遠(yuǎn)程紅外安防監(jiān)控管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

摘 要：介紹了基于移動(dòng)GSMGPRS 網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程紅外監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)采用C8051F15 作為核心處理器，完成對(duì)無線紅外、門磁、煙霧傳感器的數(shù)據(jù)采集；通過嵌入TCPIP 協(xié)議的GPRS 模塊，完成與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)傳輸；安裝基于B/S 結(jié)構(gòu)的集中監(jiān)控中心的終端監(jiān)控軟件，完成上行的告警查詢、下行遠(yuǎn)程控制等。最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)辦公場所的安全提出了更高的要求。特別對(duì)于企業(yè)而言，防火防盜更是必不可少的安全防范事件。針對(duì)傳統(tǒng)的安防成本比較高、且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、集中管理控制困難、難以對(duì)安全隱患問題進(jìn)行排查預(yù)警等情況； 現(xiàn)基于單片機(jī)技術(shù)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)出一種實(shí)時(shí)、無線、便于管理、成本低廉的主動(dòng)防護(hù)遠(yuǎn)程紅外監(jiān)控管理系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)組成及功能

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　整個(gè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場監(jiān)控端、移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心三部分組成?，F(xiàn)場監(jiān)控端包括監(jiān)控主機(jī)、傳感器（包括紅外傳感器、煙霧傳感器和門磁傳感器）、攝像頭和GPRS 通信模塊。傳輸網(wǎng)絡(luò)借由移動(dòng)通信的GSMGPRS 網(wǎng)絡(luò)，完成遠(yuǎn)程通信。監(jiān)控中心由可靠的DCN/DDN 專線、監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及手機(jī)、無線瀏覽器等組成，網(wǎng)上運(yùn)行TCP/IP 協(xié)議。

　　1.2 系統(tǒng)功能

　　以單片機(jī)為核心處理芯片的監(jiān)控主機(jī)將采集到的傳感器的輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、檢測和識(shí)別后，將告警信息本地存儲(chǔ)并通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心；經(jīng)過監(jiān)控中心的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的程序處理和分析后，將告警短信和彩信發(fā)送到使用者的手機(jī)上，使用者可以通過Internet 或者手機(jī)WAP上網(wǎng)就可直接瀏覽、查詢監(jiān)控對(duì)象的參數(shù)和狀態(tài)。

　　手機(jī)、計(jì)算機(jī)發(fā)出的有權(quán)限的控制命令通過ZSMGPRS 和Internet 傳輸?shù)奖O(jiān)控中心轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控主機(jī)執(zhí)行。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

　　2 現(xiàn)場監(jiān)控端

　　2.1 硬件組成

　　現(xiàn)場監(jiān)控端為獨(dú)立監(jiān)控子系統(tǒng)，主要硬件組成是監(jiān)控主機(jī)（主控芯片為F8051C015）、GPRS 通訊模塊（西門子MC35i）和無線傳感器。它可以采集紅外、門磁、煙感、視頻抓拍等設(shè)備的狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)；采用USSD、SMS、GPRS 結(jié)合Internet 的傳輸方式將數(shù)據(jù)定期上傳集中監(jiān)控中心，實(shí)時(shí)上傳告警信息；接收并實(shí)時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)用戶或者手機(jī)用戶通過集中監(jiān)控中心下發(fā)的控制命令。

　　2.1.1 監(jiān)控主機(jī)

　　監(jiān)控主機(jī)通過16 路DI 口控制數(shù)字量采集單元，15 路AD 口控制模擬量采集單元，UART0 口連接GPRS 通訊模塊， UART1 口連接掉電復(fù)位模塊AT89C2051;通過RS232RS485 連接1-4 路的視頻抓拍監(jiān)控板，現(xiàn)場調(diào)試或者連接其他的接口單元；SMBUS 總線連接遠(yuǎn)程升級(jí)單元，1-4 路的開關(guān)電源接口板，連接UPS 電源接口板，連接電機(jī)接口板，1-4路的視頻抓拍監(jiān)控接口板。

