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基于GPRS的家居远程安防监控系统.pdf

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基于 GPRS 家居 远程 监控 系统
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技术创新中文核心期刊 《微计算机信息 》(嵌入式与 SOC)2008 年第 24 卷第 12-2 期360元 / 年 邮局订阅号 :82-946 《现场总线技术应用 200 例 》嵌入式系统应用基于GPRS的家居远程安防监控系统Remote security precaution Monitoring System in Home Based on GPRS(长沙理工大学) 龙明桂 陈书开LONG Ming-gui CHEN Shu-kai摘要 : 采用嵌入式系统和 GPRS 通信技术相结合的方式 ,搭建了一个家庭管理平台 。 通过该平台 ,可以将安防系统有机的结合起来 ,实现对各个子系统的管理 。 通过短信和彩信方式 ,实现家居远程安防监控 。关键词 : 远程安防监控 ; 嵌入式系统 ; GPRS中图分类号 : TP368 文献标识码 : AAbstract: In this paper, a Home management platform, which combines security precaution system organically, is established by us-ing embedded system combined with GPRS technology to realize management of home applications and other home systems. Based onthe platform, SMS and MMS can be used to realize home remote security precaution monitoring.Key words: Remote security precaution Monitoring; Embedded System; GPRS文章编号 :1008-0570(2008)12-2-0046-02引 言经过前几年各商家 、媒体对家居智能化概念性的宣传,现在消费者对智能家居产品已经不断熟悉 。有关调查显示,消费者已经接受了智能家居这一产品的概念且有购买意向,但在产品价格方面绝大多数的消费者的承受价位在 5000 元以内,近1/3 的消费者承受价位在 2000 元以下 。针对国内市场的实际情况分析,消费者对远程抄表和物业智能管理兴趣索然,但是对家居安防报警网络却情有独钟,所以目前众多企业都往这一方向发展 。1 系统的功能系统主要针对普通家居用户设计,使用户通过该系统进行家居安防的远程监测 。其主要实现的功能是,通过各类传感器监测室内情况,当出现异常情况时产生报警信号并通过 GPRS移动数据网络给用户手机发送信息;用户也可以用手机通过GPRS 查看摄像头监视的图像情况;图像的查看以彩信( MMS)方式通过 GPRS 发送到用户的手机上;当家居有闯入者被红外探测器探测到时,家居控制器将自动采集该图像并以彩信( MMS)方式通过 GPRS 发送到用户的手机 。具体功能有以下两点:(1) 家居安全防范 : 用户的家居一旦出现有人入侵 、燃气泄漏等险情时 , 系统可以迅速地向用户 、小区防卫以及消防等安全职能部门发送警报 , 并且向预先设定好的几组电话号码发送警报,警报以手机短消息的形式发送 。(2) 家居状况实时远程监测 : 系统利用安装的监视器 , 配以其它的传感部件,完成对家居相关状态参数的采样,当用户用手机发送预先设定的短消息指令访问控制器,系统可以根据收到的指令把相应的家居状况反馈给用户,用户就可以很清楚地了解家居当前的状况,从而实现家居状况的实时监测 。2 系统的设计2.1 系统的硬件系统以 ARM7 处理器 S3C44B0X 为 MCU,作为控制器,负责和 GPRS 通信模块 、安防模块进行通讯以及控制系统的数据采集和处理 。GPRS 模块实现短消息( SMS)收发 、彩信( MMS)发送,选用了 ETPro-201Ai GPRS MODEM。ETPro-201Ai 是一款工业级的 GPRS Modem,它内部分为电源管理和 GPRS 模块两部分 。电源管理部分监控系统内部电源和对系统工作状态进行监控; GPRS 模块采用工业级的 SIEMENS MC35i,兼容 AT 指令 。燃气警报模块实现对家居可燃气体的监测报警以及自动处理,由 QM-N10 气敏半导体传感器 、电源电路 、传感器电路 、压控振荡器电路及报警电路等组成 。入侵警报模块实现监测家居是否有人入侵和对家居信息进行图像采集,由 USB 摄像头 、热释电红外传感器 、信号滤波和放大 、信号处理和报警电路等几部分组成 。系统硬件结构如图 1 所示 。图 1 远程监控系统硬件结构图2.2 系统的软件(1) 主程序系统在开机时需要对系统外围设备进行检测和驱动加载 。