基于GPRS的智能家居安防监控系统

　　摘要：随着智能建筑的快速发展和人们安全防范观念的不断变化，如何建立一个高效完善的字居安防监控系统成为必须解决的问题。该文采用嵌入式系统和GPRS 通信技术相结合的方式，构建智能安防监控系统。
　　关键词：安防监控; 嵌入式系统; GPRS
　　中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)29-7239-02
　　1 绪论
　　由于城市人口膨胀，流动人口猛增，燃气和多种家电的运用，许多不安全因素频繁引发事故，危及居民的生命和财产安全。采用门卫值勤、人工夜巡、楼宇对讲系统等传统手段进行小区安保管理已难以满足住户的要求，需要为智能住宅小区建立一个多层次、全方位、科学的安全防范系统，在家居领域引进智能化手段，进行安防管理、家电监控、室内温度调节、公共设备监控后，创建一个智能家居安防监控系统是可行的，也是迫在眉睫的。
　　2 系统的主要功能
　　首先了解一个概念——GPRS。GPRS（General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话用户用的移动数据业务。它通过GSM网络中未用的TDMA信道提供数据传递。GSM网只能提供电路交换，而GPRS引入了分组交换和分组传输的概念，使得GSM对数据业务的支持得到了加强，它只需对现有的基站系统稍加改造就能实现分组交换，资金投入少而收益大，非常适合本系统。
　　智能家居安防系统设计主要针对普通家居用户，用户通过该系统就能对自家的情况进行监控。其主要功能是通过各类传感器监测室内变化情况，把这些变化转换成参数，用这个参数与事先设定好的参数相比较，当出现异常时就会发报警信号，并通过GPRS移动数据网络给用户手机发送短信以告知家居有异常；用户也可以通过GPRS用手机查看家居摄像头监视的情况，把查看到的结果以彩信（MMS）方式发送到用户手机上；当有不法分子闯入时红外探测器就能探测到，家居控制器将自动开启采集图像功能，并把图像并以彩信（MMS）方式通过GPRS发送到用户的手机上，用户还可以通过手机控制家居警报系统，发出警报信号以威吓坏人。该系统具体功能有以下三点：
　　1）家居安全防范功能。一旦有人入侵用户家居或发生燃气泄漏事件等险情时，检测系统就能检测到室内温度高于已设定的值，或检测到室内的烟雾过高或特殊角落有异常动静，则系统就会以不同的方式向用户报警，如：向手机终端发送短信、响警铃等。
　　2） 监测家居状况功能。系统要求用户安装监视器，温感、烟感、人体热释电传感器等部件，以便对家居相关状态参数进行采样，系统把采集的数据实时的显示在液晶显示屏，让安防用户随时了解家里的安全状况，用户也可以通过网络在线查看家里的安全状况，从而实现家居状况的实时监测。
　　3）门禁访问功能。当家来客人时，客人可以在门禁处点击LCD液晶显示屏进入客人界面，可通过它给房主发短信、查看日历、获得帮助等。如果有人连续三次输入密码都不正确，则系统就会自动给用户发送短信，同时室内响一段报警信号，若家中有人起到提醒作用。
　　3 系统的功能实现
　　该系统主要是监视器、传感器、MCU处理器等电子监控设备和通信技术相结合的产物，其功能主要是相关硬件在软件控制下完成的。
　　1）系统硬件主要功能的实现
　　系统的硬件组成：以Samsung公司生产的ARM9 处理器S3C2510为MCU的控制器、GPRS模块、燃气报警模块、入侵报警模块。其中MCU控制器是核心，其它部件都是在它控制下完成的。
　　控制器主要负责和GPRS 通信模块、安防模块进行通讯以及控制系统的数据采集和处理。
