，晶振Y2的两端分别与电阻R15的两端并联，再分别通过电容C13和C14接地，ARM芯片STM32F103ZET6的30脚通过电阻R17接地，33脚通过电阻R16接电源VDD，同时33脚和30脚之间还接电容C15，电源VDD和地之间还接3个并联的电容C16和C17和C18；ARM芯片STM32F103ZET6的16脚、38脚、51脚、61脚、71脚、83脚、94脚、107脚、120脚、130脚和143脚接地，17脚、39脚、52脚、62脚、72脚、84脚、95脚、108脚、121脚、131脚和144脚均连接电源VDD；
所述的WIFI无线通信模块4的结构为：芯片ESP8266的1脚接地；2脚通过电阻R18接地，5脚通过电阻R19接二极管LED2的阳极，6脚接二极管LED1的阴极，二极管LED2的阴极地，二极管LED1的阳极接电源VDD，芯片ESP8266的9脚、11脚分别通过电阻R21、R20接电源VDD，16脚接电源VDD,19脚通过按键开关SW1接地，7脚、8脚分别与主控模块3的ARM芯片STM32F103ZER6的16脚和17脚相连；
所述的图像采集模块5的结构为：摄像头PTC08的1脚与3脚之间接电容C20；4脚和5脚之间接电容C21；2脚通过电容C22与+5V电源相连；6脚通过电容C23接地；16脚接+5V电压并通过电容C19接地；9脚、10脚接主控模块3的ARM芯片STM32F103ZER6的52脚和51脚。
本发明所用的各元器件的优选参数为，电阻R2：159KΩ，R3：1.6KΩ，R4:47KΩ，R6：1MΩ，R8:3KΩ，R9：1MΩ,R10:2MΩ，R11:47KΩ，R12、R13、R14：10MΩ，R15：1MΩ，R16:0Ω,R17:0Ω,R18：1KΩ，R19：5.6kΩ，R20、R21：1KΩ；电容C1、C2：10uF，C3：0.1uF，C4：0.02uF，C5：10uF，C6:0.01uF，C7：47uF，C8:10uF，C9、C10：0.01uF,C11、C12：10uF，C13、C14：30pF，C15、C16、C17、C18：0.1uF，C19、C20、C21、C22、C23：100nF；发光二极管LED1和LED2的型号为BT102，运放U1的型号为NE5532，热敏电阻R1为Ptc正温度系数热敏电阻，电源VCC的电压为+5V。
本发明的技术方案有以下有益效果：
1、本发明利用热释电红外传感器作为感知元件，将人体释放出来的特殊波长的红外信号转化成电信号，利用电路对电信号进行处理后传入主控模块，主控模块驱动视频模块对侵入目标进行拍照或者录视频，通过对图片数据或视频数据的一系列处理后利用WIFI网络将入侵者的照片发送给养殖场主；养殖场主也可以通过远程终端进行反向控制，控制养殖场的门开关以及根据实际需要对安防***进行私人设定，比如定时布防和撤防。
2、本发明将热释电传感器RE200B输出的信号经过有源带通滤波器进行滤波处理，截取0.1-10HZ之间的脉冲信号，滤除带外的噪声干扰，能够有效的降低***的误报率，同时将电源VCC的值取为5V并将电源进行与去耦电容C8相连接地的处理，两种使***更准确的方式相结合更加能够使得***实现几乎零误报警的目标。
3、本发明设置灵活，稳定性高，通过确定C3、R4的取值来确定延时时间定时器的延时时间(Tx)长短同时能够使得RE200B传感器的传输信号较为稳定且距离达到1m以上，通过调节R7的大小可控制封锁时间定时器的封锁时间(Ti)长短；通过设置R1、R10、C6的大小可使RE200B的灵敏度达到最高。
附图说明：
图1是本发明的***总体框图。
图2是本发明所述的信号处理电路2的原理图。
图3是本发明所述的主控模块3的原理图。
图4是本发明所述的WIFI无线通信模块4的原理图。
