基于ARM及GPRS的智能家居系统的远程监控技术.doc

基于ARM及GPRS的智能家居系统的远程监控技术2．1系统实现的功能该系统主要是针对普通住宅小区家庭用户而设计的它可以对小区内用户住宅内安全状况进行集中监控和管理同时还实现了门禁及抄表功能。用户可以根据自己需要进行监控状态、监控参数的设置。系统实现了以下功能：（1）家居安防监控：当小偷闯入住宅或者有火灾、燃气泄漏等危急事件发生时监控终端能实时地监测到险情向监控中心发送告警信息监控中心则以GSM短信的方式通知户主。（2）家居安全状况远程实时监控与查询：主人离家在外可通过发送手机短信的方式来查询家中安全状况信息。（3）现场图像抓拍功能：在设防状态下当红外传感器或者门磁触发告警时系统将启动图像抓拍器对现场进行拍摄所拍摄的图像通过GPRS网络发送到监控中心的主机上进行备份。用户也可以通过发送送机短信的方式来启动图像抓拍的功能。（4）“三表”远程自动抄送与门禁功能：可以定时或主动读取用户家中的水表、电表、煤气表的用量并根据相应价格计算费用。当有刷卡开门事件时判断卡合法则允许进入。2．2系统总体结构智能家居系统由监控终端GSM短信收发模块监控主机三部分组成。监控终端硬件采用ARM7平台软件采用嵌入式实时操作系统VxWorks。监控主机是一台运行监控管理软件的PC机一般置于小区的物业管理中心。图1是整个系统架构图。图片1图1系统架构系统工作时监控终端循环检测安装在室内的门磁、红外、烟雾、燃气监测等传感器当检测到有异常情况发生时终端控制警笛发出告警声音提醒户主及物业管理人员有险情发生并采取防范措施。另外监控终端还通过GPRS网络向监控中心发送告警信息。当终端检测到门磁或红外告警时将启动图像抓拍器对用户室内现场进行连续拍照拍摄到的图像终端先进行缓存再通过GPRS网络发送至监控主机监控主机将图像以文件的形式进行备份。监控终端还循环接收监控主机下发的数据请求命令终端对这些命令进行解析。如果是查询传感器及门磁状态监控终端对相应传感器的状态进行检测向监控主机返回传感器的状态信息；如果是查询水表、电表或者煤气表的用量命令监控终端根据“三表”的RS-485协议构造查询帧命令发送相应的查询命令将“三表”返回的数据按照系统的通信协议打包通过终端上内置的GPRS模块发送到监控主机。监控主机接收到终端发送的数据后先对数据帧进行解析。若是告警信息则监控主机将根据不同的告警播放相应的告警提示音提醒管理员作出处理。当有告警发生时监控主机通过RS232接口输出AT指令控制外置GMS模块向系统预先设置好的住宅主人的手机号码发送告警短信通知户主家中有警情发生。同时监控主机还将把告警事件以日志的形式记录下来以便事后对告警信息进行查询；当接收到的数据帧是抄表命令返回的数据时主机将把数据写入到系统数据库。同时在显示界面上弹出一个新窗口显示户主信息、查询时间、表的用量、相应费用等信息。3．系统硬件设计监控终端的原理图如图2所示。图2终端原理图终端硬件采用的是嵌入式硬件平台CPU选用三星公司的基于ARM7TDMI内核的S3C440X微处理器该处理器是三星公司专为PDA和一般应用开发提供的高性价比和高性能的解决方案。经过性能与成本的综合考虑GPRS模块选用明基公司的M22模块。该模块可工作在三种频率下：900/1800/1900MHz。支持语音通信具有GPRS、USSD和CSD三种数据方式及SMS和FAX功能；内嵌TCP/IP协议软件支持标准AT指令并遵循3GPP27.07/27.05规范。S3C44B0的IO口的D口扩展了三个按键它们是设防键、开门键、消告警键。按下设防键CPU检测到IO口为低电平系统进入监控状态。该状态下系统将循检测门磁及所有已经安装的传感器。由于选用的传感器输出电平为0V或12V而S3C44B0的外围接口电平为0V~3.3V传感器的输出需经光耦隔离后连接至CPU的IO引脚。采用光耦隔离还有一个作用：在雷雨天气传感器输出导线很容易引入雷电导线上会有瞬时高压脉冲用光耦将传感器的输出与CPU的IO口隔离后起到保护CPU的作用。当监测到开门键按下电控锁吸合门将打开此时为合法开门状态不会产生告警。如果是在监控状态下门被强行打开则门磁输出由低电平变为高电平CPU检测到门磁传感器输出高电平产生告警CPU控制GPD3口输出低电平触发警铃产生告警音。告警发生时CPU通过UART0发送AT指令来控制GPRS模块经GPRS网络向系统监控主机发送告警信息监控主机对告警信息进行分析处理。M22模块与CPU采用115200bps的波特率进行通信。它们之间的接口比较简单只需要将接收和发送两个引脚进行连接。考虑到本系统运行过程中需要保存大量的事件日志如“三表”查询的数据、告警事件日志以及告警抓拍到的50张图像等系统扩展了大容量的外部存储器HY5