CN203179219U - 一种多方位远程监控报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多方位远程监控报警系统，包括微控制器、GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器，其特点为所述的GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器分别与微控制器连接。实现了异常情况自动监测、全方位智能判断、现场图像拍摄记录以及短信报警和手机查询现场图像等功能。具有多传感器、多路信号的触发感应和同时进行的综合分析判断能力，有效避免目前传统安防系统由于传感器单一和感应信号片面所造成的误判和漏判问题，具有较高的安全性和准确性，且该系统与传统安防系统相比较，具有结构简单，成本低廉，快速响应等优点。

Description

一种多方位远程监控报警系统

技术领域

本实用新型属于远程监控报警领域，尤其属于一种多方位远程监控报警系统。

背景技术

随着人类社会的不断发展，人们的物质生活水平不断提高，同时人们的生活需求也日益多样化。家庭安防需求逐渐成为人们越来越不可忽视的一方面。传统的家庭安防系统存在功能单一，整合性差， 易遭破坏、成本较高等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种引流管安全管理的多方位远程监控报警系统。

本实用新型的目的是这样实现的，所述的一种多方位远程监控报警系统，包括：微控制器、GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器，其结构特点为所述的GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器分别与微控制器连接。

所述的主动式红外周界报警器由红外发光二极管和红外接收窗组成。

本实用新型的特点和优点：本实用新型以微控制器79F161A及其开关量报警传感器接口、模拟量报警传感器接口、主动式周界报警器接口、UART通讯接口、报警输出接口，将振动传感器、热释红外传感器、主动式红外周界报警、温度传感器和火光传感器、网络摄像头、GPRS模块集成到一起，实现了异常情况自动监测、全方位智能判断、现场图像拍摄记录以及短信报警和手机查询现场图像等功能。实现了具有多传感器、多路信号的触发感应和同时进行的综合分析判断能力，有效避免目前传统安防系统由于传感器单一和感应信号片面所造成的误判和漏判问题，具有较高的安全性和准确性，且该系统与传统安防系统相比较，具有结构简单，成本低廉，快速响应等优点， 在在符合现代社会各个方面的需求，显著减小了错误报警的概率。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的硬件结构框图。

图3为本实用新型的主动式红外周界报警器的对射方式的原理示意图。

图3-1为本实用新型的主动式红外周界报警器的一次反射方式原理示意图。

图3-2为本实用新型的主动式红外周界报警器的4组接力周界方式原理示意图。

图4为本实用新型所用的主程序流程框图。

图5为本实用新型所用的报警处理分为火警处理和盗警处理流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明

如图1和图2所示，本实用新型所述的一种多方位远程监控报警系统，包括：微控制器、GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器等部分组成。所述的微控制器、GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器为一般技术人员能实现的技术，其结构特点为所述的GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器分别与微控制器连接，在本实用新型系统启动监控状态下具有如下功能： 

1) 当有人闯入室内并且移动时，振动传感器或热释红外传感器产生感应并且将信号发送给微控制器。

2) 当有人闯入室内进入特定区域时，主动式周界红外报警器产生感应并且将信号发送给微控制器。

3） 当室内发生火灾或者温度过高时，温度传感器会产生感应并且将当时温度发送给微控制器。

无论接受到哪种信号微控制器会立即打开摄像头进行图像采集，并且将图像保存到存储卡中备用，同时通过GPRS模块发送盗警(火警)短信给主人手机，主人可即用手机通过网络摄像头调看现场图像。

系统硬件设计

根据总体系统设计要求：本实用新型系统需备有开关量报警传感器接口和模拟量传感器接口，可根据报警需要接入相应的传感器；具备通过移动网向主人发送报警短信、主人使用手机异地观看监控现场实时图像功能。依据系统所需功能，设计硬件结构如图2所示。整个硬件系统分为79F161A处理器、51主控板、RS-232通讯口、蜂鸣器、振动传感器及其放大模块、热释红外感应模块、主动式红外周界警戒模块、温度感应模块、网络摄像头、GPRS模块等部分。

