远程红外安防监控管理系统总体设计方案

摘 要：介绍了基于移动GSMGPRS 网络的远程红外监控管理系统的总体设计方案。本系统采用C8051F15 作为核心处理器，完成对无线红外、门磁、烟雾传感器的数据采集；通过嵌入TCPIP 协议的GPRS 模块，完成与监控中心的数据通信和数据传输；安装基于B/S 结构的集中监控中心的终端监控软件，完成上行的告警查询、下行远程控制等。最终实现远程实时监控功能。

　　随着社会经济的发展和科学技术的进步，人们对办公场所的安全提出了更高的要求。特别对于企业而言，防火防盗更是必不可少的安全防范事件。针对传统的安防成本比较高、且实时性不强、集中管理控制困难、难以对安全隐患问题进行排查预警等情况； 现基于单片机技术和移动通信网络开发出一种实时、无线、便于管理、成本低廉的主动防护远程红外监控管理系统。

　　1 系统组成及功能

　　1.1 系统组成

　　整个系统主要由现场监控端、移动传输网络和监控中心三部分组成。现场监控端包括监控主机、传感器（包括红外传感器、烟雾传感器和门磁传感器）、摄像头和GPRS 通信模块。传输网络借由移动通信的GSMGPRS 网络，完成远程通信。监控中心由可靠的DCN/DDN 专线、监控计算机以及手机、无线浏览器等组成，网上运行TCP/IP 协议。

　　1.2 系统功能

　　以单片机为核心处理芯片的监控主机将采集到的传感器的输出数据，进行分析、检测和识别后，将告警信息本地存储并通过移动网络上，实时传送到监控中心；经过监控中心的应用服务器和数据库服务器上的程序处理和分析后，将告警短信和彩信发送到使用者的手机上，使用者可以通过Internet 或者手机WAP上网就可直接浏览、查询监控对象的参数和状态。

　　手机、计算机发出的有权限的控制命令通过ZSMGPRS 和Internet 传输到监控中心转发给监控主机执行。

图1 系统工作原理图

　　2 现场监控端

　　2.1 硬件组成

　　现场监控端为独立监控子系统，主要硬件组成是监控主机（主控芯片为F8051C015）、GPRS 通讯模块（西门子MC35i）和无线传感器。它可以采集红外、门磁、烟感、视频抓拍等设备的状态及环境参数；采用USSD、SMS、GPRS 结合Internet 的传输方式将数据定期上传集中监控中心，实时上传告警信息；接收并实时处理网络用户或者手机用户通过集中监控中心下发的控制命令。

　　2.1.1 监控主机

　　监控主机通过16 路DI 口控制数字量采集单元，15 路AD 口控制模拟量采集单元，UART0 口连接GPRS 通讯模块， UART1 口连接掉电复位模块AT89C2051;通过RS232RS485 连接1-4 路的视频抓拍监控板，现场调试或者连接其他的接口单元；SMBUS 总线连接远程升级单元，1-4 路的开关电源接口板，连接UPS 电源接口板，连接电机接口板，1-4路的视频抓拍监控接口板。

图2 硬件组成架构图

　　监控主机的核心部分是C8051F015 单片机，它的P34 与MC35i 的15 脚（IGT）相连接，用于开启MC35i 模块；C8051F015 的TXDRXD 脚和MC35i的TX0/RX0 相连， 进行数据的输入输出； MC35i模块通过RS-232 接口各引脚输出的信号有RXD、CTS、DSR、DCD、RING,输入的信号为TXD、RTS、DTR.MC35i 的数据接口采用串行异步收发，符合ITU2T RS-232 接口电路标准，工作在CMOS 电平（2.65 V） .数据接口配置为8 位数据位、1 位停止位、无校验位。C8051F015 片内集成了2304 字节的内部数据存储器和32K 字节的闪存，10 位的ADC 模块和两个12 位的DAC 和两个模拟比较器，外部有丰富的I/O 资源，内部有一个全双工UART、SPI 总线和I2C/SMBus,可实现和外部的通讯。它带有交叉开关模块，通过设置可以控制寄存器将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、ADC 转换启动输入、比较器输出以及微控制器内部的其他数字信号配置为出现在端口I/O 引脚。这就允许用户根据自己的需求选择通用端口I/O 组合，简化硬件电路上的设计，提高系统的可靠性，降低生产成本。

2.1.2 无线传感器和摄像头

　　无线传感器与监控主机的通信， 采用的是PT2262 芯片发射，PT2272 接收，数据通过74LS245芯片与C8051F015 的I/O 口进行连接。当出现异常情况时，相应的传感器发出触发信号，由无线发射模块通过无线方式将触发信号送到监控主机的无线接收模块，核对信息无误后，通过RS232 串口将报警信息发送到监控主机。

　　无线传感器类型包括：门磁传感器、红外探测传感器和烟雾传感器。

　　无线门磁采用海曼的MC-31,该传感器监测门的开关状态，发射特定的315MHz 无线电波，将信号传输到监控主机后，经过放大、调制后为开关信号，单片机进行判断后决定要不要报警。该传感器动作距离≥ 16mm, 室内传输距离20 米， 开关耐压为100VDC,负载电流≥0.5A.无线红外探测传感器采用GH-608,它报警输出NC/NO 可选，LED ON/OFF可选择；阻燃ABS 外壳，全方位自动温度补偿；采用动态阀值调节技术和SMT 工艺制造，抗RFI、EMI 干扰；三级脉冲计数可调节，方便不同的环境安装。 无线烟感采用的是HM-602PC,它是可自动复位/断电复位可选的红外光电传感器，采用微处理器控制，联网输出NC / NO 可选且LED 指示报警；采用SMT 工艺和金属屏蔽罩，可抗电磁和射频干扰，稳定性强。

　　摄像头：（VG-P501）采用的是RS232 接口串行通讯，与单片机的SUART1 相连，直接触发摄像头的抓拍。抓拍有两种方式：一当门磁、红外和烟感任何一个传感器报警之后，将报警信息和摄像头相连，触发摄像头自动抓拍，并将图片发送到集中监控中心，用户可以通过网页或者手机WAP 上网来查询图片；二集中监控中心直接下发抓拍的控制命令后，摄像头拍抓后将图片上传。

　　2.1.3 GPRS 模块

　　该系统的GPRS 通讯模块采用了西门子公司的MC35i 模块，并将其嵌入TCPIP 协议，使模块和集中监控中心连接。MC35i 启动电路由开漏三极管和上电复位电路组成，与单片机34 脚相连。模块上电10ms 后（电池电压须大于3V），为使之正常工作，必须在15 脚加时长至少为100ms 的低电平信号，且该信号下降沿时间小于1ms.启动后，15 脚的信号应保持高电平。

　　MC35i 为EGSM900 和GSM1800 双频GPRS模块，支持数据、语音、短消息和传真业务；电源采用3. 3 ~4. 8 V 的单一电源， 可采用单片机的3. 3V 电源，通过RS-232 双向总线直接与单片机的UART0 相连， 利用AT 命令进行数据和命令的传输。GPRS 数据接收速率最高可达85.6kbps, 发送速率可达21.4 kbps[5].