基于A(yíng)RM和4 G的視頻監控系統的設計

近年來(lái)，利用嵌入式技術(shù)生產(chǎn)的大到汽車(chē)、小到玩具的產(chǎn)品隨處可見(jiàn)，嵌入式技術(shù)的應用正在深入到人們的日常生活中，尤其是在居家安防方面，能夠為用戶(hù)提供全方位、全天候的監控和出現異常后立即處警，將嵌入式技術(shù)與視頻監控技術(shù)進(jìn)行有限的融合可以滿(mǎn)足人們對于居家安全的需求。結合現在三大電信運營(yíng)商正在積極布局的4G網(wǎng)絡(luò )，本文設計了一種基于RAM和4G的居家安防視頻監控報警裝置。

本系統安防主機采用的是基于ARM嵌入式平臺的三星S3C2440芯片，操作系統是LINUX，安防主機利用其自身的手機模塊和用戶(hù)手機通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )交換報警信息，避免了傳統技術(shù)在線(xiàn)纜架設、時(shí)間、空間等因素的不利影響，便于用戶(hù)隨時(shí)隨地地獲取居家安防的信息，能夠滿(mǎn)足用戶(hù)對居家安防的訴求。

1 總體設計

本文基于ARM和4G網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了一個(gè)安防報警系統，該系統將嵌入式技術(shù)和4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )無(wú)縫融合，將拍攝到的家庭實(shí)況照片通過(guò)嵌入式平臺經(jīng)處理后，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將其實(shí)時(shí)地傳送給用戶(hù)手機。以實(shí)現對家庭的實(shí)時(shí)監控，能夠使用戶(hù)隨時(shí)掌握監控區域的具體情況，以便做好提前防范事項，實(shí)現了及時(shí)處理警情的功能。系統結構如圖1所示。

如圖1所示，該居家安防視頻監控系統是由監控終端(包括USB攝像頭、嵌入式平臺、人體感應模塊、備用電池等)、4G網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)手機三部分構成。工作原理：首先，當人體進(jìn)入室內的監控范圍時(shí)，會(huì )引起監控范圍內的溫度變化，進(jìn)而引起人體感應模塊電壓發(fā)生改變，由人體感應模塊發(fā)出報警信號并傳送至安防主機;接著(zhù)，安防主機給USB攝像頭發(fā)出拍攝照片的信號，當USB攝像頭接收到拍攝信號后，啟動(dòng)拍攝程序，并將采集到的圖像利用串口與手機模塊進(jìn)行數據交換;最后，手機模塊通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將所接收到的圖像發(fā)送至用戶(hù)手機，留下作案證據方便以后對犯罪的打擊。

為了預防人為或意外斷電，保證居家安防視頻監控系統在突發(fā)狀況下仍然能夠正常工作，本設計利用備用電池確保了系統的無(wú)間斷工作，備用電池分別給嵌入式平臺和手機模塊供電。人體感應模塊安裝在需要進(jìn)行監控的地點(diǎn)，主要負責檢測并發(fā)出報警信號。USB攝像頭的型號是ZC-301，可達30萬(wàn)像素，能夠滿(mǎn)足近距離圖片的拍攝，能夠保證監控地點(diǎn)圖像的清晰度，通過(guò)USB線(xiàn)與主機連接。嵌入式硬件平臺采用S3C2440型ARM處理器其板載Linux系統。

2 主要部分的設計

2.1 硬件電路設計

圖2是硬件的基本連接圖，圖示標注了各個(gè)模塊之間數據的傳輸內容、傳輸方向以及傳輸方式。

監控終端通過(guò)人體感應模塊進(jìn)行人體探測，當人體靠近時(shí)，人體感應模塊通過(guò)發(fā)開(kāi)關(guān)量給S3C2440嵌入式硬件平臺，嵌入式平臺發(fā)控制信號給USB攝像頭，接著(zhù)攝像頭開(kāi)始視頻監控，視頻數據通過(guò)串口進(jìn)行通信。手機模塊采用串口與嵌入式硬件平臺進(jìn)行通信。

2.2 系統軟件設計

系統軟件的程序主要包括以下幾個(gè)部分：Linux下人體感應模塊驅動(dòng)程序、USB攝像頭圖像采集、手機模塊報警等。

編譯驅動(dòng)到內核，是將編寫(xiě)好的驅動(dòng)放入內核所的目錄，并修改Makefile和Kconfig文件。在配置內核時(shí)，將驅動(dòng)屬性設置成“M”屬性，否則容易出錯。在測試驅動(dòng)時(shí)，在內核中采用模塊的方式有利于反復測試修改驅動(dòng)。在軟件編寫(xiě)時(shí)，利用GDB工具結合串口助手調試程序。手機模塊的程序編寫(xiě)，是在出廠(chǎng)程序的基礎上將數據讀取的位置進(jìn)行的重新定位、修改，確保存儲在手機內的圖片能夠被正確地讀取。

2.3 系統軟件工作流程

S3C2440嵌入式硬件平臺作為監控終端的控制中心，扮演著(zhù)調度指揮的角色。該系統上電后一直保持在監控狀態(tài)，一旦發(fā)現有人體進(jìn)入監控范圍時(shí)，人體感應模塊會(huì )觸發(fā)一個(gè)高電平并以開(kāi)關(guān)量的形式向嵌入式硬件平臺傳送，延時(shí)15秒后，如果該開(kāi)關(guān)量繼續存在，則啟動(dòng)攝像頭拍照并將圖像傳送給嵌入式硬件平臺存儲，緊接著(zhù)調用手機報警子程序，通過(guò)串口將報警照片傳送至手機模塊，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將照片發(fā)送到用戶(hù)手機。

3 結束語(yǔ)

本文通過(guò)分析居家安防監控系統的發(fā)展趨勢、實(shí)時(shí)監控的技術(shù)特點(diǎn)、4G技術(shù)等相關(guān)內容，構建了家庭式的實(shí)時(shí)監控報警解決方案。采用S3C2440硬件平臺作為監控終端的主要設備，將眾多相對成熟的技術(shù)加以結合，使得整個(gè)視頻監控系統的表現相對穩定和成熟。本設計主要是面向普通家庭，其價(jià)格低，對整個(gè)房屋整體改動(dòng)較小，安裝簡(jiǎn)單方便，不受時(shí)間地域的影響。此外其他需要視頻監控的場(chǎng)所也可以采用本設計，具有廣闊的應用前景。