專利名稱：一種基于無線傳感網(wǎng)的家居安防嵌入式監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)現(xiàn)代家居安防系統(tǒng)的功能要求，本發(fā)明是一種嵌入式家居安防無線監(jiān)控器，綜合應(yīng)用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GSM通信技術(shù)、視頻監(jiān)控等技術(shù)，設(shè)計了新型的家居安防監(jiān)控儀器。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的日益提高，家居的安全防范越來越受到人們的重視，安防市場在不斷擴大，安防產(chǎn)品種類繁多，功能齊全的安防系統(tǒng)只有在公共場所、機關(guān)單位或高級住宅才能看到，而普通家庭一般只使用某個安防產(chǎn)品，安防力度不夠，而且這些產(chǎn)品監(jiān)控模式單一，監(jiān)控效果和監(jiān)控效率有待提高。因此，開發(fā)出一套實用的、監(jiān)控效率高的、適用于普通樓房或住宅的安防監(jiān)控儀具有一定的市場。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)前的一個熱點技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，以實現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強等特點，有著廣闊的應(yīng)用前景。在研究中可借助網(wǎng)絡(luò)建模仿真軟件來搭建良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有較高的可靠性。在研究中，通過應(yīng)用現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實現(xiàn)對本發(fā)明中家居安防監(jiān)控儀的遠(yuǎn)程PC控制以及遠(yuǎn)程移動控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于目前的熱點技術(shù)——無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來高效、便捷、快速地把家居各安防節(jié)點組合起來構(gòu)建家居智能安防網(wǎng)；移動通信網(wǎng)絡(luò)建立了家居安防網(wǎng)與在外屋主的遠(yuǎn)程移動通信，增加了人工監(jiān)控，強化安防功能；應(yīng)用Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得本發(fā)明的遠(yuǎn)程PC控制得以實現(xiàn)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡潔、功能完善、可靠性高、成本低，適用于普通樓房或住宅，通過無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成家居安防網(wǎng)，使用方便，操作簡單，具有較強的監(jiān)控功能。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明包括嵌入式主控制器(I)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)。其中嵌入式主控制器
(I)包括嵌入式微處理器核心板(11)、人機交互界面(12)、視頻監(jiān)控模塊(13)、以太網(wǎng)接口模塊(14);無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)包括GSM通信模塊(21)、2.4G射頻通信模塊(22)。上述嵌入式微處理器核心板(11)，其特征在于嵌入式微處理器采用S3C2440X，SDRAM采用64MB的標(biāo)準(zhǔn)配置，Nand Flash芯片采用256MB的標(biāo)準(zhǔn)配置，Nor Flash芯片采用2MB的標(biāo)準(zhǔn)配置；在這個核心板上運行嵌入式操作系統(tǒng)，并開發(fā)相應(yīng)的家居安防監(jiān)控軟件。以嵌入式處理器核心板(2)為核心，建立一個小型的WEB服務(wù)器，包括超文本文件、內(nèi)嵌java播放器、底層CGI (通用網(wǎng)關(guān)接口)程序。上述人機交互界面(12)，其特征在于該界面主要有三個主窗口，第一主窗口是狀態(tài)顯示窗口 ；第二主窗口是模式選擇窗口 ；第三主窗口是系統(tǒng)設(shè)置窗口。實現(xiàn)軟件界面變化的流程是在軟件底層中，調(diào)用繼承QThread的類開啟通信多線程，同時對各個傳感器節(jié)點發(fā)送到主控器的信息進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到相關(guān)的信息變化時，就對相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志位flags賦值，軟件主程序通過對各個窗體的flags進(jìn)行檢測，檢測到flags的值變化時，主程序進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析處理，采用信號與槽機制實時的去改變相應(yīng)的界面顯示圖標(biāo)或狀態(tài)。上述視頻監(jiān)控模塊(13)，其特征在于攝像頭通過USB接口電路連接到嵌入式微處理器核心板(11)，通過高速串行USB接口進(jìn)行傳輸，視頻數(shù)據(jù)通過SDIO接口存儲到SD卡上；同時，視頻信息通過以太網(wǎng)接口模塊(14)上傳至Internet服務(wù)器。上述以太網(wǎng)接口模塊(14)，其特征在于建立了嵌入式微處理器核心板(11)和以太網(wǎng)之間的連接，遠(yuǎn)程PC可通過以太網(wǎng)登錄上述家居安防監(jiān)控儀的服務(wù)器，在相應(yīng)的網(wǎng)頁中實現(xiàn)對家居安防監(jiān)控儀的控制和設(shè)置，以太網(wǎng)接口模塊(14)的驅(qū)動芯片采用DM9000。上述GSM通信模塊(21)，其特征在于該模塊與嵌入式微處理器核心板(11)通過串口電路連接，使用芯片為SP3232EEN，GSM通信模塊(21)把攝像頭采集的圖像發(fā)送給用戶手機，用戶通過GSM網(wǎng)絡(luò)向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送控制指令、信息。上述2. 4G射頻通信模塊(22)，其特征在于該模塊與嵌入式微處理器核心板
