基于单片机和GSM的防空警报远程智能监控系统

引 言

人民防空是国防的重要组成部分，防空警报平时服务于抢险救灾，战时用于防空报警，这对保障国家和人民的生命财产安全具有重要作用。江门市现有防空警报控制系统采用无线和有线两种控制方式，实现全市防空警报统一控制，控制效果良好。但在日常管理中，警报系统的维护管理人员发现该防空警报控制系统仍存在一些不足 ：现有系统没有警报误鸣检测及误鸣远程控制功能，在出现故障或误操作时可能触发警报引起误鸣，由于非正常鸣报事先没有发布公告，突如其来的鸣报容易造成社会恐慌，影响市民的正常工作、生产和生活秩序，造成不良的社会影响[1]。

在不影响现有控制系统正常工作的前提下，本文基于GSM 模块和单片机设计了一种防空警报远程智能监控系统， 以弥补现有防空警报控制系统的不足，避免警报误鸣带来的不良影响，对现有控制系统形成有效补充。

1 系统组成及工作原理

系统主要由单片机（MCU）、GSM 模块、鸣响监测电路和电源开关控制器组成[2]，其组成框图如图 1 所示。为了保障不影响现有警报控制系统的工作，所设计系统对现有系统不做任何修改，只对警报器电源开关进行控制。

系统工作原理 ：警报器鸣响的条件是警报器工作正常并且获得工作电源，因此可以通过检测警报器电源电流来实现鸣响检测。

鸣报类型分为正常鸣响与误鸣两种形式。正常鸣响时， 控制中心发出鸣响指令，控制器系统提供控制信号，开启警报器电源，使之鸣响 ；误鸣是在控制中心未发出鸣响指令，由于警报器执行电路故障或控制器系统故障而使警报器产生的鸣响。鸣响检测模块只能检测警报器是否鸣响，而不能判断鸣报类型。

所以，鸣报类型检测需要在鸣响检测的基础上，判断是否为控制中心发出的鸣报指令。系统默认工作模式为非正常鸣报模式，该模式下检测到的警报器鸣响均为误鸣，通过单片机控制电源开关控制器，自动断开警报器工作电源 ；正常鸣响时，可以通过GSM 模块以短信广播的方式通知所有（或指定） 警报点开启正常鸣报工作模式，通过单片机控制电源开关控制器，使警报器工作电源处于接通状态，而警报器是否鸣响， 则受现有控制系统的控制。此时，若收到控制中心发出的鸣报指令，警报器鸣响，系统会判定为正常鸣报，而不会断开警报器工作电源。当检测到非正常鸣报时，通过GSM 模块将误鸣信息以短信方式通知维护管理人员，维护管理人员可以远程强制关闭警报器电源开关。

2 硬件设计

系统硬件电路如图 2 所示。其部分部件的功能如下所示：

(1) 中央处理器 ：MCU 选用AT89S52 作为系统的中央处理器，控制短信模块收发控制指令和传输相关信息，对监测模块监测到的防空警报状态信息进行分析判断，通过控制模块控制防空报警器电源的开关[3]。

(2) 短信模块 ：选用西门子公司的 TC35iGSM模块，负责系统与管理者的通信，接收来自管理者的控制指令，发送状态信息给管理者[4,5]。

(3) 鸣响检测模块 ：采用电流互感器 ZMCT103C检测防空警报器电源电流，经过整流、滤波、分压（稳压）后获得鸣响检测电压信号，当有鸣响时输出高电平到单片机中；无鸣响时为低电平。

(4) 控制模块 ：防空警报器为三相交流供电，所以选用三相固态继电器 CDG3作为执行器件，当接收到MCU的控制指令时接通或断开警报器电源。

3 软件设计

3.1 系统的MCU程序

MCU程序流程图如图 3所示。系统完成GSM模块注册和初始化后，检测是否有来自管理人员的控制指令，以及鸣响监测模块的监测电平是否超过门限。若接收到控制指令，则进行指令解析，当控制指令为正常鸣响或误鸣模式时，则将系统状态设置为相应的鸣响模式 ；若控制指令强制关闭，则关闭报警器电源。若监测到鸣响监测模块的输出电平超过设定门限， 同时，系统工作模式为误鸣模式，则关闭报警器电源，并向管理人员发送防误鸣信息。

3.2 手机端应用软件

(1) 打开系统 App，进入登录界面，输入正确的用户名和密码后，进入系统主操作界面，如图 4（a）所示。

(2) 点击警报列表，可以进行警报点的增加、删减、修改和查看，如图 4（b）所示。

(3) 点击各警报点名称，可以进行警报点设置，包括工作模式（鸣响模式、防误鸣模式）和号码设置 ；可以点击鸣响检测，查看该报警点的报警状态，控制该报警点的电源开关， 如图 4（c）所示。

(4) 点击主操作界面的电源开关，可以远程控制全部报警点报警器的电源开关。

(5) 点击主操作界面的鸣响检测，可以查看所有报警点报警器的鸣响状态。

(6) 点击主操作界面的误鸣警报，可以打开所有报警点误鸣报警功能，当出现误鸣时，手机会响铃提醒并显示误鸣信息。

结 语

经过测试，本系统可以通过手机终端应用软件，通过短信方式发布控制指令和接收各报警点鸣报信息，远程控制各警报点控制系统的工作模式、警报器电源开关，在正常鸣报工作模式下，可以保证现有控制系统的正常工作 ；在防误鸣工作模式下，可以监测误鸣信号，当发生误鸣时，自动断开警报器电源开关，同时，将误鸣信息反馈给管理人员。管理人员通过手机端应用软件随时查看各报警器的工作状态，对各报警器进行单独控制或集中控制。

测试结果表明，在不影响现有警报控制系统正常工作的前提下，本文所设计的系统能够有效控制防空警报器的误鸣， 可以作为现有防空警报控制系统的有效补充。