CN102739715A - 一种基于无线传感网的家居安防嵌入式监控器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于无线传感网的家居安防嵌入式监控器，包括嵌入式主控制器(1)、无线数据传输模块(2)，其中嵌入式主控制器(1)包括嵌入式微处理器核心板(11)、人机交互界面(12)、视频监控模块(13)、以太网接口模块(14)，无线数据传输模块(2)包括GSM通信模块(21)、2.4G射频通信模块(22)，各模块通过相应的接口电路连接到嵌入式主控制器(1)，共同构建家居安防监控器的硬体架构；该家居安防监控器通过2.4G射频通信模块(22)与家居各传感器节点共同构建一个家居无线传感网络，利用无线传感网络技术获取各传感器节点信息，通过处理执行控制流程；该家居安防监控器应用GSM移动通信技术和视频监控技术建立了家居安防网与远程设备之间的通信，强化安防监控功能。

Description

一种基于无线传感网的家居安防嵌入式监控器

技术领域

根据现代家居安防系统的功能要求，本发明是一种嵌入式家居安防无线监控器，综合应用了无线传感器网络技术、GSM通信技术、视频监控等技术，设计了新型的家居安防监控仪器。

背景技术

随着生活水平的日益提高，家居的安全防范越来越受到人们的重视，安防市场在不断扩大，安防产品种类繁多，功能齐全的安防系统只有在公共场所、机关单位或高级住宅才能看到，而普通家庭一般只使用某个安防产品，安防力度不够，而且这些产品监控模式单一，监控效果和监控效率有待提高。因此，开发出一套实用的、监控效率高的、适用于普通楼房或住宅的安防监控仪具有一定的市场。

无线传感网络技术是当前的一个热点技术，无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，有着广阔的应用前景。在研究中可借助网络建模仿真软件来搭建良好的网络拓扑结构，有较高的可靠性。

在研究中，通过应用现有的移动通信网络技术和Internet网络技术，可实现对本发明中家居安防监控仪的远程PC控制以及远程移动控制。

发明内容

本发明基于目前的热点技术——无线传感网络技术来高效、便捷、快速地把家居各安防节点组合起来构建家居智能安防网；移动通信网络建立了家居安防网与在外屋主的远程移动通信，增加了人工监控，强化安防功能；应用Internet网络技术使得本发明的远程PC控制得以实现。

本发明结构简洁、功能完善、可靠性高、成本低，适用于普通楼房或住宅，通过无线网络协议组成家居安防网，使用方便，操作简单，具有较强的监控功能。

本发明的技术方案是：

本发明包括嵌入式主控制器(1)、无线数据传输模块(2)。其中嵌入式主控制器(1)包括嵌入式微处理器核心板(11)、人机交互界面(12)、视频监控模块(13)、以太网接口模块(14)；无线数据传输模块(2)包括GSM通信模块(21)、2.4G射频通信模块(22)。

上述嵌入式微处理器核心板(11)，其特征在于嵌入式微处理器采用S3C2440X，SDRAM采用64MB的标准配置，Nand Flash芯片采用256MB的标准配置，Nor Flash芯片采用2MB的标准配置；在这个核心板上运行嵌入式操作系统，并开发相应的家居安防监控软件。以嵌入式处理器核心板(2)为核心，建立一个小型的WEB服务器，包括：超文本文件、内嵌java播放器、底层CGI(通用网关接口)程序。

上述人机交互界面(12)，其特征在于该界面主要有三个主窗口，第一主窗口是状态显示窗口；第二主窗口是模式选择窗口；第三主窗口是系统设置窗口。实现软件界面变化的流程是：在软件底层中，调用继承QThread的类开启通信多线程，同时对各个传感器节点发送到主控器的信息进行检测，当检测到相关的信息变化时，就对相应的状态标志位flags赋值，软件主程序通过对各个窗体的flags进行检测，检测到flags的值变化时，主程序进行相应的数据分析处理，采用信号与槽机制实时的去改变相应的界面显示图标或状态。

上述视频监控模块(13)，其特征在于摄像头通过USB接口电路连接到嵌入式微处理器核心板(11)，通过高速串行USB接口进行传输，视频数据通过SDIO接口存储到SD卡上；同时，视频信息通过以太网接口模块(14)上传至Internet服务器。

上述以太网接口模块(14)，其特征在于建立了嵌入式微处理器核心板(11)和以太网之间的连接，远程PC可通过以太网登录上述家居安防监控仪的服务器，在相应的网页中实现对家居安防监控仪的控制和设置，以太网接口模块(14)的驱动芯片采用DM9000。

上述GSM通信模块(21)，其特征在于该模块与嵌入式微处理器核心板(11)通过串口电路连接，使用芯片为SP3232EEN，GSM通信模块(21)把摄像头采集的图像发送给用户手机，用户通过GSM网络向现场设备发送控制指令、信息。

上述2.4G射频通信模块(22)，其特征在于该模块与嵌入式微处理器核心板(11)通过2.4G射频通信模块接口电路连接，该模块使用了CC2530F256芯片，并通过ZigBee2007/PRO协议与家居各传感器节点进行通信，从而实现上述无线传感网的家居安防监控仪对家居环境的监控。该模块每次发送28位的数据长度，工作的波特率为38400bps，工作频率为2.4GHz，传输的可视距离为400米，工作电压为3.3V。

