GPRS 火災(zāi)監(jiān)測設(shè)計(jì)

  摘 要：基于GPRS 火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)是感溫、感煙探測器通過單片機(jī)控制，通過不同的傳感器采集后, 通過傳輸線送入單片機(jī),經(jīng)微處理器的處理后，通過GPRS 模塊根據(jù)需要發(fā)送有關(guān)人員所攜帶的手機(jī)上。

　　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(shí)現(xiàn)與Internet 的無線連接，并將視頻數(shù)據(jù)實(shí)時的采集發(fā)送。

　　一、基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

　　通用分組無線服務(wù)技術(shù)（G e n e r a lPacket 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 火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)是感溫、感煙探測器安裝在監(jiān)測環(huán)境中，并通過單片機(jī)控制，通過RS232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(jī), 經(jīng)微處理器的處理后，通過GPRS 模塊根據(jù)需要發(fā)送到管理員的PC 機(jī)或者是管理者所攜帶的手機(jī)上,連接到樓下管理員那里。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，安裝的感溫、感煙探測器會發(fā)出警報(bào)，會發(fā)出火警報(bào)警聲音，顯示屏?xí)W亮。同時單片機(jī)可以發(fā)送短信到相關(guān)人員的手機(jī)上面，告訴相關(guān)人員已發(fā)生火災(zāi)。同時單片機(jī)對數(shù)據(jù)與原設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析, 啟動現(xiàn)場的執(zhí)行系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)控制功能。

　　二、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、 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(shí)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GPRS DTU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。

　　三、關(guān)鍵技術(shù)

　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)：微處理器與通訊模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接, 又因?yàn)镚PRS 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A T 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(shí)現(xiàn)SMS 短信的收發(fā), 二是利用GPRS 模塊實(shí)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(shí)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1。

圖1 PXA270 微處理器開發(fā)平臺

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)：

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

　　以Interl 公司的PXA270 微處理器為核心, 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(jì)方法。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì):基于嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)( e m b e d d e doperating 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 Linux9.0： (2)安裝工具鏈： (3)安裝ARM-Linux操作系統(tǒng)：

　　把ARM-Linux 壓縮包解壓到相應(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(jī)硬盤， 使宿主機(jī)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(yùn)行結(jié)果。

　　軟件程序設(shè)計(jì)（圖2）。

圖2軟件程序設(shè)計(jì)