基于GPRS的远程安防监控系统.doc
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1、2013届毕业设计(论文) 基于GPRS的远程安防监控系统的研究院 、 部:电气与信息工程学院 学生姓名: 曾 雪 峰 指导教师: 吴 乐 职 称: 讲 师 专 业: 电子信息工程 班 级: 电 子 0903 学 号: 09401140323 2013 年 6 月摘 要 随着社会经济的高速发展,人们对防火、防盗、防湿等安全意识的不断提高,对远程现场状况的了解提出了更高的要求。因此如何解决探测远距离监控点的温度湿度以及光线和是否有非法人员闯入,将信息及时告知户主或智能报警成为远程监控系统设计的核心。现有的安防监控系统都侧重于防盗功能,缺乏对温度湿度以及光照的防范;无法形成全面的报警系统,通过对我
2、国现状以及对国外安防监控系统的了解,本文提出了基于GPRS的远程安防监控系统。该系统使用ARM Linux作为系统平台,GPRS模块发送信息,摄像头作为采集视频,以温湿度传感器和光照传感器采集环境数据,通过访问html网页,对所监控的远程对象进行拍照、报警并发送相关消息给用户,从而达到远程监控的目的。本系统硬件主要采用了s5pc100芯片作为系统处理器,通过温度和湿度,光线传感器对家居现场信号进行有效监测,并与最近采集的数据进行比较、判断,发出图像采集,报警等命令,最后通过GPRS向用户手机发送警告信息,实现对家居,办公等场所的智能控制。本系统实现了远程监控的基本功能,达到了预期想要的效果,能
3、用于家居,办公等各领域,具有较好的应用前景。关键词 : GPRS通信 ; Linux嵌入式系统 ; 温湿度监控 ; 远程安防 Abstract With the rapid development of social economy,peoples security awareness on fire, theft, moisture has also improved a lot and they are making higher demands on remote site conditions.Thus how to solve temperature, humidity and li
4、ght of remote monitoring point probe and whether there exists intrusion of illegal works, how to deliver the site information of home,office to the user has become the core part of remote monitoring system designing.As for the current security monitoring system,they focus more on anti-theft rather t
5、han fire alarm,moisture,light.and they have shortcomings like they are unable to form an effective alarm linkage.Based on the analysis of current situation and development of the domestic and aboard smart home and remote monitoring technology ,this paper proposed GPRS-based remote security monitorin
6、g system. The system uses the ARM Linux as a system platform. As a communication module,GPRS module achieve the purpose of remote monitoring by accessing the html page ,photographing the monitored remote object, alarming and sending relevant information to the user. The system hardware mainly adopts
7、 s5pc100, S3C2410 chip as the system processor, conduct effective monitoring on site singnal of home through temperature, humidity and light sensor, moreover, it compared and judged with the latest collected data, sent commands like image collection and alarming. At last,through the GPRS, the system
