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基于GPRS的远程安防监控系统设计.pdf

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基于 GPRS 远程 监控 系统 设计
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江苏大学硕士学位论文基于GPRS的远程安防监控系统设计姓名:梁亦强申请学位级别:硕士专业:信号与信息处理指导教师:李正明20100612江苏大学硕士学位论文摘 要随着社会经济的高速发展,人们在防火、防盗上的意识不断提高,对远程现场状况的了解提出了更高的要求。因此如何有效解决由于各监控点分布范围散、数量多、距离远等引起的难题,及时将家居现场的信息传递给用户,成为设计远程监控系统的关键。针对现有的家居安防监控系统侧重于防盗功能,缺乏防火报警以及无法形成有效的报警联动的缺点,本文在分析研究了当前国内外智能家居及远程监控技术的现状和发展基础上,提出了基于GPRS的远程安防监控系统。该系统充分利用了GPRS网络覆盖范围广、传输性能好以及嵌入式高性能、低功耗的特性,使用ARM Linux作为系统平台,MC35i GPRS模块作为通信模块,通过访问GPRS网络,对所监控的远程对象拍照并发送删S消息,从而达到远程监控的目的。本系统硬件主要采用了ARM920T$3C2410芯片作为系统处理器,通过红外、温度和烟雾传感器对家居现场信号进行有效监测,并与最近采集的数据进行比较、判断,发出图像采集命令,最后通过GPRS向用户手机发送警告信息和现场图片,实现对家居的智能控制,采用触发式的监控模式,有效降低了系统的工作负荷和运行费用,同时降低了对数据传输网络容量的要求,使得采用GPRS网络传输数据的可行性更高。系统软件方面主要包括ARM的BootLoader和嵌入式Linux的分析和移植,各个模块的实现以及通过GPRS模块向用户发送警告短信和图片。经试验证明:本系统实现了远程监控的基本功能,达到了预期效果。本系统具有性能可靠,操作简单、体积小、成本低等特点,具有较好的应用前景。关键词:GPRS,嵌入式,远程监控,MMS江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWith the development of the economy,consciousness of fire prevention rises.And the high standard of the remote monitored scene is put forward.An effectivesolution of monitor points distributing big—rang,long distance,too many pointsdifficult and send the information to user in time is the point of design a remotemonitoring system.Currently existing security monitoring system focus the function of security,has the following disadvantages,such as:poor in fireproof and Can not form aneffective alarm linkage,we analyzed current home and abroad intelligent home andremote video monitoring system,we put forward a new remote security monitoringsystem based on the GPRS.The system using the characteristic of GPRS networkcovering a wide range of transmission and low-power embedded,utilizes ARMLinux and MC35i as the GPRS communication module,implements remote controlby accessing GPRS network,taking pictures against the remote object,andtransmitting the MMS.The system hardware of the system is mainly used ARM920T$3C24 1 0 chip asa system processor,system detect information through temperature,smog andinfrared sensor,comparison with the recent data,send out an image collecting order.Finally,by wireless data transmission network send the text and image data usingGPRS to the cell phone of user.And the system use the monitored of trigger mode,which reduce the workload and running costs greatly,and reduce the capacity ofdata