遠程紅外安防監控管理系統總體設計方案

摘 要：介紹了基于移動(dòng)GSMGPRS 網(wǎng)絡(luò )的遠程紅外監控管理系統的總體設計方案。本系統采用C8051F15 作為核心處理器，完成對無(wú)線(xiàn)紅外、門(mén)磁、煙霧傳感器的數據采集；通過(guò)嵌入TCPIP 協(xié)議的GPRS 模塊，完成與監控中心的數據通信和數據傳輸；安裝基于B/S 結構的集中監控中心的終端監控軟件，完成上行的告警查詢(xún)、下行遠程控制等。最終實(shí)現遠程實(shí)時(shí)監控功能。

　　隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對辦公場(chǎng)所的安全提出了更高的要求。特別對于企業(yè)而言，防火防盜更是必不可少的安全防范事件。針對傳統的安防成本比較高、且實(shí)時(shí)性不強、集中管理控制困難、難以對安全隱患問(wèn)題進(jìn)行排查預警等情況； 現基于單片機技術(shù)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)出一種實(shí)時(shí)、無(wú)線(xiàn)、便于管理、成本低廉的主動(dòng)防護遠程紅外監控管理系統。

　　1 系統組成及功能

　　1.1 系統組成

　　整個(gè)系統主要由現場(chǎng)監控端、移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò )和監控中心三部分組成?，F場(chǎng)監控端包括監控主機、傳感器（包括紅外傳感器、煙霧傳感器和門(mén)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 )，完成遠程通信。監控中心由可靠的DCN/DDN 專(zhuān)線(xiàn)、監控計算機以及手機、無(wú)線(xiàn)瀏覽器等組成，網(wǎng)上運行TCP/IP 協(xié)議。

　　1.2 系統功能

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

　　手機、計算機發(fā)出的有權限的控制命令通過(guò)ZSMGPRS 和Internet 傳輸到監控中心轉發(fā)給監控主機執行。

圖1 系統工作原理圖

　　2 現場(chǎng)監控端

　　2.1 硬件組成

　　現場(chǎng)監控端為獨立監控子系統，主要硬件組成是監控主機（主控芯片為F8051C015）、GPRS 通訊模塊（西門(mén)子MC35i）和無(wú)線(xiàn)傳感器。它可以采集紅外、門(mén)磁、煙感、視頻抓拍等設備的狀態(tài)及環(huán)境參數；采用USSD、SMS、GPRS 結合Internet 的傳輸方式將數據定期上傳集中監控中心，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(hù)或者手機用戶(hù)通過(guò)集中監控中心下發(fā)的控制命令。

　　2.1.1 監控主機

　　監控主機通過(guò)16 路DI 口控制數字量采集單元，15 路AD 口控制模擬量采集單元，UART0 口連接GPRS 通訊模塊， UART1 口連接掉電復位模塊AT89C2051;通過(guò)RS232RS485 連接1-4 路的視頻抓拍監控板，現場(chǎng)調試或者連接其他的接口單元；SMBUS 總線(xiàn)連接遠程升級單元，1-4 路的開(kāi)關(guān)電源接口板，連接UPS 電源接口板，連接電機接口板，1-4路的視頻抓拍監控接口板。