(11)通過2. 4G射頻通信模塊接口電路連接，該模塊使用了 CC2530F256芯片，并通過ZigBee2007/PR0協(xié)議與家居各傳感器節(jié)點進(jìn)行通信，從而實現(xiàn)上述無線傳感網(wǎng)的家居安防監(jiān)控儀對家居環(huán)境的監(jiān)控。該模塊每次發(fā)送28位的數(shù)據(jù)長度，工作的波特率為38400bps，工作頻率為2. 4GHz，傳輸?shù)目梢暰嚯x為400米，工作電壓為3. 3V。通過上述2. 4G射頻通信模塊(22)與各傳感器節(jié)點組成一個基于2. 4GHz頻段的網(wǎng)狀網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)由I個Coordinator (中心協(xié)調(diào)器)節(jié)點和n個Router (路由器)節(jié)點組成；
2.4G射頻通信模塊(22)是Coordinator (中心協(xié)調(diào)器)，用來創(chuàng)建一個基于2. 4G的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，而在各個傳感器節(jié)點上所用的2. 4G射頻通信模塊是Router (路由器)。每個路由器節(jié)點既能收發(fā)數(shù)據(jù)，也能充當(dāng)路由，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一個節(jié)點(包括Coordinator,Router)均具有網(wǎng)絡(luò)保持功能，只要有一個節(jié)點是運行的，則新的節(jié)點可通過這個節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并自動獲得該無線傳感網(wǎng)絡(luò)分配的地址，并保持該地址不變。


圖I是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明2. 4G射頻通信模塊接口電路圖；圖3是本發(fā)明視頻監(jiān)控模塊接口電路圖；圖4是本發(fā)明SDIO接口電路圖；圖5是本發(fā)明GSM模塊接口電路圖；圖6(a)是本發(fā)明以太網(wǎng)接口電路圖A ;圖6(b)是本發(fā)明以太網(wǎng)接口電路圖B ;圖7是本發(fā)明軟件系統(tǒng)框圖；圖8是本發(fā)明嵌入式主控器處理流程。具體實施例方式本實施例中，嵌入式操作系統(tǒng)采用基于linux2. 6. 30內(nèi)核的Linux操作系統(tǒng)，并安裝在嵌入式處理器核心板(11)上，并在該嵌入式操作系統(tǒng)平臺上開發(fā)家居安防監(jiān)控軟件，家居安防監(jiān)控軟件能實時獲取、記錄并顯示監(jiān)控儀以及各傳感器節(jié)點的信息狀態(tài)，同時可將信息狀態(tài)上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，用戶也可通過家居安防監(jiān)控軟件對監(jiān)控儀以及各傳感器節(jié)點進(jìn)行控制。本實施例中，2. 4G射頻通信模塊(22)根據(jù)設(shè)置好的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對多個傳感器節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和處理，并通過2. 4G射頻通信模塊接口電路傳送到嵌入式微處理器進(jìn)行進(jìn)一步的處理，嵌入式微處理器把需要的家居安防信息記錄并顯示出來，如判斷接收到的信息達(dá)到報警的需要，即會驅(qū)動本地的報警器進(jìn)行相應(yīng)的報警動作；也會通 過2. 4G射頻通信模塊(22)發(fā)送控制信息給相應(yīng)的傳感器節(jié)點，驅(qū)使其進(jìn)行相應(yīng)動作；達(dá)到設(shè)定需要時可通過串口電路驅(qū)動移動通信模塊進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程報警。從而實現(xiàn)了家居環(huán)境的實時監(jiān)控、智能調(diào)節(jié)、智能防范等功能。本實施例中，嵌入式微處理器核心板(11)和攝像頭通過USB接口電路連接，當(dāng)傳感器節(jié)點檢測到有非法進(jìn)入者時，通過無線模塊把信息反饋給上述的家居安防監(jiān)控儀，嵌入式微處理器按照設(shè)定好的命令控制攝像頭進(jìn)行視頻信息采集，上述的家居安防監(jiān)控儀還可把攝像頭采集到的家居視頻信息通過以太網(wǎng)接口模塊(14)上傳至Internet，用戶通過PC登錄WEB服務(wù)器可遠(yuǎn)程獲取家居實時信息，從而讓用戶隨時隨地掌握家居安防狀況。本實施例中，GSM通信模塊(21)發(fā)送信息流程是當(dāng)主程序檢測到傳感器節(jié)點信息后，經(jīng)過軟件中的條件判斷，達(dá)到遠(yuǎn)程報警條件時，主程序調(diào)用槽函數(shù)去啟動發(fā)送短信進(jìn)程，該進(jìn)程把相應(yīng)的報警信息通過串口電路傳輸?shù)紾SM通信模塊(21)中，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程的移動用戶設(shè)備，完成遠(yuǎn)程報警功能。