8、 can send warning messages to mobile phone users, achive intelligent control of home, office and other places.The system implements all the basic functions of remote monitoring and has achived the expected effect, it can be used in home, office and other fields. Therefore this system has promesing a
9、pplication prospects.Key Words : GPRS communication ; Linux embedded system ; temperature and humidity control ; remote security目 录1 绪论1 1.1 课题的研究背景1 1.2 国内外发展概况1 1.3 本文主要研究内容22 需求分析3 2.1 设计要求3 2.2 设计目标3 2.2.1 系统设计目标3 2.2.2 操作系统设计目标3 2.3 系统性能需求43 总体方案设计5 3.1 系统的大致描述5 3.2 功能模块及接口设计6 3.2.1 M0端主程序6 3.2
10、.2 BEEP报警系统6 3.2.3 LED报警系统6 3.2.4 摄像头线程6 3.2.5 GPRS模块设计7 3.2.6 HTML网页设计7 3.2.7 Cgi线程模块设计74 硬件设计8 4.1 摄像头工作原理8 4.1.1 工作原理8 4.1.2 驱动开发思路8 4.1.3 摄像头工作原理图8 4.1.4 硬件接口9 4.2 蜂鸣器工作原理9 4.3 温湿度传感器原理10 4.3.1 工作原理10 4.3.2 M0板读取数据的步骤11 4.5 光敏传感器11 4.5.1 ISL工作原理11 4.5.2 光敏传感器接口电路图11 4.6 a8开发板介绍125 软件设计13 5.1 lin
11、ux操作系统简介13 5.2 交叉编译环境的建立13 5.3 u-boot 的烧写14 5.4 内核的配置和编译14 5.5 BOA服务器的搭建15 5.5.1 BOA的移植15 5.5.2 Boa服务器配置17 5.5.3 boa器测试17 5.6 Sqlite的移植及程序设计18 5.6.1 数据库的移植18 5.6.2 数据库的程序设计18 5.7 摄像头移植及代码设计19 5.7.1 摄像头的移植19 5.7.2 摄像头测试23 5.7.3 程序流程图23 5.8 cgi程序设计24 5.8.1 CGI工作原理24 5.8.2 CGI程序设计24 5.9 HTML网页设计25 5.10
12、 GPRS模块设计26 5.10.1 GPRS简介26 5.10.2 AT指令27 5.10.3 GPRS发送短信27 5.10.4 程序设计27 5.11 M0端代码设计28 5.11.1 MO端程序流程图28 5.11.2 温湿度传感器程序设计29 5.11.3 光敏传感器程序设计296 使用说明书30 6.1 电路的连接30 6.2 功能的测试32结束语36参考文献37致谢39附录A S5PC100芯片电路原理图40附录B 程序设计清单41附录C MO模块电路图63附录D GPRS电路原理图641 绪论1.1 课题的研究背景随着计算机的普及和信息技术和社会电子信息化的不断发展,人们已经不
13、满足于传统的居住,对家庭及住宅小区,办公室以及仓库存储室提出了更高的要求,智能化已被引入到生活的每一个角落并迅速在世界各地发展起来,越来越多的电子产品出现在人们的生活中,越来越多的工作由纯粹的人工化转变为智能化和自动化。经济的高速发展,流动人口的迅速增加,抢劫、盗窃等非法行为的恶化,给社会带来了较大的影响。家庭,办公室以及厂房等大量使用电器所带来的安全隐患,让我们感觉现在需要一个更加安全的防范系统来保护我们的财产安全。因此,安全监控设备便是在自动化的大潮下产生的一种实用性强的实时监控设备,并在保护财产安全方面发挥了重大的作用。所以,远程安防监控系统的作用以及市场前景是非常巨大的。对于传统的监控
14、系统,虽然能够与现场同步监控,可是那仅针对现场的一个视频监控,而对与自动报警和抓拍特有的图片存在一定的缺陷,更不说对现场环境的温湿度和光照的监控了。而现在很多产品对于温度,湿度,光线都有一定的要求或者是很高的要求,温度湿度光照也能控制一些设备,器材的开与关,也对一些产品或者食品等物质的质量也有很大的影响。于是提出了对某一空间同时进行视频,温湿度和光照的监控的方案。视频监控业务具有悠久的历史,在传统上广泛应用于安防领域,是协助公共安全部门打击犯罪、维持社会秩序的重要手段。1.2 国内外发展概况智能家居在20世纪90年代末兴起。1999年,建设部勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联随着人们生活水平
15、的提高,对居住智能化提出了更高的要求,如今在新建的住宅小区中,安防系统已被人们越来越重视,已经建立起防盗、防火、防湿防潮,防光照强度等系统,如果遇到异常情况马上自动报警,防患于未然。安防监控已成为现在生活与存储的保障之一。1984年在美国出现世界上第一幢智能建筑于1984年于美国出,随后相继很多经济比较发达的国家也先后提出了各种不同的安防系统。我国的智合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程。九五期间,我国住宅行业异军突起,极大地促进了安防行业的发展规模。2007年起,我国很多的大型安防监控集团不断涌现,其公司的年产值均达10亿之多。近年来,中国的中国视频监控在很多国家项目的拉动下取得了快速的