transmission network,which raise the feasibility of GPRS.System softwareaspect consists of the ARM BootLoader and analysis and transplanting of embeddedLinux,realize the modules,sent warning SMS to the user though GPRS module.Experiments show that this system retaliate the function of remote monitoring.It is very compact and easy to use,furthermore,its cost is relatively low,SO it is hasthe good application prospect.KEY WORDS:GPRS,Embedded,Remote Control,MMSII独创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签日期:a讥痒石月【>El学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口, 在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 /不保密厶∥新签名毒苦眨签字日期溯年‘ 月/三日/:q乒弑哕豫㈨者L储山江苏大学硕士学位论文第一章 绪论1.1本课题的研究背景和意义随着计算机的普及和信息技术的迅猛发展,人们已经不满足于传统的居住环境,对家庭及住宅小区提出了更高的要求,智能化被引入到家庭和住宅小区当中,并迅速在世界各地发展起来。另外,经济的高速发展也带来了相当大的负面社会效应,流动人口迅速增加,盗窃抢劫等刑事案件以及家庭中大量使用的电器所带来的安全隐患使我们越来越需要一种智能型的家庭安全防范系统,能够及时发现险情并告知户主,以便将各种险情消灭在萌芽状态。因此,远程家居监控系统的作用以及市场前景是非常巨大的【l】。视频监控业务具有悠久的历史,在传统上广泛应用于安防领域,是协助公共安全部门打击犯罪、维持社会安定的重要手段。在IP技术逐步统一全球的今天,我们有必要重新认识视频监控系统发展的历史。从技术角度出发,视频监控系统发展划分为:第一代模拟监控系统,它的特点是视频、音频信号的采集、传输、存储都是模拟形式质量较高,但是只适用于较小的地理范围,与信息系统无法完成交换数据,灵活性较差,不易扩展。第二代为基于微机平台的多媒体监控,它突破了传统模拟监控系统的限制,以高性能的多媒体工控机为核心,采用模块化结构,将主控端的全部设备集成与一体,DVR是第二代监控系统的核心产品,采用微机与Windows平台,在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件,数据采集采用数字形式质量较高,可以与信息系统交换数据,灵活性好。缺点在于要实现远距离视频传输需要铺设光缆,系统成本高、不易维护等。第三代视频监控系统是基于嵌入式【2】【31网络视频服务器的数字视频监控系统,它将传统的模拟视频信号转换为数字信号,通过计算机网络以IP包的形式来传输,通过智能化的计算机软件来处理,实现了视频/音频的数字化,系统的网络化、应用的多媒体化和管理的智能化。同时,网络化的传输方式降低了运行成本,且易于扩展,是今后视频监控系统的发展方向。l江苏大学硕士学位论文现在监控系统发展到第三代;前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化成为视频监控系统工人的发展方向,它以网络为依托,以数字视频的压缩、传输、存放和播放为核心,以智能使用的图像分析为特点,并将报警系统、门禁系统完美整合到一个使用平台上,引发了视频控制行业的一次技术革命f4J151。另外,国家建设部规定:目前新型住宅应事先六项智能化要求,其中包括实行安全防范系统自动化监控管理;住宅的火灾、有害气体泄漏实现自动报警;火灾报警应是以烟、温度及可燃性气体探测器为主体;防盗报警系统应安装红外或门磁等各种类型报警探测器;系统应能与计算机安全管理系统联网;计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制16J。1.2国内外发展概况随着人们生活水平的提高,对居住智能化提出了更高的要求,如今在新建的住宅小区中,安防系统的重要性,己越来越受到人们的重视。智能化的家居安防系统集防盗、防火、防燃气泄露等功能与一体l 71,一遇不测即刻自动报警,防患于未然,成为居家安全的重要保障。世界上第_幢智能建筑于1984年在美国出现,随后美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛的应用【8】。国外主要运营商也纷纷推出家庭监控业务。英国电信的数字家庭网关称作HOMEHUB,为用户提供信息、通讯、娱乐服务,强调易用性,也就是即插即用,丰富的连接,还强调完整性,通过多样化的家庭终端提供多样化的服务,支持各种智能监控设备的数据接口和物理接口,在视频监控上更侧重网络摄像机的方案。美国AT&T结合它在固定电话网、移动电话网、有线电视网、互联网等网络基础设施上的优势,与杰尔系统的TUREONE解决方案相结合,可以为用户提供电信级的手机或Pc上的视频监控应用,同时还有IPTV,VOIP等大数据量应用,将数字家庭的智能监控服务送达远端的Pc或手机上,支持无线和有线的视频监控方案。