1) 微控制器，包括79F161A处理器、51主控板、RS-232通讯口、蜂鸣器，79F161A处理器在整个系统起到核心作用。它首先要承担对各种传感器报警信号采集、处理和判断，实现报警监控功能；通过LED蜂鸣器实现声光报警，输出各路报警信号；同时用蜂鸣器在产生异常情况时可以发出声音进行报警。还要控制网络摄像头完成图像采集存储，向主人发送报警短信能力。

2) 振动传感器，包括振动传感器及其放大模块：采用CA-YD压电式振动传感器，该传感器具有较好的响应带宽，能够感应各种类型的振动信号，可感应不同形式的振动、冲击，如开门、开窗、走路、撞击门窗等。但由于其输出量为感应电荷，不足以驱动微控制器的AD转换电路，因此我们专门设计一种放大器。这种放大器具有很高的输入阻抗，合适频响带宽和放大量，可以保证不失真地放大传感器感应的振动信号，供微控制器识别。该放大器的主要规格如下：

放大器指标：

输入阻抗：>1GΩ

频响：0.33Hz～15KHz

放大倍数：

50、40、30、20、10、5倍，由拨码开关来分别选择使用。

输出最大幅值为20V。

输入端为M5同轴电缆螺纹（母头），输出端P4为由标准BNC（母头）。

3) 热释红外传感器，采用红外感应模块。本系统中采用型号为Top3224的热释红外自动控制传感器。该传感器灵敏度高，可靠性强。其特点在于以下几个方面：

(1) 全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

(2) 光敏控制(可选择) ：可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。并且具有工作电压范围宽(默认工作电压DC 5V～20V) 和微功耗的特点(静态电流 < 50μA)。

(3) 两种触发方式：(可跳线选择)

①不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平； 

②可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。

(4) 具有感应封锁时间(默认设置：0.2s)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变成低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

4) 温度传感器，采用温度感应模块。本系统采用NTC的热敏电阻作为温度传感器，用简单的上偏置电阻与之串联，用微控制器内部10bitAD转换器可测量-20度～80度范围的温度，分辨率可达1度，完全满足报警监测的需要。

5) 主动式红外周界报警器，采用主动式红外周界警戒模块，具有主动式红外周界布防:

采用红外发光二极管和红外接收窗组成不可见光栅，实现对特定区域的周界布放。红外发光管采用38KHz信号间歇驱动，间歇频率为25Hz。这样既保证监控效果，又降低功耗。红外发光二极管和红外接收窗不可见光栅安防方式，经过探索，可采用对射、一次或二次反射以及接力方式安放，分别见图3、图3-1和图3-2所示，以适应各种环境的要求。

6）GPRS模块。市场上GPRS模块种类繁多，但主体功能大同小异，出于成本和系统要求的综合考虑，我们采用广州谱泰公司的GSM模块PTW73A。该模块通用性好，符合GSM07.07标准，方便软件设计和开发，并且配备通用的RS232接口与79F161A处理器、51主板连接，易于整个系统的整合。系统通过它实现手机短信报警。

7) 网络摄像头，采用网络摄像头模块。按设计要求，经过多种比对，最后选择了1406插卡式网络摄像头，它内置WEB SERVER，支持DDNS和UPnP，具备唯一域名,可保证IE浏览与参数设置。自带WIFI，便于安装和组网。设有三级用户密码，避免非法入侵，保证安全。摄像头分辨率为30万象素，图像存储采用H.264格式，即可保证传输速率又能满足监控摄像要求。

本实用新型备有红外照明和根据白天和夜晚自动切换的双滤光片，兼顾白天和夜间的监控摄像要求。自带云台水平旋转360和垂直旋转90度实现全方位监控。

具有灵敏度可设定的移动侦测功能，用于侦测移动物体并输出报警信号。

本实用新型设有报警输入端，可由系统触发摄像头按预设方式进行摄像。同时支持32GSD存储卡，可存储监控图像数据。系统通过它可实现与报警传感器报警输出的联动，完成对报警现场图像记录，使用户可通过互联网进行异地远程实时查看。还可独立监测移动物体。