16、发展,整体市场规模迅速扩大。在目前形势下,积极探讨智能家居安防的发展问题,对于维护社会治安稳定,促进经济的繁荣,保障人民生活的幸福,具有非常重要而深远的意义。1.3 本文主要研究内容 本文研究了如何实现对远程环境的视频监控以及对其温度、湿度、光照的监控,在Linux操作系统上,使用cortex A8开发板为处理器、gprs模块作为通信模块、摄像头作为图像采集以及cortex M0作为温湿度和光照采集的硬件平台,通过C语言和网页语言的完美结合成功的实现了对远程的安防监控。主要研究的内容有以下几个方面:(1)硬件设计:硬件设计主要有对摄像头的,温湿度传感器,光敏传感器和蜂鸣器、LED灯的硬件接口设
17、计,通过对现在视频监控技术和智能安防技术的了解,以及现在普遍所采用的设计方案,提出了本课题的硬件设计方案,对各种传感器选择了合理的接口电路。(2)系统的移植:搭建交叉编译环境,根据系统需要进行了Uboot的移植,内核的配置以及根文件系统的制作等内容。(3)系统软件设计:通过流程图的方式详细介绍了光敏传感器,温湿度传感器和摄像头、CGI、GPRS、HTML网页、数据库等几个关键模块的应用软件实现。(4)系统的调试:主要是GPRS发送短信,摄像头的视频监控和图片采集,led灯和蜂鸣器的开与关。(5)结束语:对课题做了综述性的总结。2 需求分析2.1 设计要求本系统主要适用于防盗、火灾,潮湿,光照等
18、异常的监控,用户能够及时的得到报警并通过网络进行相应操作来降低损失成本。对本系统进行相应的处理,就可以实现对环境的远程控制。2.2 设计目标2.2.1 系统设计目标结合嵌入式BOA服务器,嵌入式相关技术,设计出一个安全、实用、稳定的智能的数据交互与处理的物联网设备,要实现的主要功能有:对设备现场数据的实时采集,例如温湿度、光照等,用摄像头采集图片。将采集的信息与前端数据中心进行通信,前端数据中心对采集数据进行处理,做出反应。在HTML页面上设置控制按钮,监控设备识别指令并进行相应动作。(1)监视器:监视机可以通过传感器采集现场火警等数据。系统可以通过传感器采集相应得数据,并通过所得的数据判断是
19、否有异常情况的发生。监视机可以通过摄像头采集现场图像。监控机可以储存特殊情况下的数据和照片。(2)嵌入式监控主页:用户可以在主页上观察到监控机通过火警传感器采集到的现场数据。用户可以在主页上观察到监控机通过摄像头采集到的现场图像。用户可以在主页上远程控制现场的自动化设备。用户可以在主页上看到现场的温度湿度和光照。2.2.2 操作系统设计目标(1)工作模式:新的系统采用触发式监控模式,这种模式改变了以往不间断监控模式的方法,能够智能感知异常,并在异常发生的时候纪录现场状况。(2)扩充性:分布式动态管理,可灵活扩充系统物理资源来扩大用户的业务。(3)用户监控便捷:用户可以在工作或者其他场所进行远程
20、监控操作,用户只需要一台普通接入internet的PC机,便可以实现操作。(4)操作性:用户接口采用通用浏览器,不限制特定的硬件设备和软件,真正实现随时随地监控。界面简洁,美观,直观易操作,友好,富于人性化。2.3 系统性能需求(1)监控系统安全性要求:为防止非法人员登陆监控系统,用户需要通过身份验证才能登陆自己的监控系统,需要对用户名和密码进行比对,如有任何一个不完全相同都将会无法登陆自己的监控系统。(2)灵活性:本系统可以随意增加监控节点的数量,对每个环境的监控都可以通过模块的设计进行通信。(3)数据保存需求:视频实时监控的过程中需要对温湿度,光照以及图片信息的采集,这些书序都需要存储空间
21、来储存,而设备上的存储空间是有限的,所以系统需要将采集的图片信息转存到有更大容量的的存储设备上,比如电脑磁盘,这样用户既可以不要考虑存储空间不够而担心所采集的信息不能很好的保存和提取,也可以很方便查看以前的记录。3 总体方案设计3.1 系统的大致描述(1)课题用到Linux和Windows两大主要操作系统,还有BOA服务器。 Linux 是运行在Cortex- A8 上面(裁剪过的)的前端数据处理中心,主要是对来自远程PC机的请求、采集的信息以及本地PC数据请求的处理中心。BOA服务器是用于主部的HTML语言的处理分析,是移植在Cortex-A8上的小型服务器,主要用来与本地PC的HTML语言
22、进行沟通。A8 从本地PC机 、远程 PC 机及 M0 获取数据信息, 分类有序的处理。与A8 相连的M0模块通过接受其它M0数据信息,处理后再能过Uart传给A8本地PC 和远程 PC通过网线 和A8 进行数据的交互,数据主要从用户浏览网页点击产生及A8 上传数据。(2)A8端是数据处理中心,起到承上启下的作用,既接受网页和用户的控制对A8板级进行控制并给用户进行回显,又负责与M0板进行通讯,从M0端获得数据以及给M0发命令,对M0进行控制,所以说这一块是本课题的核心部分,A8端的架构图如图1所示,主要分为三个部分,一部分为主程序部分,负责对M0和上层提示控制服务,另一部分网页和网页控制部分
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