蔬菜大棚红外防盗无线报警装置

孙雪蕾，党丽峰

（镇江高等职业技术学校机电工程系，江苏

镇江

212003）

摘要：用于蔬菜大棚的红外防盗无线报警装置，包括光学透镜系统、红外传感器、带通放大电路、

电压比较电路、单稳态电路、报警信号装置、高频震荡电路、发射天线和信号接收装置。该装置结构简单、功能齐全，能够依靠微处理芯片，并结合热电势红外传感器，实现报警信号的高效传输，可以提高无线报警系统的通用性、安全性和可靠性。关键字：蔬菜大棚；热电势红外传感器；防盗；无线报警

TheInfraredSecurityWirelessAlarmDeviceforVegetableGreenhouse

SunXuelei,DangLifeng

(ElectricalandMechanicalEngineeringDepartmentofZhenjiangVocationalTechnicalCollege,Zhenjiang,

212003，China)

Abstract:Theinfraredsecuritywirelessalarmdeviceforvegetablegreenhouse,includeopticallenssystem,infraredsensor,band-passamplificationcircuit,voltagecomparisoncircuit,single-steady-statecircuit,alarmsignaldevice,high-frequencyoscillationcircuit,transmittingantennaandsignalreceivingdevice.Thisdeviceissimpleinstructureandfullinfunction.Itcanrealizeefficienttransmissionofalarmsignalsrelyingonmicroprocessingchipandcombiningwiththermalelectricpotentialinfraredsensor,whichcanim-provetheuniversality,securityofwirelessalarmsystem.

Keywords:vegetablegreenhouse；thermoelectricinfraredsensor；anti-theft；wirelessalarm

0引言

了解决这个问题，本文设计一种可用于蔬菜大棚的红外防盗报警装置，结构简单，功能齐全。克服了现有的红外报警装置灵敏度低、稳定性差的缺点，能够依靠微处理芯片，并结合热电势红外传感器[2]，实现报警信号的高效传输，可以提高无线报警系统的通用性、安全性和可靠性，价格便宜，具有良好的应用前景和推广价值。

随着我国人民生活水平的提高，冬季大棚蔬菜市场日渐扩大。南菜北调长途运输，不仅成本高，而且延误了蔬菜的最佳食用期。依靠农业科技，大力推广大棚种植蔬菜能更好的满足人民生活需要。蔬菜大棚是一种具有出色的保温性能的框架覆膜结构，它的出现使人们可以吃到反季节的蔬菜。一般蔬菜大棚使用竹结构或者钢结构的骨架，上面覆盖一层或多层保温塑料膜，这样就形成了一个温室空间。外膜很好的阻止了内部蔬菜生长所产生的二氧化碳的流失，使棚内具有良好的保温效果。

蔬菜大棚多搭建在田间，大棚内种植的蔬菜、瓜果等的生长周期长，种植户不可能日夜看守，常有种植户的大棚被破坏或者被偷盗损失惨重的新闻，为总第207期

[1]

1红外防盗无线报警装置的工作原理

当有人进入红外监视区时，红外传感器感应到人体辐射的红外线，报警信号单元被触发产生报警信号，该报警信号加载到高频振荡电路上，最后通过天线发射出去，接收端是一台普通的调频收音机，保安人员在接收到报警信号同时采取相应的措施。

39

粤耘栽农业装备技术圆园18.52红外防盗无线报警装置的硬件设计

用于蔬菜大棚的红外防盗无线报警装置，包括用于供电的电源电路、光学透镜系统、红外传感器、带通放大电路、电压比较电路、单稳态电路、报警信号装置、高频震荡电路、发射天线和信号接收装置，硬件结构图如图1所示。光学透镜系统设于红外传感器的红外感应头的前方，将光线聚焦到红外传感器的红外感应头上。红外传感器的输出端顺次连接

有带通放大电路、电压比较电路、单稳态电路和报警信号装置，红外传感器的输出信号经过处理后传输至报警信号装置。报警信号装置的输出端顺次连接有高频震荡电路、发射天线和信号接收装置，其输出的报警信号经放大后耦合至高频振荡电路，最后通过发射天线发射出去，由信号接收装置接收。电源电路的输出端分别与红外传感器、带通放大电路、电压比较电路、报警信号装置和高频振荡电路的电源端相连。

