GPRS远程安防监控系统的应用设计

GPRS远程安防监控系统的应用设计 随着社会电子信息化的不断发展，人们在家居中使用的电器越来越多，由此带来的安全隐患 也有了明显的增多。在这些电器中一旦出现一些异常，便会给人们带来很大的损失。为了降 低电器的不合理使用带来的异常情况，就要求在异常发生时用户能及时得到信息，并通过实 时监控采取一定的操作排除异常。因此，远程监控系统的作用是非常巨大的。 随着安防行业的高速发展，国内外对安防监控系统的研究越来越热门，昆明理工大学信息工 程与自动化学院的张俊才提出的基于嵌入式 Web服务器的信息家电安防监控系统，实现了 嵌入式系统与 Internet相连、家庭内部得安全监控、信息传输。缺点是传输速率不是很高， 并且通过网页与监控端交互比较麻烦。新的系统将对以上地方进行完善，新的系统需要实用 家居环境的要求，降低成本，改变原先不间断监控模式，并需要为用户提供友好的交互界面， 使用户在不同的场所下对设备进行监控操作。 在此设计的基于 GPRS的远程安防监控系统，是采用的是摄像机传送视频信号经压缩编码 后，通过内部总线传送到内置的Web服务器。用户在监控端可以直接通过浏览器观看 Web 服务器上的摄像机视频图像，授权用户还可以控制监控机的动作。这样就实现了对监控点的 远程控制，通过浏览器很方便地实现了对监控机控制。 1 总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 系统以 ARM 9处理器 S3C2410为 MCU，作为控制器，负责从红外传感器，温度传感器， 摄像头采集数据，并且控制报警 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 和灭火措施的执行，通过 GPRS模块向用户发送短信， 同时监控机可以通过 Internet和网页进行交互，用户可以通过登录网页对监控机进行控制， 同时监控机可以将采集到的数据通过 Web服务器传输给网页端。本系统的总体设计框架如 图 1所示。 2 硬件电路设计 2．1 主控电路设计 主控系统电路主要由三星公司的处理器 S3C2410组成，主控电路连接的外围包括摄像头， GPRS模块，温度采集模块，蜂鸣器报警模块，灭火处理模块，红外传感模块组成。处理器 采用轮询的方式不断的从温度采集模块和红外传感模块读取数据，当读取的温度值超过设定 的临界值，或者红外传感模块有中断来临时，说明家里有火灾，或者家里出现小偷，处理器 此时去驱动蜂鸣器报警模块报警，并通过 GPRS模块发送报警短信给用户。处理器在处理这 些动作的同时还一直获取摄像头的视屏流。 2．2 报警电路设计 首先将蜂鸣器接到 S3C2410处理器的一个 GPB0管脚上。首先配置 GPBCON的 GPB0为输 出模式，当数据寄存器里写入 1时。蜂鸣器打开，写 0关闭蜂鸣器。软件上是通过 ioctl来 进行相应的控制的。报警电路如图 2所示。 2．3 温度采集电路设计 温度值由主控板从温度传感器中得到，得到的温度值通过 A／D转换器转换后传送给主控 板。A／D转换器是模拟信号源和 CPU之间联系的接口，它的任务是将连续变化的模拟信 号转化为数字信号，以便计算机和数字系统使用。FS2410 开发板用的 A／D 转换器是 ARMS3C2410自带的一个一路 10位的 A／D转换器。并且支持触摸屏功能。最大转化率是 500 kHz，A／D转换器频率的计算公式为：系统时钟／(比例值+1)。本电路的特点是通过改 变滑动变阻器的阻值来改变模拟电压量来模拟温度的变化。软件是通过 read，write来进行 对 A／D的读和写的操作。温度采集模拟电路如图 3所示。 2．4 灭火电路设计 将 4个 LED灯与 S3C2410处理器的 4个管脚相连接，由于 GPIO是复用管脚，所以首先进 行相应寄存器的配置，也就是首先配置控制寄存器 GPFCON，配置为 output．然后就是对灯 的相应控制，这个是对数据寄存器 GPFDAT，如果写 0，led灯亮，灯亮模拟的是启动灭火 装置。否则灯灭，软件是通过 ioctl 进行相应的控制。灭火模块模拟电路如图 4所示。 2．5 红外传感器电路设计 本设计用键盘电路来模拟红外传感器，当有键盘按下时，说明有人闯入，主控板接收到键盘 中断时，通过蜂鸣器报警，并发送短信给用户，启动灭火装置。根据硬件电路图可知 4×4 键盘扫描的工作原理，软件上首先完成对相应的寄存器作配置，这里主要涉及 GPFCON， GPGCO N，GPECON 三个寄存器，把相应的位设置为 0UTPUT和 INPUT工作模式，这个 根据原理图。然后就是对中断的处理，设置下降沿有效。红外传感器模拟电路如图 5所示。 2．