未来智讯 > 智能家居论文 > 基于GPRS的智能家居安防监控系统
    关键词:安防监控; 嵌入式系统; GPRS
    中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)29-7239-02
    1 绪论
    由于城市人口膨胀,流动人口猛增,燃气和多种家电的运用,许多不安全因素频繁引发事故,危及居民的生命和财产安全。采用门卫值勤、人工夜巡、楼宇对讲系统等传统手段进行小区安保管理已难以满足住户的要求,需要为智能住宅小区建立一个多层次、全方位、科学的安全防范系统,在家居领域引进智能化手段,进行安防管理、家电监控、室内温度调节、公共设备监控后,创建一个智能家居安防监控系统是可行的,也是迫在眉睫的。
    2 系统的主要功能
    首先了解一个概念――GPRS。GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术的简称,它是GSM移动电话用户用的移动数据业务。它通过GSM网络中未用的TDMA信道提供数据传递。GSM网只能提供电路交换,而GPRS引入了分组交换和分组传输的概念,使得GSM对数据业务的支持得到了加强,它只需对现有的基站系统稍加改造就能实现分组交换,资金投入少而收益大,非常适合本系统。
    智能家居安防系统设计主要针对普通家居用户,用户通过该系统就能对自家的情况进行监控。其主要功能是通过各类传感器监测室内变化情况,把这些变化转换成参数,用这个参数与事先设定好的参数相比较,当出现异常时就会发报警信号,并通过GPRS移动数据网络给用户手机发送短信以告知家居有异常;用户也可以通过GPRS用手机查看家居摄像头监视的情况,把查看到的结果以彩信(MMS)方式发送到用户手机上;当有不法分子闯入时红外探测器就能探测到,家居控制器将自动开启采集图像功能,并把图像并以彩信(MMS)方式通过GPRS发送到用户的手机上,用户还可以通过手机控制家居警报系统,发出警报信号以威吓坏人。该系统具体功能有以下三点:
    1)家居安全防范功能。一旦有人入侵用户家居或发生燃气泄漏事件等险情时,检测系统就能检测到室内温度高于已设定的值,或检测到室内的烟雾过高或特殊角落有异常动静,则系统就会以不同的方式向用户报警,如:向手机终端发送短信、响警铃等。
    2) 监测家居状况功能。系统要求用户安装监视器,温感、烟感、人体热释电传感器等部件,以便对家居相关状态参数进行采样,系统把采集的数据实时的显示在液晶显示屏,让安防用户随时了解家里的安全状况,用户也可以通过网络在线查看家里的安全状况,从而实现家居状况的实时监测。
    3)门禁访问功能。当家来客人时,客人可以在门禁处点击LCD液晶显示屏进入客人界面,可通过它给房主发短信、查看日历、获得帮助等。如果有人连续三次输入密码都不正确,则系统就会自动给用户发送短信,同时室内响一段报警信号,若家中有人起到提醒作用。
    3 系统的功能实现
    该系统主要是监视器、传感器、MCU处理器等电子监控设备和通信技术相结合的产物,其功能主要是相关硬件在软件控制下完成的。
    1)系统硬件主要功能的实现
    系统的硬件组成:以Samsung公司生产的ARM9 处理器S3C2510为MCU的控制器、GPRS模块、燃气报警模块、入侵报警模块。其中MCU控制器是核心,其它部件都是在它控制下完成的。
    控制器主要负责和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模块用的是工业级的SIEMENS MC35i,其主要功能是:实现通信模块和安防模块间的通信,控制系统的数据采集和处理,实现短消息(SMS)收发,兼容AT指令。
    燃气报警模块主要是由气敏半导体传感器、传感器电路、电源电路、压控振荡器电路和报警电路等组成。其功能是实现家居可燃气体的监测、报警和自动处理。
    入侵报警模块主要由热释电红外传感器、 高清摄像头、信号滤波放大器、信号处理器和报警电路等几部分组成。其功能是实现监测家居是否有人入侵,对家居信息进行图像采集,安防监控系统功能如图1所示。