2江苏大学硕士学位论文日本电信的NTTDOMO利用自身的移动手机服务商的优势,推出了I—MODE运用模式,可以直接通过手机或PDA远程控制家中的智能家电,在远程监控上采用了“M2M REMOTE CONTROL’’的理念,实现人和机器,机器和机器之间的远程控制。NTT推出了可通过因特网或手机控制的HC一1000监视摄像头,该设备内建“主动防御”系统,可发出刺耳的警报声吓走盗贼,甚至还有麦克风双向通讯系统,方便你与盗贼谈判,使用起来非常方便。新加坡推出的家庭智能化系统包括三表抄送、安防报警、可视对讲、监控中心、家电控制、有线电视、电话接入、住户信息留言、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等,这种家庭智能化系统被称为“未来之家”19]IⅫ。韩国电信KT和SK通讯公司在数字家庭中远程监控和报警上则大量采用了无限传感器网络中的普适计算技术,采用ZIGBEE的无线传输协议对家中的智能监控设备进行管理和监控,并支持通过PC或手机对数字家庭设备远程监控信息的获取和基于IP的视频监控点播,用户点播时直接由数字家庭网关提供视频的处理。不论用户在家还是在外,都可以通过微型监视摄像头、安装在门上的传感器、煤气泄漏传感器等,将家庭状况实时传到用户的电脑、手机或者PDA上。用户可以远程监控开灯,使你家里看上去有人在。在紧急情况下,用户还可以呼叫急救中心对家中的病人进行救助。 ·三星从2006年后开始在中韩两国同时推出智能家居系统,通过机项盒网络,将家居自动化控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的,面向宽带互联网的家居控制网络。根据美国该行业的专业顾问公司PARKS的统计资料显示:美国一家家庭安装家庭自动化设备的平均费用在7000—9000美元之间,而美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比例是0.33%,看来市场真正启动尚需时同。预计这五年内,家庭自动化的市场年平均增长率为8%。PARKS公司的资料亦显示:N2004年,家庭网络市场总额为57亿美元,N2008年为148亿美元【1l】1121。我国的智能家居始于20世纪90年代末。1999年,建设部勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程,该示范江苏大学硕士学位论文工程的启动,标志着我国智能化住宅小区的建设进入了新的发展阶段【B1。建设部要求“至02010年,大中城市中的60%的住宅要实现智能化ll 41。家居安防11511161【171作为智能家居中的~个专业领域,在国内已经经历了数年的发展历程,他主要分为三个阶段:1979—1983年为起步阶段;1984-1996年为发展阶段;1997年后为提高阶段,即探索安全技术防范的发展规律和方向的阶段,近两年来,安防行业又有了进一步的发展。尤其九五期问,我国住宅行业异军突起,极大地促进了安防行业的发展规模。2008年起年产值10亿的大型安防企业集团上市公司不断涌王见【18J。近年来,中国视频监控市场受到“平安城市”项目、奥运安防项目以及各地、各行业安防需求加速增长等因素的强劲刺激和拉动,取得了快速的发展,整体市场规模迅速扩大。迄今,已有专营或兼营的从业单位数千家,产品种类发展到10余类,100多个品种,从业人员数力.人。2009年初,统计部门针对7类安防产品生产企业进行了初步统计,其中入侵探测器13家,防盗报警控制器74家,汽车防盗报警器22家,楼字对讲104家,防盗安全门1366家,防盗保险柜245家,机械防盗锁42家,其他类124家119l【201。目前,国内安防企业根据市场需求及技术储备,都选用了不同的策略来实现产品智能化,比如可以自行研发、产学研用结合也可以和国内外专业从事智能算法的公司合作。另外,生物技术也开始融入到安防设备中。生物识别包括指纹、掌形、面相识别、虹膜等方式。行业组织也正在制定国际生物识别标准。基于智能家居的报警系统作为安防的重要部分,是对小区监控等基础安防设施的重要补充,改善了传统的安防设施只防不报的弱点,给小区、家庭带来全新的安全概念以及可靠开放的安全环境。在目前形势下,积极探讨智能家居安防的发展问题,对于维护社会治安稳定,促进经济的繁荣,保障人民生活的幸福,具有非常重要而深远的意义。1.3本文主要研究内容本课题将在研究中深入探讨基于GPRS的远程安防监控系统的工作原理和实现方法,用ARM微处理器硬件平台与MC35i GPRS通信模块,使用ARM Linux操作系统为软件平台,实现了对现场的远程监控并在发生意外状况时发送多4江苏大学硕士学位论文媒体信息及时报警,而且在实践中检验,.解决出现的问题。其具体的研究内容有如下几个主要工作:(1)系统概述,通过对嵌入式系统设计、视频监控技术,智能安防技术的研究,从而了解了智能家居安防的发展现状、各种方案以及应用情况。在此基础上确定了总体设计方案,并根据需要进行软硬件方案协同设计;(2)系统硬件设计,在确定设计方案后,首先选定了嵌入式开发平台,主要是对控制芯片,USB摄像头,GPRS模块以及各传感器模块的选择。在了解各个模块的工作原理等资料后,设计了模块与微控制器的硬件连接电路。(3)嵌入式系统的移植,搭建了Linux交叉编译环境后,再根据系统需要进行了Bootloader移植,内核的配置与裁减以及根文件系统的制作等内容;(4)系统软件设计,通过流程图的方式详细介绍了红外传感器,温度和烟雾传感器、摄像头等几个关键模块的应用软件实现;(5)删S的实现,论述了通过GPRS模块实现图片和短消息发送等系统功能的实现,并对GPRS的功能和性能做了相关测试;(6)本文工作的总结和展望,对课题做了综述性的结论和展望。
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