图5是本发明所述的图像采集模块5的原理图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的结构及工作原理，本发明中各元器件的优选参数已标于附图中。
实施例1本发明的***整体框图
本发明“基于热释电的“智畜+”养殖场安防报警***”的整体结构框图如图1所示，首先人体的红外信号经过热释电红外传感器1变成电信号，电信号经过由芯片BISS0001组成的信号处理电路2进行滤波、信号放大、等一系列的处理后能够有效的抑制负载切换过程中产生的各种干扰问题，经处理后的电信号进入主控模块3，同时主控模块3分别与WIFI无线通信模块4、图像采集模块5相连；利用主控模块3控制图像采集模块5进行拍照以及图片压缩，最后利用WIFI无线通信模块4将信号传至养殖场主手机上方便养殖场主对养殖场的监控。同时，本发明具有良好的拓展空间，在本发明的基础上还可以进一步开发手机APP，养殖场主也可以利用手机反向控制主控模块3定时布防撤防。其中主控模块3是整个***的核心部分，完成对***的总体控制以及协调各模块之间的正常运行。
实施例2本发明的信号处理电路
所述的信号处理电路2的结构如图2所示，电阻R2的一端、电容C1的一端和电容C2的一端相连，并与热释电红外传感器1的S管脚相连，电阻R2的另一端接地，电容C1的另一端与运放U1的反相输入端相连，电容C2的另一端与运放U1的输出端相连，运放U1的同相输入端接地，电阻R3的两端分别接运放U1的反相输入端和输出端，热敏电阻R1的一端与运放U1的输出端相连，另一端与电容C3的一端、电阻R4的一端及热释电处理芯片U2的14脚相连，电容C3的另一端和电阻R4的另一端接地，可调电阻R7的一端与光敏电阻R5的一端相连并与热释电处理芯片U2的9脚相连，可调电阻R7的另一端接电源VCC，光敏电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端接地，另一端与热释电处理芯片U2的10脚相连，电容C5的一端与电阻R8的一端相连，电容C5的另一端与电阻R10的一端及电容C6的一端相连，还与热释电处理芯片U2的16脚相连，电阻R10的另一端与电容C6的另一端及电阻R11的一端相连，还与热释电处理芯片U2的15脚相连，电阻R11的另一端与电容C7的一端相连，电容C7的另一端接地，电阻R8的另一端与电容C4的一端、电阻R9的一端相连，还与热释电处理芯片U2的13脚相连，电容C4的另一端与电阻R9的另一端相连，还与热释电处理芯片U2的12脚相连，热释电处理芯片U2的1脚、8脚、11脚接电源VCC，7脚接地，6脚与电阻R12的一端相连，5脚与电阻R12的另一端及电容C9的一端相连，电容C9的另一端接地，热释电处理芯片U2的3脚与电阻R13的一端相连，4脚与电阻R13的另一端及电容C10的一端相连，电容C10的另一端接地，热释电处理芯片U2的2脚与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端作为信号处理电路2的输出端，与主控模块3相连；所述的热释电处理芯片U2的型号为BISS0001。
热释电处理芯片BISS0001的1脚接VCC采用可重复触发的触发方式；2脚通过电阻R14与主控模块3中的ARM芯片STM32F103ZET6相连；9脚连接的可变电阻R7用于控制封锁时间的长短；10脚与电阻R6串联后接地；电容C3和R4用于控制延时时间。所述的信号处理电路2将热释电传感器RE200B输出的信号经过有源带通滤波器进行滤波处理，截取0.1-10HZ之间的脉冲信号，滤除带外的噪声干扰，能够有效的降低***的误报率，同时将电源VCC的值取为5V并通过去耦电容C8接地，两种处理方式相结合使得***实现几乎零误报警的目标；通过确定C3、R4的取值来确定延时时间定时器的延时时间(Tx)长短同时能够使得RE200B传感器的传输信号较为稳定且距离达到1m以上，通过调节R7的大小来控制封锁时间定时器的封锁时间(Ti)长短；R10、C6的大小共同影响RE200B的敏感程度；R1作为正温度系数热敏电阻能够随温度的升高电阻升高，调节热释电传感器在不同环境温度下的输出电流大小，能够让热释电传感器适应不同外界环境。