圖2 硬件組成架構圖

　　監控主機的核心部分是C8051F015 單片機，它的P34 與MC35i 的15 腳（IGT）相連接，用于開(kāi)啟MC35i 模塊；C8051F015 的TXDRXD 腳和MC35i的TX0/RX0 相連， 進(jìn)行數據的輸入輸出； MC35i模塊通過(guò)RS-232 接口各引腳輸出的信號有RXD、CTS、DSR、DCD、RING,輸入的信號為T(mén)XD、RTS、DTR.MC35i 的數據接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T RS-232 接口電路標準，工作在CMOS 電平（2.65 V） .數據接口配置為8 位數據位、1 位停止位、無(wú)校驗位。C8051F015 片內集成了2304 字節的內部數據存儲器和32K 字節的閃存，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，內部有一個(gè)全雙工UART、SPI 總線(xiàn)和I2C/SMBus,可實(shí)現和外部的通訊。它帶有交叉開(kāi)關(guān)模塊，通過(guò)設置可以控制寄存器將片內的計數器/定時(shí)器、串行總線(xiàn)、硬件中斷、ADC 轉換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內部的其他數字信號配置為出現在端口I/O 引腳。這就允許用戶(hù)根據自己的需求選擇通用端口I/O 組合，簡(jiǎn)化硬件電路上的設計，提高系統的可靠性，降低生產(chǎn)成本。

2.1.2 無(wú)線(xiàn)傳感器和攝像頭

　　無(wú)線(xiàn)傳感器與監控主機的通信， 采用的是PT2262 芯片發(fā)射，PT2272 接收，數據通過(guò)74LS245芯片與C8051F015 的I/O 口進(jìn)行連接。當出現異常情況時(shí)，相應的傳感器發(fā)出觸發(fā)信號，由無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式將觸發(fā)信號送到監控主機的無(wú)線(xiàn)接收模塊，核對信息無(wú)誤后，通過(guò)RS232 串口將報警信息發(fā)送到監控主機。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器類(lèi)型包括：門(mén)磁傳感器、紅外探測傳感器和煙霧傳感器。

　　無(wú)線(xiàn)門(mén)磁采用海曼的MC-31,該傳感器監測門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)射特定的315MHz 無(wú)線(xiàn)電波，將信號傳輸到監控主機后，經(jīng)過(guò)放大、調制后為開(kāi)關(guān)信號，單片機進(jìn)行判斷后決定要不要報警。該傳感器動(dòng)作距離≥ 16mm, 室內傳輸距離20 米， 開(kāi)關(guān)耐壓為100VDC,負載電流≥0.5A.無(wú)線(xiàn)紅外探測傳感器采用GH-608,它報警輸出NC/NO 可選，LED ON/OFF可選擇；阻燃ABS 外殼，全方位自動(dòng)溫度補償；采用動(dòng)態(tài)閥值調節技術(shù)和SMT 工藝制造，抗RFI、EMI 干擾；三級脈沖計數可調節，方便不同的環(huán)境安裝。 無(wú)線(xiàn)煙感采用的是HM-602PC,它是可自動(dòng)復位/斷電復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 指示報警；采用SMT 工藝和金屬屏蔽罩，可抗電磁和射頻干擾，穩定性強。

　　攝像頭：（VG-P501）采用的是RS232 接口串行通訊，與單片機的SUART1 相連，直接觸發(fā)攝像頭的抓拍。抓拍有兩種方式：一當門(mén)磁、紅外和煙感任何一個(gè)傳感器報警之后，將報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)送到集中監控中心，用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)或者手機WAP 上網(wǎng)來(lái)查詢(xún)圖片；二集中監控中心直接下發(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

　　該系統的GPRS 通訊模塊采用了西門(mén)子公司的MC35i 模塊，并將其嵌入TCPIP 協(xié)議，使模塊和集中監控中心連接。MC35i 啟動(dòng)電路由開(kāi)漏三極管和上電復位電路組成，與單片機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(cháng)至少為100ms 的低電平信號，且該信號下降沿時(shí)間小于1ms.啟動(dòng)后，15 腳的信號應保持高電平。

　　MC35i 為EGSM900 和GSM1800 雙頻GPRS模塊，支持數據、語(yǔ)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， 可采用單片機的3. 3V 電源，通過(guò)RS-232 雙向總線(xiàn)直接與單片機的UART0 相連， 利用AT 命令進(jìn)行數據和命令的傳輸。GPRS 數據接收速率最高可達85.6kbps, 發(fā)送速率可達21.4 kbps[5].