通过上述2.4G射频通信模块(22)与各传感器节点组成一个基于2.4GHz频段的网状网，该网络由1个Coordinator(中心协调器)节点和n个Router(路由器)节点组成；2.4G射频通信模块(22)是Coordinator(中心协调器)，用来创建一个基于2.4G的无线传感网络，而在各个传感器节点上所用的2.4G射频通信模块是Router(路由器)。每个路由器节点既能收发数据，也能充当路由，转发数据，网络内的每一个节点(包括Coordinator，Router)均具有网络保持功能，只要有一个节点是运行的，则新的节点可通过这个节点加入网络，并自动获得该无线传感网络分配的地址，并保持该地址不变。

附图说明

图1是本发明结构图；

图2是本发明2.4G射频通信模块接口电路图；

图3是本发明视频监控模块接口电路图；

图4是本发明SDIO接口电路图；

图5是本发明GSM模块接口电路图；

图6(a)是本发明以太网接口电路图A；

图6(b)是本发明以太网接口电路图B；

图7是本发明软件系统框图；

图8是本发明嵌入式主控器处理流程。

具体实施方式

本实施例中，嵌入式操作系统采用基于linux2.6.30内核的Linux操作系统，并安装在嵌入式处理器核心板(11)上，并在该嵌入式操作系统平台上开发家居安防监控软件，家居安防监控软件能实时获取、记录并显示监控仪以及各传感器节点的信息状态，同时可将信息状态上传到网络服务器上，用户也可通过家居安防监控软件对监控仪以及各传感器节点进行控制。

本实施例中，2.4G射频通信模块(22)根据设置好的无线网络协议对多个传感器节点发送过来的数据进行接收和处理，并通过2.4G射频通信模块接口电路传送到嵌入式微处理器进行进一步的处理，嵌入式微处理器把需要的家居安防信息记录并显示出来，如判断接收到的信息达到报警的需要，即会驱动本地的报警器进行相应的报警动作；也会通过2.4G射频通信模块(22)发送控制信息给相应的传感器节点，驱使其进行相应动作；达到设定需要时可通过串口电路驱动移动通信模块进行相应的远程报警。从而实现了家居环境的实时监控、智能调节、智能防范等功能。

本实施例中，嵌入式微处理器核心板(11)和摄像头通过USB接口电路连接，当传感器节点检测到有非法进入者时，通过无线模块把信息反馈给上述的家居安防监控仪，嵌入式微处理器按照设定好的命令控制摄像头进行视频信息采集，上述的家居安防监控仪还可把摄像头采集到的家居视频信息通过以太网接口模块(14)上传至Internet，用户通过PC登录WEB服务器可远程获取家居实时信息，从而让用户随时随地掌握家居安防状况。

本实施例中，GSM通信模块(21)发送信息流程是：当主程序检测到传感器节点信息后，经过软件中的条件判断，达到远程报警条件时，主程序调用槽函数去启动发送短信进程，该进程把相应的报警信息通过串口电路传输到GSM通信模块(21)中，通过移动通信网络发送到远程的移动用户设备，完成远程报警功能。

本实施例中，GSM通信模块(21)接收信息流程是：GSM通信模块(21)通过GSM网络接收到对应的远程控制信息后，对信息进行转换处理，把转换后的数据通过串口电路传输到主控制芯片，短信进程对这些数据进行处理，并把相应的控制信息反馈给主程序，主程序再根据控制信息控制相应的传感器节点或者进行界面操作。

本实施例中，视频监控模块实现方法：用户可通过远程PC浏览器登录上述家居安防监控仪上的WEB服务器，在超文本文件页面上打开视频监控播放器，此操作能使服务器调用底层CGI(通用网关接口)程序去传输摄像头采集到的视频，并在远程PC上的播放器上显示。从而达到远程视频监控的效果。

Claims (6)

1.一种基于无线传感网的家居安防嵌入式监控器，其特征在于包括嵌入式主控制器(1)、无线数据传输模块(2)。其中嵌入式主控制器(1)包括嵌入式微处理器核心板(11)、人机交互界面(12)、视频监控模块(13)、以太网接口模块(14)；无线数据传输模块(2)包括GSM通信模块(21)、2.4G射频通信模块(22)。

2.根据权利要求1所述的嵌入式微处理器核心板(11)，其特征在于嵌入式微处理器采用S3C2440X，SDRAM采用64MB的标准配置，Nand Flash芯片采用256MB的标准配置，Nor Flash芯片采用2MB的标准配置。

3.根据权利要求1所述的视频监控模块(13)，其特征在于摄像头通过USB接口电路连接到嵌入式微处理器核心板(11)，通过高速串行USB接口进行传输，视频数据通过SDIO接口存储到SD卡上；同时，视频信息通过以太网接口模块(14)上传至Internet服务器。

4.根据权利要求1所述的以太网接口模块(14)，用于建立了嵌入式微处理器核心板(11)和以太网之间的连接，以太网接口模块(14)的驱动芯片采用DM9000，以太网接口电路如图6所示。

5.根据权利要求2所述的GSM通信模块(21)，通过串口电路和嵌入式微处理器核心板(11)建立连接，使用芯片为SP3232EEN，GSM通信模块(21)把摄像头采集的图像发送给用户手机，用户通过GSM网络向现场设备发送控制指令、信息。

6.根据权利要求2所述的2.4G射频通信模块(22)，其特征在于该模块与嵌入式微处理器核心板(11)通过2.4G射频通信模块接口电路连接。该模块使用CC2530F256芯片，通过ZigBee2007/PRO协议与家居各传感器节点进行通信。每次发送28位的数据长度，工作的波特率为38400bps，工作频率为2.4GHz，传输的可视距离为400米，工作电压为3.3V。

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