实施例3本发明的主控模块
所述的主控模块3的结构如图3所示，ARM芯片STM32F103ZET6的8脚和9脚之间接频率为32.768KHz的晶振Y1，同时8脚和9脚还分别通过电容C11和电容C12接地，23脚和24脚之间接频率为8MHz的晶振Y2，晶振Y2的两端分别与电阻R15的两端并联，再分别通过电容C13和C14接地，ARM芯片STM32F103ZET6的30脚通过电阻R17接地，33脚通过电阻R16接电源VDD，同时33脚和30脚之间还接电容C15，电源VDD和地之间还接3个并联的电容C16和C17和C18；ARM芯片STM32F103ZET6的16脚、38脚、51脚、61脚、71脚、83脚、94脚、107脚、120脚、130脚和143脚接地，17脚、39脚、52脚、62脚、72脚、84脚、95脚、108脚、121脚、131脚和144脚均连接电源VDD。主控模块3用于协调其它各模块进行工作。
实施例4本发明的WIFI无线通信模块
所述的WIFI无线通信模块4的结构如图4所示，芯片ESP8266的1脚接地；2脚通过电阻R18接地，5脚通过电阻R19接二极管LED2的阳极，6脚接二极管LED1的阴极，二极管LED2的阴极地，二极管LED1的阳极接电源VDD，芯片ESP8266的9脚、11脚分别通过电阻R21、R20接电源VDD，16脚接电源VDD,19脚通过按键开关SW1接地，7脚、8脚分别与主控模块3的ARM芯片STM32F103ZER6的16脚和17脚相连。WIFI无线通信模块4用于向养殖场主发送信息。
实施例4本发明的图像采集模块结构图
所述的图像采集模块5的结构为：摄像头PTC08的1脚与3脚之间接电容C20；4脚和5脚之间接电容C21；2脚通过电容C22与+5V电源相连；6脚通过电容C23接地；16脚接+5V电压并通过电容C19接地；9脚、10脚接主控模块3的ARM芯片STM32F103ZER6的52脚和51脚。
图像采集模块5进行图像采集、数据压缩和红红外补光后，将采集到的图像信息发送到主控模块3，再由主控模块3控制WIFI无线通信模块4将采集到的图像信息发送到养殖场主的手机上，养殖场主可以及时查看。
Claims (2)
1.一种基于热释电的“智畜+”养殖场安防报警***，其结构有热释电红外传感器(1)、信号处理电路(2)、主控模块(3)、WIFI无线通信模块(4)和图像采集模块(5)；
所述的热释电红外传感器(1)的型号是RE200B，以非接触的方式检测出人体放射出来的红外线能量变化，并且将其转化为电信号从S管脚输出，D管脚接电源VCC，G管脚接地；
所述的信号处理电路(2)的结构为，电阻R2的一端、电容C1的一端和电容C2的一端相连，并与热释电红外传感器(1)的S管脚相连，电阻R2的另一端接地，电容C1的另一端与运放U1的反相输入端相连，电容C2的另一端与运放U1的输出端相连，运放U1的同相输入端接地，电阻R3的两端分别接运放U1的反相输入端和输出端，热敏电阻R1的一端与运放U1的输出端相连，另一端与电容C3的一端、电阻R4的一端及热释电处理芯片U2的14脚相连，电容C3的另一端和电阻R4的另一端接地，可调电阻R7的一端与光敏电阻R5的一端相连并与热释电处理芯片U2的9脚相连，可调电阻R7的另一端接电源VCC，光敏电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端接地，另一端与热释电处理芯片U2的10脚相连，电容C5的一端与电阻R8的一端相连，电容C5的另一端与电阻R10的一端及电容C6的一端相连，还与热释电处理