网络摄像头的摄像照明都采用红外LED，常用的红外LED有两种波长940nm和850nm。我们做了这两种LED的照明效果对比，用后者摄像效果好，但其发射光中包含少量可见红光，俗称红爆，会暴露摄像头安防位置。前者虽然基本没有红爆，但摄像效果不好，照明不足。通过查阅摄像头用CMOS摄像传感器资料，红外光谱已处在CMOS图像传感器光敏响应的边缘。因此对940nm响应灵敏度较850nm明显降低，导致960nm红外LED夜间摄像照明效果不如850nm。

系统软件设计

系统软件部分主要包括以下模块：初始化模块、开关量检测模块、AD采集模块、开关量报警识别模块、AD数据处理和报警识别模块、报警输出模块和短信发送模块。完成对红外感应模块等开关量报警传感器的检测和温度感应模块等模拟量报警模块的检测、识别和报警。和网络摄像头的摄像控制，完成报警短信的发送。

主程序结构框图如图4所示，系统启动以后，系统进行对一些外部设备的初始化以及在触摸屏开启配置页面之后进入到轮询监控检测状态。系统会依次检测红外感应模块、温度感应模块和GPRS模块是否有信号产生，当其中有一种模块有信号产生时，系统会跳转到子程序进行处理。子程序结束后再次回到主程序中进行轮询。由于有互斥锁的保护不会产生竞争，这样会避免错误处理产生。

报警处理

报警处理分为火警处理和盗警处理，见图5所示，短信发送模块根据报警传感器和报警类型编制报警短信，然后通过UART通讯接口程序传给GSM模块或GPRS模块，发送给主人的手机上。同时将主控板上的LED和蜂鸣器打开，通过声光报警。网络摄像头也会即时记录当前图像，将图像保存到SD 存储卡中。

不论盗警处理程序还是火警处理程序都会用网络摄像头做现场图像记录，存储在SD卡中。同时系统发出报警短信到预设的手机上，手机在得到报警信号后可通过互联网访问网络摄像头查看图像。

振动传感器信号采集和分析程序模块

为了能识别本方案所用的振动报警传感器感应出的各种不同的振动信号, 控制系统将AD采样频率设定为22KHz, 这样可保证不低于2.5KHz振动信号数据采集率，以保证采集到振动信号的变化特征。通过观测、分析振动传感器放大电路的输出信号，发现不同振动信号的主要区别点在振幅和振幅的上升时间。据此制定了算法，编制了相应程序，此程序为一般技术人员能实现的技术。

短信发送与报警

本实用新型系统通过UART控制GPRS模块向主人发送报警短信，控制方式采用AT指令。短信内容包括哪个报警传感器及其报警信号类别。用户收到报警短信后可通过移动互联网控制网络摄像头实时观看现场图像。

本实用新型系统结合了嵌入式技术和不断发展的全球通信技术，与传统的数字监控系统相比，监控系统构筑简单便捷；实用性很强，可按照监控目标选配所需的传感器；布放灵活即可单独一个使用，也可安防多个实现分布式布放；同时有效利用互联网和移动网络功能，监控实时效果好可异地监控。由于经验所限、时间不足，部分规划的功能未能时实现，如手机短信控制监控系统为未实现，主动式红外周界报警没有完全实现。同时通过学习我们还了解到还有许多新技术如嵌入式技术、新型传感技术、低功耗技术以及无线通讯技术等可进一步改进报警功能和提升使用的方便性。如Zigbee等无线组网通讯技术，即可实现传感器与主控器无线连接，还可实现多个报警单元的无线组网。低功耗技术即可免除交流电源接入的安装不变，又可防范交流电断电导致监控失效的问题。气敏和烟雾传感器的使用可防范有毒有害气体的威胁等。使安防监控系统的功能更加灵活多样，具有良好的发展前景和可观的社会经济效益。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种多方位远程监控报警系统，包括：微控制器、GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器，其特征在于所述的GPRS模块、网络摄像头、振动传感器、温度传感器、热释红外传感器和主动式红外周界报警器分别与微控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种多方位远程监控报警系统，其特征在于所述的主动式红外周界报警器由红外发光二极管和红外接收窗组成。

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