圖2 硬件組成架構(gòu)圖

　　監(jiān)控主機(jī)的核心部分是C8051F015 單片機(jī)，它的P34 與MC35i 的15 腳（IGT）相連接，用于開啟MC35i 模塊；C8051F015 的TXDRXD 腳和MC35i的TX0/RX0 相連， 進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出； MC35i模塊通過RS-232 接口各引腳輸出的信號(hào)有RXD、CTS、DSR、DCD、RING,輸入的信號(hào)為TXD、RTS、DTR.MC35i 的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T RS-232 接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMOS 電平（2.65 V） .數(shù)據(jù)接口配置為8 位數(shù)據(jù)位、1 位停止位、無校驗(yàn)位。C8051F015 片內(nèi)集成了2304 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和32K 字節(jié)的閃存，10 位的ADC 模塊和兩個(gè)12 位的DAC 和兩個(gè)模擬比較器，外部有豐富的I/O 資源，內(nèi)部有一個(gè)全雙工UART、SPI 總線和I2C/SMBus,可實(shí)現(xiàn)和外部的通訊。它帶有交叉開關(guān)模塊，通過設(shè)置可以控制寄存器將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其他數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口I/O 引腳。這就允許用戶根據(jù)自己的需求選擇通用端口I/O 組合，簡化硬件電路上的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性，降低生產(chǎn)成本。

2.1.2 無線傳感器和攝像頭

　　無線傳感器與監(jiān)控主機(jī)的通信， 采用的是PT2262 芯片發(fā)射，PT2272 接收，數(shù)據(jù)通過74LS245芯片與C8051F015 的I/O 口進(jìn)行連接。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，相應(yīng)的傳感器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，由無線發(fā)射模塊通過無線方式將觸發(fā)信號(hào)送到監(jiān)控主機(jī)的無線接收模塊，核對(duì)信息無誤后，通過RS232 串口將報(bào)警信息發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)。

　　無線傳感器類型包括：門磁傳感器、紅外探測傳感器和煙霧傳感器。

　　無線門磁采用海曼的MC-31,該傳感器監(jiān)測門的開關(guān)狀態(tài)，發(fā)射特定的315MHz 無線電波，將信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)后，經(jīng)過放大、調(diào)制后為開關(guān)信號(hào)，單片機(jī)進(jìn)行判斷后決定要不要報(bào)警。該傳感器動(dòng)作距離≥ 16mm, 室內(nèi)傳輸距離20 米， 開關(guān)耐壓為100VDC,負(fù)載電流≥0.5A.無線紅外探測傳感器采用GH-608,它報(bào)警輸出NC/NO 可選，LED ON/OFF可選擇；阻燃ABS 外殼，全方位自動(dòng)溫度補(bǔ)償；采用動(dòng)態(tài)閥值調(diào)節(jié)技術(shù)和SMT 工藝制造，抗RFI、EMI 干擾；三級(jí)脈沖計(jì)數(shù)可調(diào)節(jié)，方便不同的環(huán)境安裝。 無線煙感采用的是HM-602PC,它是可自動(dòng)復(fù)位/斷電復(fù)位可選的紅外光電傳感器，采用微處理器控制，聯(lián)網(wǎng)輸出NC / NO 可選且LED 指示報(bào)警；采用SMT 工藝和金屬屏蔽罩，可抗電磁和射頻干擾，穩(wěn)定性強(qiáng)。

　　攝像頭：（VG-P501）采用的是RS232 接口串行通訊，與單片機(jī)的SUART1 相連，直接觸發(fā)攝像頭的抓拍。抓拍有兩種方式：一當(dāng)門磁、紅外和煙感任何一個(gè)傳感器報(bào)警之后，將報(bào)警信息和攝像頭相連，觸發(fā)攝像頭自動(dòng)抓拍，并將圖片發(fā)送到集中監(jiān)控中心，用戶可以通過網(wǎng)頁或者手機(jī)WAP 上網(wǎng)來查詢圖片；二集中監(jiān)控中心直接下發(fā)抓拍的控制命令后，攝像頭拍抓后將圖片上傳。

　　2.1.3 GPRS 模塊

　　該系統(tǒng)的GPRS 通訊模塊采用了西門子公司的MC35i 模塊，并將其嵌入TCPIP 協(xié)議，使模塊和集中監(jiān)控中心連接。MC35i 啟動(dòng)電路由開漏三極管和上電復(fù)位電路組成，與單片機(jī)34 腳相連。模塊上電10ms 后（電池電壓須大于3V），為使之正常工作，必須在15 腳加時(shí)長至少為100ms 的低電平信號(hào)，且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于1ms.啟動(dòng)后，15 腳的信號(hào)應(yīng)保持高電平。

　　MC35i 為EGSM900 和GSM1800 雙頻GPRS模塊，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真業(yè)務(wù)；電源采用3. 3 ~4. 8 V 的單一電源， 可采用單片機(jī)的3. 3V 電源，通過RS-232 雙向總線直接與單片機(jī)的UART0 相連， 利用AT 命令進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳輸。GPRS 數(shù)據(jù)接收速率最高可達(dá)85.6kbps, 發(fā)送速率可達(dá)21.4 kbps[5].