基于圖像與電話(huà)報警的家居安防系統設計

隨著(zhù)家居智能化的發(fā)展，各種各樣的家居安全監控設備不斷涌現，主要包括視頻監控類(lèi)、傳感器監控類(lèi)和電話(huà)報警類(lèi)。當前的安防設備主要還處在單獨工作的層次，沒(méi)有連成系統，這不但造成布線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的復雜性和資源的浪費，也不利于家居安全系統的有效管理?；趫D像與電話(huà)報警的數字家庭安全監控系統以ARM9嵌入式系統為核心，利用無(wú)線(xiàn)圖像傳輸技術(shù)和電話(huà)網(wǎng)絡(luò )，整合了以上多種安防設備，在簡(jiǎn)化家居安防設備的同時(shí)降低成本，提高安全監控系統的可靠性。

1 系統結構與功能

系統囊括了無(wú)線(xiàn)可視門(mén)鈴、電話(huà)報警終端、平安鐘、電控門(mén)鎖和煙霧、溫度等傳感器，通過(guò)2.4 GHz無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和有線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現通信及報警功能。系統以ARM9嵌入式為核心，分為四大部分：安全檢測部分(包括平安鐘、煙霧溫度傳感器以及撬門(mén)動(dòng)作檢測)、圖像采集與處理部分、無(wú)線(xiàn)傳輸部分及電話(huà)報警部分，其系統框圖如圖1所示。

1.1 無(wú)線(xiàn)可視門(mén)鈴

以ARM為主控核心，當訪(fǎng)客摁響門(mén)鈴時(shí)，攝像頭對訪(fǎng)客進(jìn)行圖像采集，編碼壓縮后通過(guò)2.4 GHz無(wú)線(xiàn)傳輸模塊進(jìn)行傳送，讓主人在家中通過(guò)接收機的液晶顯示器查看，同時(shí)可無(wú)線(xiàn)控制大門(mén)開(kāi)關(guān)。
1.2 平安鐘

平安鐘呼叫援助系統是居家老人的緊急救護系統。老人在家中一旦面臨突發(fā)疾病、遭遇險情等緊急情況時(shí)，只需按動(dòng)“平安鐘”的呼叫器(如掛在胸前的遙控按鈕)，系統可自動(dòng)通過(guò)電信固話(huà)網(wǎng)絡(luò )與監控中心聯(lián)系。

1.3 圖像監控

系統同時(shí)作為家庭安防裝置，在大門(mén)門(mén)鎖被撬時(shí)，攝像頭會(huì )進(jìn)行多次拍照并儲存，同時(shí)立即通過(guò)電信固話(huà)網(wǎng)絡(luò )撥號告知主人或報警。攝像頭安裝于門(mén)內側也有助于防止盜賊暴力破壞攝像頭，同時(shí)利用“貓眼”也可實(shí)現廣角拍攝，可視范圍更廣。

1.4 消防監測

如果家庭不幸出現火情，可通過(guò)煙霧傳感器和溫度傳感器檢測出來(lái)，系統將通過(guò)電信固話(huà)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)撥號告知主人并報警。

2 系統硬件方案設計

2.1 圖像采集及無(wú)線(xiàn)傳輸電路設計

圖像采集模塊采用OV9650，由MINI2440嵌入式控制中心進(jìn)行控制，通過(guò)防盜門(mén)的“貓眼”采集到視角更大的圖像，然后交由S3C2440控制器處理。

圖像無(wú)線(xiàn)傳輸電路采用基于無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片nRF24L01的模塊。nRF24L01是一款工作在2.4 GHz ISM頻段的單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片，芯片高度集成化，僅需少量阻容元器件即可實(shí)現無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能，具有極低的電流消耗，硬件電路如圖2所示。

2.2 圖像接收與顯示終端設計

圖像接收與顯示終端作為無(wú)線(xiàn)可視門(mén)鈴的一部分，主要實(shí)現對主控中心傳來(lái)的圖像數據的接收和顯示，并控制電控門(mén)鎖的開(kāi)關(guān)。模塊采用LM3S1138控制，由nRF24L01接收，并通過(guò)2.4寸彩色TFT液晶屏LTM024D130顯示。LTM024D130支持16位真彩色顯示，其位數R:G:B為5：6：5。液晶屏采用8位并行總線(xiàn)驅動(dòng)，與MCU的接口電路如圖3所示。

2.3 電話(huà)報警終端設計

電話(huà)報警電路采用雙音多頻(DTMF)信號編解碼芯片MT8888。該芯片功能強，具有Intel微處理器標準接口，功耗低(僅57.8 mW)，工作穩定可靠，可用于電話(huà)自動(dòng)撥號報警。

電話(huà)報警終端采用Atmega16控制，圖4為電話(huà)鈴流檢測電路，模擬摘機電路及DTMF控制電路。

2.4 平安鐘

平安鐘做成無(wú)線(xiàn)編碼發(fā)射機，采用TP2262進(jìn)行編碼，然后利用315 MHz頻段的無(wú)線(xiàn)電進(jìn)行發(fā)送，老人只要在緊急情況下按住按鍵，即可不斷地發(fā)射一定規律的編碼，主控部分接收解調后進(jìn)行軟件解碼，識別出相應鍵值，撥號告知主人并報警。

平安鐘的硬件電路如圖5所示。

3 系統軟件設計

系統包含三個(gè)用于控制的MCU，其中S3C2440為主控中心，實(shí)現圖像采集、編碼、發(fā)送功能，系統異常檢測以及報警功能調度，嵌入Linux 2.4內核，軟件流程圖如圖6所示。

LM3S1138為無(wú)線(xiàn)可視門(mén)鈴終端控制器，實(shí)現功能為圖像接收、緩沖及顯示，其軟件流程圖如圖7所示。

Atmega16為電話(huà)報警終端控制器，實(shí)現功能為報警信號的接收和自動(dòng)撥號報警，其軟件流程如圖8所示。

基于圖像與電話(huà)報警的數字家庭安全監控系統最大的特點(diǎn)是集成多種常用家居安防設備，有效整合數字家庭的多種資源，降低成本，提高安防系統穩定性。系統攝像頭置于大門(mén)內側，巧妙地透過(guò)大門(mén)的“貓眼”取景，既提高攝像頭自身安全性，又能有效實(shí)現廣角功能，拍攝到更多信息，這是本系統的另一特色。實(shí)現系統與家庭網(wǎng)關(guān)互聯(lián)，作為數字家庭網(wǎng)絡(luò )的子系統之一是以后的研究方向。