本實施例中，GSM通信模塊(21)接收信息流程是GSM通信模塊(21)通過GSM網(wǎng)絡(luò)接收到對應(yīng)的遠(yuǎn)程控制信息后，對信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串口電路傳輸?shù)街骺刂菩酒?，短信進(jìn)程對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并把相應(yīng)的控制信息反饋給主程序，主程序再根據(jù)控制信息控制相應(yīng)的傳感器節(jié)點或者進(jìn)行界面操作。本實施例中，視頻監(jiān)控模塊實現(xiàn)方法用戶可通過遠(yuǎn)程PC瀏覽器登錄上述家居安防監(jiān)控儀上的WEB服務(wù)器，在超文本文件頁面上打開視頻監(jiān)控播放器，此操作能使服務(wù)器調(diào)用底層CGI (通用網(wǎng)關(guān)接口)程序去傳輸攝像頭采集到的視頻，并在遠(yuǎn)程PC上的播放器上顯示。從而達(dá)到遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的效果。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感網(wǎng)的家居安防嵌入式監(jiān)控器，其特征在于包括嵌入式主控制器(I)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)。其中嵌入式主控制器(I)包括嵌入式微處理器核心板(11)、人機交互界面(12)、視頻監(jiān)控模塊(13)、以太網(wǎng)接口模塊(14);無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)包括GSM通信模塊(21)、2. 4G射頻通信模塊(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式微處理器核心板(11)，其特征在于嵌入式微處理器采用S3C2440X，SDRAM采用64MB的標(biāo)準(zhǔn)配置，Nand Flash芯片采用256MB的標(biāo)準(zhǔn)配置，NorFlash芯片采用2MB的標(biāo)準(zhǔn)配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的視頻監(jiān)控模塊(13)，其特征在于攝像頭通過USB接口電路連接到嵌入式微處理器核心板(11)，通過高速串行USB接口進(jìn)行傳輸，視頻數(shù)據(jù)通過SDIO接口存儲到SD卡上；同時，視頻信息通過以太網(wǎng)接口模塊(14)上傳至Internet服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以太網(wǎng)接口模塊(14)，用于建立了嵌入式微處理器核心板(II)和以太網(wǎng)之間的連接，以太網(wǎng)接口模塊(14)的驅(qū)動芯片采用DM9000，以太網(wǎng)接口電路如圖6所示。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GSM通信模塊(21)，通過串口電路和嵌入式微處理器核心板(11)建立連接，使用芯片為SP3232EEN，GSM通信模塊(21)把攝像頭采集的圖像發(fā)送給用戶手機，用戶通過GSM網(wǎng)絡(luò)向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送控制指令、信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2.4G射頻通信模塊(22)，其特征在于該模塊與嵌入式微處理器核心板(11)通過2. 4G射頻通信模塊接口電路連接。該模塊使用CC2530F256芯片，通過ZigBee2007/PR0協(xié)議與家居各傳感器節(jié)點進(jìn)行通信。每次發(fā)送28位的數(shù)據(jù)長度，工作的波特率為38400bps，工作頻率為2. 4GHz，傳輸?shù)目梢暰嚯x為400米，工作電壓為3. 3V。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于無線傳感網(wǎng)的家居安防嵌入式監(jiān)控器，包括嵌入式主控制器(1)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)，其中嵌入式主控制器(1)包括嵌入式微處理器核心板(11)、人機交互界面(12)、視頻監(jiān)控模塊(13)、以太網(wǎng)接口模塊(14)，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)包括GSM通信模塊(21)、2.4G射頻通信模塊(22)，各模塊通過相應(yīng)的接口電路連接到嵌入式主控制器(1)，共同構(gòu)建家居安防監(jiān)控器的硬體架構(gòu)；該家居安防監(jiān)控器通過2.4G射頻通信模塊(22)與家居各傳感器節(jié)點共同構(gòu)建一個家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)，利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取各傳感器節(jié)點信息，通過處理執(zhí)行控制流程；該家居安防監(jiān)控器應(yīng)用GSM移動通信技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)建立了家居安防網(wǎng)與遠(yuǎn)程設(shè)備之間的通信，強化安防監(jiān)控功能。
文檔編號H04W84/18GK102739715SQ201110089948
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者吳黎明, 方梓偉, 江欽彬, 蔡文博, 鄧耀華 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)