图1红外防盗无线报警装置的硬件结构图

光学透镜系统为菲尼尔透镜[3]，其设置在红外传感器的红外感应头前方，实现将光线聚焦到红外传感器的红外感应头上。

被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大处理，对被监控的对象实施控制。其中检测物体红外辐射的敏感器件可分为热释电红外光敏器件和量子型红外光敏器件。热释电红外传感器有较宽的红外光波长相应范围，在室温下工作，价格也比较便宜，但它的灵敏度较低，响应速度慢。而量子型红外传感器是一种把红外光直接转换成电能的传感器，具有响应速度快、灵敏度高等优点，但其红外光波长响应范围较窄，且需在低温条件下使用。所以要选择热释电红外传感器作为红外光敏器件。

热释电红外传感器内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换成为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引出场效应管的目的是在于完成阻抗变换。由于热电元输出的电荷信号并不40

能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104MΩ，故引入的N够到结型场效应管应接成共漏形式（即源极跟随器）来完成阻抗变换[2]。

红外防盗无线报警装置信号处理电路图如图2所示。

带通放大电路包括顺次相连的低通滤波电路和高通滤波电路[4]。低通滤波电路包括三极管VT1和第一运算放大器（CA3140）。三极管VT1基极与红外传感器的输出端相连，其集电极与第一运算放大器的反向输入端相连，其发射极通过顺次相连的电容C3和电阻R3连接到第一运算放大器的同相输入端。第一运算放大器的同相输入端与其输出端之间设有并联的电容C4和电阻R4。

高通滤波电路包括第二运算放大器（CA3140），第二运算放大器的反向输入端通过电容C6与第一运算放大器的输出端相连。电容C6上远离第二运算放大器的一端与第二运算放大器输出端之间并联一电阻R6，同向输入端与其输出端之间并联一电阻R7。

带通放大电路的通频带约为0.5~8Hz，增益高达30dB左右。弱信号经两级放大后，总增益可达70~75dB。

总第207期

圆园18.5孙雪蕾等：蔬菜大棚红外防盗无线报警装置粤耘栽

图2红外防盗无线报警装置信号处理电路图

电压比较电路包括第一双运算放大器（LM358）和第二双运算放大器（LM358）。第一双运算放大器的同相输入端与第二运算放大器的输出端相连，且其同相输入端与输出端之间设有并联的电阻R9和电容C8，第一双运算放大器的反向输入端通过串联的电阻R8和电容C7接地。第二双运算放大器的反向输入端与第一双运算放大器的输出端之间设有一电容C9，其正相输入端通过串联的电阻R19和二极管D1接地，其输出端与单稳态电路的输入端相连。单稳态电路包括三端集成稳压器LM7809，输入端与接地端、输出端与接地端均接入电容。

单，价格便宜，不会增加太多的经济成本。依靠微处理芯片，结合热电势红外传感器，实现报警信号可高效传输，提高无线报警系统的安全性和可靠性，具有良好的应用前景和推广价值。参考文献：

[1]孙雪蕾,施琴,张迎春，等.基于单片机的蔬菜大棚智能调控

系统设计[J].农业装备技术,2012（6）:53-55.

[2]尚小燕,姜旭,武继安.热释电红外报警系统设计[J].现代科

学仪器，2012（2）:65-67，79.

[3]杨卫,李波,孙乔，等.基于热释电红外传感技术测距的时间

差法研究[J].传感器与微系统，2013，32（4）：37-40.[4]汪瑞,余晗卿,司峻峰，等.一种仪表运放与高通滤波相融合

的前置放大器增强方案[J].电子测量技术,2014，37（7）:10-13.

3结语

针对蔬菜大棚的防盗问题以及考虑到种植户的经济成本，本文设计的红外防盗报警装置，结构简（上接第38页）

系统，是建立在现有刀具管理系统上的，利用嵌入式RFID设备实现了刀具信息的快速查询与库存管理，解决了受区域限制的问题，达到了预期目标，保证了刀具管理环节上的信息流畅和数据的适时更新，大幅提高了管理效率。参考文献：

[1]郎为民.射频识别（RFID）技术原理与应用[M].北京：机械工

业出版社，2006.

[2]赵明砚，单世民.数据库原理与开发[M].北京：人民邮电出

版社，2008.

图8刀库盘点

[3]萨师煊.数据库系统概论[M].北京：北京高等教育出版社，

2000.

[4]RenNaifei,ZhangJun,ZhaoYan.DevelopmentofRFID-enabledToolManagementSystem[J].Appliedmechanicsandmaterials,2012,Vol121-126:3899-3903.

3结语

本系统是基于嵌入式RFID中间件的刀具查询总第207期

41