芯片U2的16脚相连，电阻R10的另一端与电容C6的另一端及电阻R11的一端相连，还与热释电处理芯片U2的15脚相连，电阻R11的另一端与电容C7的一端相连，电容C7的另一端接地，电阻R8的另一端与电容C4的一端、电阻R9的一端相连，还与热释电处理芯片U2的13脚相连，电容C4的另一端与电阻R9的另一端相连，还与热释电处理芯片U2的12脚相连，热释电处理芯片U2的1脚、8脚、11脚接电源VCC，7脚接地，6脚与电阻R12的一端相连，5脚与电阻R12的另一端及电容C9的一端相连，电容C9的另一端接地，热释电处理芯片U2的3脚与电阻R13的一端相连，4脚与电阻R13的另一端及电容C10的一端相连，电容C10的另一端接地，热释电处理芯片U2的2脚与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端作为信号处理电路(2)的输出端，与主控模块(3)相连；所述的热释电处理芯片U2的型号为BISS0001；
所述的主控模块(3)的结构为：ARM芯片STM32F103ZET6的8脚和9脚之间接频率为32.768KHz的晶振Y1，同时8脚和9脚还分别通过电容C11和电容C12接地，23脚和24脚之间接频率为8MHz的晶振Y2，晶振Y2的两端分别与电阻R15的两端并联，再分别通过电容C13和C14接地，ARM芯片STM32F103ZET6的30脚通过电阻R17接地，33脚通过电阻R16接电源VDD，同时33脚和30脚之间还接电容C15，电源VDD和地之间还接3个并联的电容C16和C17和C18；ARM芯片STM32F103ZET6的16脚、38脚、51脚、61脚、71脚、83脚、94脚、107脚、120脚、130脚和143脚接地，17脚、39脚、52脚、62脚、72脚、84脚、95脚、108脚、121脚、131脚和144脚均连接电源VDD；
所述的WIFI无线通信模块(4)的结构为：芯片ESP8266的1脚接地；2脚通过电阻R18接地，5脚通过电阻R19接二极管LED2的阳极，6脚接二极管LED1的阴极，二极管LED2的阴极地，二极管LED1的阳极接电源VDD，芯片ESP8266的9脚、11脚分别通过电阻R21、R20接电源VDD，16脚接电源VDD,19脚通过按键开关SW1接地，7脚、8脚分别与主控模块(3)的ARM芯片STM32F103ZER6的16脚和17脚相连；
所述的图像采集模块(5)的结构为：摄像头PTC08的1脚与3脚之间接电容C20；4脚和5脚之间接电容C21；2脚通过电容C22与+5V电源相连；6脚通过电容C23接地；16脚接+5V电压并通过电容C19接地；9脚、10脚接主控模块(3)的ARM芯片STM32F103ZER6的52脚和51脚。
2.根据权利要求1所述的一种基于热释电的“智畜+”养殖场安防报警***，其特征在于，电路中所用的各元器件的参数为，电阻R2：159KΩ，R3：1.6KΩ，R4:47KΩ，R6：1MΩ，R8:3KΩ，R9：1MΩ,R10:2MΩ，R11:47KΩ，R12、R13、R14：10MΩ，R15：1MΩ，R16:0Ω,R17:0Ω,R18：1KΩ，R19：5.6kΩ，R20、R21：1KΩ；电容C1、C2：10uF，C3：0.1uF，C4：0.02uF，C5：10uF，C6:0.01uF，C7：47uF，C8:10uF，C9、C10：0.01uF,C11、C12：10uF，C13、C14：30pF，C15、C16、C17、C18：0.1uF，C19、C20、C21、C22、C23：100nF；发光二极管LED1和LED2的型号为BT102，运放U1的型号为NE5532，热敏电阻R1为Ptc正温度系数热敏电阻，电源VCC的电压为+5V。
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