当打开系统电源,首先检测外围设备并加载驱动程序,之后加载文件系统 。当前面的所有初始化工作做完之后就开始加载监控系统 。监控系统大多都是后台程序,系统运行起来就开始进龙明桂 : 硕士研究生S3C44B0X MCU G1G2G3Flash ROMEEPROMG4G5UARTG6G7G8SDRAMSYSTEMG9GAI/OGBGCGPRSGDGEGPRSGFG10G11G12G13G14GDGEG15G16G13G14GDGE46- -邮 局订阅号 :82-946 360 元 / 年技术创新嵌入式系统应用《PLC 技术应用 200 例 》您的论文得到两院院士关注行监听,当有警报信号触发时则进行相应的服务 。图 2 系统启动流程图启动流程如图 2 所示 。系统监听采用的是查询的方式 。这里需要注意的一点是系统的设计对于实时性要求不是很高,而系统中的短消息( SMS)和彩信( MMS)的发送都不是及时的,因此系统在这里有几十毫秒的延迟对整个系统的性能没有太大影响 。(2) 短消息( SMS)收发短消息( SMS)有三个接口协议: Block Mode(块模式 )、TextMode(文本模式 )和 PDU(protocol data unit)Mode(协议数据单元模式 )。这里采用的是 PDU Mode。微处理器对 GPRS 模块的控制步骤为:微处理器对 GPRS 模块进行初始化设置;微处理器控制GPRS 模块进行短消息的收发 。微处理器对短消息的接收处理步骤为:分析短消息内容,得出指令;根据指令,执行控制操作;根据操作,封装返回的短消息 。微处理器对短消息的发送步骤为:收到发送短消息的指令;调用预存的短信指令;控制 GPRS模块给指定号码发送短消息;发送失败则重复操作,直至成功 。(3) MMS 发送首先由摄像头进行图像采集,然后由微处理器将采集的图像信息处理成欲发送的多媒体消息 。微处理器控制 GPRS 模块建立一个 WAP 连接 (CSD/GPRS),并将用 WAP WSP 的协议进行编码后的消息作为一个 WSP POST 内容发送出去 。然后 WAP网关以 HTTP 协议将内容传送给 MMS 中继器,中继器再传至MMSC。MMSC 接收消息,将信息的内容将转换成 MIME 的格式后存储,并进行数据分析,从而得到路由信息,用户终端信息,同时通过同一个 WAP 连接对发起方做出响应,发送方终端显示 “消息已发出 ”。(4) 燃气警报运行流程如图 3 所示 。燃气警报模块在家居内安装 3 组探测器:① A 组探测器连接控制排气扇等设备,安装在燃气炉灶等燃烧燃气的地方 。当探测到有燃气泄漏时,控制排气扇把泄漏的燃气排到室外;并同时向该模块控制器发送 A 类信号 。② B 组探测器安装在室内的燃气总阀门处 。当探测到有燃气泄漏时,控制关闭阀门;并向该模块控制器并发送 B 类信号,再由模块控制器向家居控制器发送信号,家居控制器再向用户发送短消息警报 。图 3 燃气警报模块运行流程图③ C 组探测器可以安装在与燃烧燃气的地方和燃气总阀门有一定距离的地方 。当模块控制器收到 C 类信号的时候,同时检测是否收到 A 类和 B 类信号 。当三类信号都收到时,则向家居控制器发送最高警报信号,家居控制器收到最高警报信号后,向用户 、小区防卫以及消防等安全职能部门发送警报信号 。(5) 入侵警报当收到报警信号后,摄像头开启进行图像采集,并由家居控制器以 MMS 的形式发送到用户的手机上;或是用户通过发送短消息指令给家居控制器控制摄像头进行图像采集,然后反馈到用户手机上 。运行流程如图 4 所示 。图 4 入侵警报模块运行流程图结束语设计充分利用了人们普遍使用的通信工具,以嵌入式系统结合 GPRS 移动数据网络 , 使人们随时随地实现对家居安防的远程监控,拓展了人们的生活空间 。本文创新点:(1) 利用广泛使用的普通手机通过 GPRS 网络结合嵌入式系统实现用户对家居安防的远程监控,具有价格便宜 、传输速率高 、覆盖范围广等优势 。 ( 下 转 第 43 页 )G1G2G3G4G5G6G7G81G9GAGBGCGDGEGFG10G11G12G13G12G14G15G16G17G13G12G18G19G16G17G1AG1BG1CG1DG1EG1FG20!G1CG1DG3G4G5G6G7G82G3G4G5G6G7G8N“#$%YYGB7GB7GB7G1G2G3G4G5G6G7G8G9GAGBGCGD董有尔( 1956-),男(汉族),山西运城人,山西大学物理电子工程学院教授,研究方向:信号检测,图像处理与图像通信 。Biography:CAI Wen-huan(1980-),male, a graduate in College ofPhysics and Electronics of Shanxi University. Research area: videocommunication, video processing.