    2)系统软件主要功能的实现
    家居安防系统软件由5部分组成:安防监控系统主程序、短信收发程序、MMS 发送程序、燃气报警程序、入侵报警程序,主要是对采集的数据进行分析,若有异常便启动报警系统,并发送短信通知用户。
    安防系统主程序功能的实现。首先开机自检,初始化设备,开机时需要对系统外围设备进行检测和驱动加载,外围设备检测无误后加载文件系统,若外围设备有问题报警提示。其次是加载监控系统,由于监控系统是后台程序,所以系统运行后就开始监听,若发现有报警信号则调动相应的服务程序。由于系统对于实时性要求不高,虽然系统监听是以查询方式进行,不是实时的,但对整个系统的性能没太大影响。
    系统短信收发功能的实现。该系统中短消息的收发很重要,它能第一时间通知用户,尽快地采取相应补救措施。短消息主要有三个接口协议组成:块模式(Block Mode)、文本模式(TextMode)和协议数据单元模式PDU。本系统采用的是PDU模式。所有的操作都是在微处理器的协调下进行的,微处理器对GPRS 模块进行初始化设置,并控制GPRS模块收发短消息。微处理器通过分析器分析短消息的内容,得出指令;根据指令,启动相应设备,执行控制操作;根据操作,封装并接收短消息。短信收发主要是通过GPRS完成的,微处理器通过控制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。
    系统彩信(MMS)收发功能的实现。MMS(Multimedia Message Service)直译为“多媒体短信服务”,俗称“彩信”。MMS怎么发给用户呢?首先微处理器把摄像头采集的图像信息,转换成欲发送的多媒体消息;其次微处理器控制GPRS 模块建立WAP 连接,并通过WAP网关中的WSP 协议进行编码,把该编码作为WSP POST 发送到HTTP服务器;最后由WAP网关把数据传送给MMS中继器,中继器再传到MMSC;当MMSC接收到消息后进行保存,保存格式为MIME,并分析数据,得到路由信息、用户终端信息等,把信息通过同一WAP连接发送到发起方,终端显示“消息发送成功”。
    系统燃气报警功能的实现。燃气报警模块需要在家居内安装3组探测器:
    第一组探测器连接控制排气扇等设备,安装在燃气炉灶附近。如探测到有燃气泄漏,则系统打开排气扇把泄漏的燃气排到室外,并同时向系统发送燃气泄漏报警信号。
    第二组探测器安装在燃气总阀门处,如探测到有燃气泄漏,控制关闭阀门,并向系统发送总阀门处有燃气泄漏报警信号,控制器收到警信号后,启动GPRS的相应功能向用户发短消息警报。
    第三组探测器安装燃气灶和燃气总阀门3米左右的地方。如探测器在这个范围检测到有燃气泄漏,同时还能检测到燃气灶和燃气总阀门处也有报警信号,系统就向控制器发最高警报信号,控制器收到最高警报信号后,同时向消防、用户、防卫等安全职能部门发送警报。
    入侵报警功能的实现。当系统通过检测确认有非法入侵者时,按照用户制定的报警方式进行非法入侵报警,报警方式有:警铃鸣响,对入侵者进行阻吓;组织报警信息通过发送短消息及时通知用户。用户收到报警信号后,通过发送消息指令给控制器,以开启摄像头进行图像采集。
    4 结论
    安防系统是智能小区的重要组成部分,该系统的完善与否也已成为衡量智能小区环境的重要依据。本系统是由嵌入式系统结合GPRS 移动数据网络,利用现代人最常用的也是必不可少的通信工具――手机,随时随地实现对家居安防进行远程监控,给人们的家居生活提供了全方位的安全保障。用户不必再购买其它通信设备,费用较低,一般用户都能承受,且安防效果好、覆盖范围广,非常值得推广。
    参考文献:
    [1] 赵继春. 基GPRS无线智能家居安防系统的研究与实现[D]. 邯郸:河北工程大学,2007.
    [2] 余启家, 殷瑞祥. 基于ARM及GPRS的智能家居系统的实现[J]. 数字社区&智能家,2008(5).

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