基于GPRS的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)一種以S3C2410為硬件平臺(tái)和嵌入式Linux為軟件平臺(tái)，基于M35 GPRS模塊的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)圍繞圖像的采集，傳輸和顯示進(jìn)行了探討，闡述了遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)中的軟硬件處理技術(shù)。測(cè)試結(jié)果表明，該遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)具有監(jiān)控溫度，實(shí)時(shí)傳輸視頻流，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程控制監(jiān)控機(jī)動(dòng)作，短信服務(wù)和報(bào)警等功能。與已有系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)把Web服務(wù)器和CGI應(yīng)用到監(jiān)控機(jī)和網(wǎng)頁(yè)的交互，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控端的遠(yuǎn)程控制。
關(guān)鍵詞：ARM；GPRS；s3c2410；遠(yuǎn)程監(jiān)控

隨著社會(huì)電子信息化的不斷發(fā)展，人們?cè)诩揖又惺褂玫碾娖髟絹?lái)越多，由此帶來(lái)的安全隱患也有了明顯的增多。在這些電器中一旦出現(xiàn)一些異常，便會(huì)給人們帶來(lái)很大的損失。為了降低電器的不合理使用帶來(lái)的異常情況，就要求在異常發(fā)生時(shí)用戶能及時(shí)得到信息，并通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控采取一定的操作排除異常。因此，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的作用是非常巨大的。
隨著安防行業(yè)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)安防監(jiān)控系統(tǒng)的研究越來(lái)越熱門，昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院的張俊才提出的基于嵌入式Web服務(wù)器的信息家電安防監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與Internet相連、家庭內(nèi)部得安全監(jiān)控、信息傳輸。缺點(diǎn)是傳輸速率不是很高，并且通過(guò)網(wǎng)頁(yè)與監(jiān)控端交互比較麻煩。新的系統(tǒng)將對(duì)以上地方進(jìn)行完善，新的系統(tǒng)需要實(shí)用家居環(huán)境的要求，降低成本，改變?cè)炔婚g斷監(jiān)控模式，并需要為用戶提供友好的交互界面，使用戶在不同的場(chǎng)所下對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控操作。
在此設(shè)計(jì)的基于GPRS的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)，是采用的是攝像機(jī)傳送視頻信號(hào)經(jīng)壓縮編碼后，通過(guò)內(nèi)部總線傳送到內(nèi)置的Web服務(wù)器。用戶在監(jiān)控端可以直接通過(guò)瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的攝像機(jī)視頻圖像，授權(quán)用戶還可以控制監(jiān)控機(jī)的動(dòng)作。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的遠(yuǎn)程控制，通過(guò)瀏覽器很方便地實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控機(jī)控制。

1 總體方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)以ARM 9處理器S3C2410為MCU，作為控制器，負(fù)責(zé)從紅外傳感器，溫度傳感器，攝像頭采集數(shù)據(jù)，并且控制報(bào)警措施和滅火措施的執(zhí)行，通過(guò)GPRS模塊向用戶發(fā)送短信，同時(shí)監(jiān)控機(jī)可以通過(guò)Internet和網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行交互，用戶可以通過(guò)登錄網(wǎng)頁(yè)對(duì)監(jiān)控機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)監(jiān)控機(jī)可以將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)Web服務(wù)器傳輸給網(wǎng)頁(yè)端。本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 主控電路設(shè)計(jì)
主控系統(tǒng)電路主要由三星公司的處理器S3C2410組成，主控電路連接的外圍包括攝像頭，GPRS模塊，溫度采集模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊，滅火處理模塊，紅外傳感模塊組成。處理器采用輪詢的方式不斷的從溫度采集模塊和紅外傳感模塊讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)讀取的溫度值超過(guò)設(shè)定的臨界值，或者紅外傳感模塊有中斷來(lái)臨時(shí)，說(shuō)明家里有火災(zāi)，或者家里出現(xiàn)小偷，處理器此時(shí)去驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警模塊報(bào)警，并通過(guò)GPRS模塊發(fā)送報(bào)警短信給用戶。處理器在處理這些動(dòng)作的同時(shí)還一直獲取攝像頭的視屏流。
2．2 報(bào)警電路設(shè)計(jì)
首先將蜂鳴器接到S3C2410處理器的一個(gè)GPB0管腳上。首先配置GPBCON的GPB0為輸出模式，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器里寫入1時(shí)。蜂鳴器打開，寫0關(guān)閉蜂鳴器。軟件上是通過(guò)ioctl來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的控制的。報(bào)警電路如圖2所示。

2．3 溫度采集電路設(shè)計(jì)
溫度值由主控板從溫度傳感器中得到，得到的溫度值通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳送給主控板。A／D轉(zhuǎn)換器是模擬信號(hào)源和CPU之間聯(lián)系的接口，它的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)使用。FS2410開發(fā)板用的A／D轉(zhuǎn)換器是ARMS3C2410自帶的一個(gè)一路10位的A／D轉(zhuǎn)換器。并且支持觸摸屏功能。最大轉(zhuǎn)化率是500 kHz，A／D轉(zhuǎn)換器頻率的計(jì)算公式為：系統(tǒng)時(shí)鐘／(比例值+1)。本電路的特點(diǎn)是通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變模擬電壓量來(lái)模擬溫度的變化。軟件是通過(guò)read，write來(lái)進(jìn)行對(duì)A／D的讀和寫的操作。溫度采集模擬電路如圖3所示。

2．4 滅火電路設(shè)計(jì)
將4個(gè)LED燈與S3C2410處理器的4個(gè)管腳相連接，由于GPIO是復(fù)用管腳，所以首先進(jìn)行相應(yīng)寄存器的配置，也就是首先配置控制寄存器GPFCON，配置為output．然后就是對(duì)燈的相應(yīng)控制，這個(gè)是對(duì)數(shù)據(jù)寄存器GPFDAT，如果寫0，led燈亮，燈亮模擬的是啟動(dòng)滅火裝置。否則燈滅，軟件是通過(guò)ioctl進(jìn)行相應(yīng)的控制。滅火模塊模擬電路如圖4所示。