6 GPRS电路设计 GPRS 是通用分组无线业务的简称，目前理论传输速率为 115kpbs，GPRS 的基本原理是： 当用户上传或下载互联网数据时，系统利用分组将数据在网络中传送，达到多用户间对网络 资源的共享。选择 SIEMENS公司推出的 MS35模块，MS35支持语音，数据传输，短消息， 提供 RS 232全双工数据口，使用 AT指令进行控制。模块的 UART0口接开发板的 UART1 口，当MS35模块睡眠时，需要对模块发 AT指令来唤醒模块。GPRS 模块电路如图 6所示。 3 软件设计 图 7～图 10是主程序流程图功能描述。项目中主要的进程，其中包括 2个线程等待控制命 令，在代码中采用轮询的形式来对线程状况进行检测，发生问题的时候进行相应的处理，用 户可通过网络访问本系统并远程进行控制操作，其中系统对外围设备的操作需要互斥信号量 的保护，并且由于在系统中实现了对各个报警功能以及对报警动作的控制，所以在在设计互 斥量的时候就同时设计有全局的变量，分别代表相应模块在功能上是否被关闭以及在动作上 是否被关闭。 4 测试结果与分析 4．1 平台搭建 硬件平台选择的是 S3C2410的开发板，软件平台为一种流行的 linux操作系统：Ubuntu 8． 10发行版。然后是交叉工具链的建立，由于开发是在 x86体系结构进行的，最终需要在 ARM 体系结构上运行，所以必须建立交叉工具链。在终端执行命 ARM-software-linux-gcc-v显示 gcc vrsion 3．4．5。说明交叉工具链建立成功；第 2步是 uboot移植，选择的 uboot版本为 u-boot-1．3．1，修改好 uboot源码后，编译执行命令 make fs2420-config，make，将生成的 uboot．bin烧写到开发板的 nandflah的第一个分区；第 3步是 Linux内核编译与移植，采用 的是 Linux-2．6．22．6版本内核，编译内核前，在内核中静态加载网卡驱动，如图 11所 示。静态加载 nandflash驱动，如图 12所示。静态加载 usb驱动，如图 13所示。执行 make ZImage命令，生成内核镜像 ZImage，将 ZImage 烧写到 nanflash的第 2个分区。最后是根 文件系统制作，选用 cramfs 作为根文件系统，cramfs 文件系统的特点为只读，用户不能修 改，很适合作为根文件系统。将制作根文件系统的工具 busybox编译后，运行命令 make install，再创建 etc，lib，mnt，etV，proc，var，tmp，sys，root 目录，再在 etc下建立初始 化启动所需要的文件，在 etc／init．d ／rcs加入执行主程序的脚本命令．／main。并将 ad 驱动，蜂鸣器驱动，键盘驱动的加载命令加入 rcs 脚本文件中。rcs 是内核启动执行的第一 个脚本，所以主程序和一些驱动的加载放在 rcs中。最后执行 mkfs．cramfs rootfsrootfs．cramfs 命令。这样就生成了文件系统 rootfs．cr amfs，将生成的 rootfs．cramfs 烧写到 nandflash的 第 3个分区。 4．2 功能测试与分析 插上 USB摄像头和 GPRS，在 GPRS中插上手机卡，GPRS连接到开发板的串口线上，连接 网线，启动开发板。在任何一台联网的 PC机上打开浏览器，输入 192．168．1．1，结果如 图 14所示。点击网页上的实时监控按钮，浏览器窗口出现监控机端传输过来的实时画面。 点击拍照按钮，默认每隔 1 s进行拍照。也可以在网页设置间隔拍照的时间。按开发板的键 盘任意一个键，此时蜂鸣器报警，用户收到报警短信，短信内容为“有小偷”。点击网页上的 关闭报警按钮，蜂鸣器停止报警。当点击网页上的关红外感应按钮后，再按下开发板键盘的 任意一个键，监控机不进行任何操作。当旋转开发板上电位器时(调整 A／D的输入电压)， 输入电压模拟的是温度值，当输入的温度值达到设置的临界值 60℃时，蜂鸣器报警，监控 机通过 GPRS模块发送短信，短信内容为“火灾”。当点击网页上的按钮关闭报警时，蜂呜器 停止报警。当点击网页上的关温度感应按钮时，当监控机读取到的温度值达到设置的临界值 时，监控机不进行任何操作。 5 结语 本系统结合嵌入式Web服务器，GPRS技术以及嵌入式相关技术，实现用户通过网络对家 中情况的实时监控。该系统可以进行方便的扩展，结合用户自身需求进行定制，使得用户通 过手机获得家中异常报警，并通过网络对家中情况进行实时监控，通过远程的操作来降低异 常带来的损失。在系统中Web服务器通过 Internet提供远程访问服务，并通过 GSM短信息 通知用户异常，用户通过网络对异常进行相应的指令操作。用户可使用系统的 GPRS 上网功 能提供扩展功能。