(030006 山西 太原 山西大学物理电子工程学院 )蔡文寰 董有尔(College of Physics and Electronics Shanxi UniversityTaiyuan shanxi 030006) CAI Wen-han DONG You-er通讯地址 : (030006 山西省太原市 山西大学物理电子工程学院近代物理实验中心 ) 蔡文寰(收稿日期 :2008.11.15)(修稿日期 :2008.12.03)(上 接 第 47 页 )(2) 采用分级检测的方式,减少误报率;系统能够自动处理一些突发异常情况 。项目经济效益:初期经济效益约为 31.5 万元 。参考文献[1]王庆刚,杨佃福 .GPRS 技术在嵌入式系统中的应用 [J].微计算机信息, 2005, 21-5: 69-70[2]高小平 .中国智能家居的现状及发展趋势 .低压电器, 2005, 4: 18-21[3]蒋小洛,涂嘉庆,胡大可 .智能家居远程监控系统的软件开发 .测控技术, 2006, 12: 60-63[4]赵鑫,蒋亮 .MMS 彩信开发与应用 .北京邮电大学出版社, 2003[5]周学泳,石丹 .短信息 (SMS)与 WAP 的开发及应用 .北京:电子工业出版社, 2001作者简介 :龙明桂( 1980-),男(汉族),湖南华容人,长沙理工大学计算机与通信工程学院 硕士研究生,主要研究方向:计算机网络技术与嵌入式系统 。陈书开( 1949-),男(汉族),湖南衡阳人,长沙理工大学计算机与通信工程学院 教授,主要研究方向:计算机网络技术与嵌入式系统;计算机系统结构;多值逻辑和模糊逻辑 。Biography:LONG Ming-gui (1980-),male (the Han nationality),Hunan province, College of Computer and Communication Engi-neering (Changsha University of Science and Technology), Master'sgraduate student, Research area: Computer Network Technology &Embedded System.(410076 湖南 长沙 长沙理工大学 计算机与通信工程学院 )龙明桂 陈书开(College of Computer and Communication Engineering,Changsha University of Science and Technology, Changsha410076, China)LONG Ming-gui CHEN Shu-kai通讯地址 :(410076 长沙理工大学 计算机与通信工程学院 )龙明桂(收稿日期 :2008.11.15)(修稿日期 :2008.12.03)(上 接 第 52 页 )[5]梁冠辉,孙世宇,刘德赞 .基于接口数据采集器的远程应用系统世界 [J].微计算机信息, 2006, 2-1: 119-121.[6]田泽 .嵌入式系统开发与应用实验教程 [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2005.作者简介 :雷永锋( 1979-)男,汉族,陕西眉县人,助教,硕士学历,工作于成都理工大学工程技术学院,主要从事机电一体化技术方面的教学和研究工作 。Biography:LEI Yong-feng(1979-),male,teaching assistants,master,working in the Engineering & Technical College of ChengduUniversity of Technology,and major in mechatronics technology.(614007四川乐山 成都理工大学工程技术学院 )雷永锋 孙莉莉(The Engineering & Technical College of Chengdu Universityof Technology,Leshan 614007,China)LEI Yong-feng SUN Li-li通讯地址 :(614007 四川乐山 成都理工大学工程技术学院自动化系 ) 雷永锋(收稿日期 :2008.11.15)(修稿日期 :2008.12.03)c1c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c11c12c13c14c15c16c17c18c19c20c21c22c2c3c4c5c6c7c8c9c23c24c25c26c10c11c12c13c14c27c28c15c16c17c29c30c31c32c33c34c35c36c37c10c11c12c18c19c38c39c40c41c42c2c43c10c27c44c42c45c46c47c48c25c26c20c11c21c19c41c39c49c50c51c52c42c53c32c54c55c56c6c57c29c30c31c32c33c34c35c36c20c11c21c19c38c3943- -
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