基于GPRS的宿舍火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

　　O 引言

　　監(jiān)控技術(shù)在政治、工業(yè)、文化設(shè)施的安全防范中有著舉足輕重的作用，監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，目前已到了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控階段。GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為載體，通過撥號實現(xiàn)與Interact的無線連接，并將視頻數(shù)據(jù)實時的采集發(fā)送。

　　1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計思路

　　通用分組無線服務(wù)技術(shù)(General Packet Radio Service)是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它通過利用GSM網(wǎng)絡(luò)中未使用的TDMA信道，提供中速的數(shù)據(jù)傳遞。GPRS高校學(xué)生宿舍火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)是將感溫、感煙探測器安裝在各個宿舍當(dāng)中，并通過單片機控制，通過RS-232總線傳輸串并聯(lián)起來，通過不同的傳感器采集后，通過傳輸線送入單片機，經(jīng)微處理器的處理后，通過GPRS模塊，根據(jù)需要發(fā)送到宿舍管理員的PC機或者是管理者所攜帶的手機上。當(dāng)宿舍里發(fā)生火災(zāi)時，宿舍里安裝的感溫、感煙探測器會發(fā)出警報，在宿舍管理員那里會發(fā)出火警報警聲音，顯示屏?xí)W亮，每個寢室在顯示屏上都會有相應(yīng)的位置，宿舍管理員能及時疏散學(xué)生，查看火情，并報火警，同時單片機可以發(fā)送短信到學(xué)生和相關(guān)人員的手機上面，告訴學(xué)生和相關(guān)人員已發(fā)生火災(zāi)。同時單片機對數(shù)據(jù)與原設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)報警并啟動控制功能。

　　2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)劃分為溫濕度傳感和煙霧探測模塊傳感器、宿舍管理監(jiān)控、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸和控制中心四部分。

　　溫濕度傳感和煙霧探測模塊傳感器模塊：煙霧探測模塊通過一對紅外線發(fā)射和接收二極管實現(xiàn)的，紅外發(fā)光二極管工作在脈沖狀態(tài)。在沒有煙霧進(jìn)入光學(xué)探測室時，紅外光線被光學(xué)迷宮吸收，接收二極管接收不到光線?；馂?zāi)發(fā)生時，有煙霧顆粒進(jìn)入光學(xué)探測室，使紅外光線發(fā)生散射，接收二極管收到散射光線，產(chǎn)生脈沖電流信號，經(jīng)過放大后輸出，脈沖信號控制紅外發(fā)射二極管的開啟與關(guān)閉。溫度濕度傳感器芯片測量監(jiān)控現(xiàn)場的溫度、濕度參數(shù)。傳感器包括1只濕度敏感元件和1只溫度敏感元件，分別產(chǎn)生相對濕度與溫度的信號，經(jīng)放大后分別送至14位A/D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并經(jīng)校準(zhǔn)和糾錯，并通過二線串行接口將數(shù)據(jù)送至微控器。

　　其中無線網(wǎng)絡(luò)傳輸包括GPRS模塊、GPRS內(nèi)網(wǎng)和Internet公網(wǎng)及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。控制中心包括中心監(jiān)控服務(wù)器、Web服務(wù)器和視頻數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。

　　監(jiān)控現(xiàn)場由嵌入式視頻終端、GPRS模塊接口和傳感器組組成。傳感器組采集監(jiān)測現(xiàn)場的圖像信息，通過GPRSDTU無線數(shù)據(jù)傳輸把數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。GPRS與監(jiān)控中心的連接有兩種方案：GPRS內(nèi)網(wǎng)連接;GPRS+Internet連接。

　　3 主要關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　微處理器與通訊模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，又因為GPRS技術(shù)是一種基于分包的傳輸技術(shù)，因此數(shù)據(jù)在傳輸之前必須進(jìn)行TCP/IP技術(shù)的封裝處理，這個任務(wù)由 TCP/IP協(xié)議處理芯片完成，而短信的收發(fā)主要通過AT指令完成。GPRS在此嵌入式系統(tǒng)中有兩種應(yīng)用方式，一是利用GPRS模塊實現(xiàn)SMS短信的收發(fā)，二是利用GPRS模塊實現(xiàn)微處理器的無線上網(wǎng)。

　　數(shù)據(jù)采集單元在啟動后，通過所連接的外設(shè)采集監(jiān)控區(qū)域的物理信息，對接收到的數(shù)據(jù)實現(xiàn)分析和處理在接收到主設(shè)備控制單元的數(shù)據(jù)傳輸指令后，將經(jīng)過分析處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到PXA270微處理控制單元具體的設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸流。

　　PXA270微處理器開發(fā)平臺結(jié)構(gòu)如圖2：

　　硬件配置：

　　CPU：Intel Xscale PXA270，以太網(wǎng)：DM9000，內(nèi)存SDRAM：HY57V561620，LCD：SHARP LQ080

　　3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　監(jiān)控部門主要采用現(xiàn)有的高級語言程序模塊。下位機系統(tǒng)的控制需人為隨時改變，整體框架不變。

　　以Inter公司的PXA270徽處理器為核心，結(jié)合傳感器、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提出了火災(zāi)智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方法。系統(tǒng)軟件設(shè)計：基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)(embedded operating system，EOS)是支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的系統(tǒng)軟件，是嵌入式系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(tǒng))重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議等。內(nèi)核開放的嵌入式Linux具有諸多

　　優(yōu)勢，在嵌入式領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　(1)安裝RedHat Linux9.O：(2)安裝工具鏈：(3)安裝ARM-Linux操作系統(tǒng)：把ARM-Linux壓縮包解壓剄相應(yīng)目錄下。(4)配置NFS：配置目的是讓目標(biāo)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)映像宿主機硬盤，使宿主機硬盤為目標(biāo)系統(tǒng)的一個虛擬硬盤;(5)配置minicom：配置目標(biāo)系統(tǒng)的顯示終端，用于觀察目標(biāo)系統(tǒng)的運行結(jié)果。

　　軟件程序設(shè)計：

　　4 總結(jié)

　　通過幾所高職院校和中專學(xué)校學(xué)生宿舍的采用證明本系統(tǒng)具有設(shè)計合理、信息傳送迅速、可靠性高等優(yōu)點，性能穩(wěn)定的特點。