　　GPRS模块用的是工业级的SIEMENS MC35i，其主要功能是：实现通信模块和安防模块间的通信，控制系统的数据采集和处理，实现短消息（SMS）收发，兼容AT指令。
　　燃气报警模块主要是由气敏半导体传感器、传感器电路、电源电路、压控振荡器电路和报警电路等组成。其功能是实现家居可燃气体的监测、报警和自动处理。
　　入侵报警模块主要由热释电红外传感器、 高清摄像头、信号滤波放大器、信号处理器和报警电路等几部分组成。其功能是实现监测家居是否有人入侵，对家居信息进行图像采集，安防监控系统功能如图1所示。
　　2）系统软件主要功能的实现
　　家居安防系统软件由5部分组成：安防监控系统主程序、短信收发程序、MMS 发送程序、燃气报警程序、入侵报警程序，主要是对采集的数据进行分析，若有异常便启动报警系统，并发送短信通知用户。
　　安防系统主程序功能的实现。首先开机自检，初始化设备，开机时需要对系统外围设备进行检测和驱动加载，外围设备检测无误后加载文件系统，若外围设备有问题报警提示。其次是加载监控系统，由于监控系统是后台程序，所以系统运行后就开始监听，若发现有报警信号则调动相应的服务程序。由于系统对于实时性要求不高，虽然系统监听是以查询方式进行，不是实时的，但对整个系统的性能没太大影响。
　　系统短信收发功能的实现。该系统中短消息的收发很重要，它能第一时间通知用户，尽快地采取相应补救措施。短消息主要有三个接口协议组成：块模式（Block Mode）、文本模式（TextMode)和协议数据单元模式PDU。本系统采用的是PDU模式。所有的操作都是在微处理器的协调下进行的，微处理器对GPRS 模块进行初始化设置，并控制GPRS模块收发短消息。微处理器通过分析器分析短消息的内容，得出指令；根据指令，启动相应设备，执行控制操作；根据操作，封装并接收短消息。短信收发主要是通过GPRS完成的，微处理器通过控制GPRS模块给指定号码发送短消息，发送失败则重复操作，直至成功。
　　系统彩信（MMS）收发功能的实现。MMS（Multimedia Message Service）直译为“多媒体短信服务”，俗称“彩信”。MMS怎么发给用户呢？首先微处理器把摄像头采集的图像信息，转换成欲发送的多媒体消息；其次微处理器控制GPRS 模块建立WAP 连接，并通过WAP网关中的WSP 协议进行编码，把该编码作为WSP POST 发送到HTTP服务器；最后由WAP网关把数据传送给MMS中继器，中继器再传到MMSC；当MMSC接收到消息后进行保存，保存格式为MIME，并分析数据，得到路由信息、用户终端信息等，把信息通过同一WAP连接发送到发起方，终端显示“消息发送成功”。
　　系统燃气报警功能的实现。燃气报警模块需要在家居内安装3组探测器：
　　第一组探测器连接控制排气扇等设备，安装在燃气炉灶附近。如探测到有燃气泄漏，则系统打开排气扇把泄漏的燃气排到室外，并同时向系统发送燃气泄漏报警信号。
　　第二组探测器安装在燃气总阀门处，如探测到有燃气泄漏，控制关闭阀门，并向系统发送总阀门处有燃气泄漏报警信号，控制器收到警信号后，启动GPRS的相应功能向用户发短消息警报。
　　第三组探测器安装燃气灶和燃气总阀门3米左右的地方。如探测器在这个范围检测到有燃气泄漏，同时还能检测到燃气灶和燃气总阀门处也有报警信号，系统就向控制器发最高警报信号，控制器收到最高警报信号后，同时向消防、用户、防卫等安全职能部门发送警报。
　　入侵报警功能的实现。当系统通过检测确认有非法入侵者时，按照用户制定的报警方式进行非法入侵报警，报警方式有：警铃鸣响，对入侵者进行阻吓；组织报警信息通过发送短消息及时通知用户。用户收到报警信号后，通过发送消息指令给控制器，以开启摄像头进行图像采集。
　　4 结论
　　安防系统是智能小区的重要组成部分，该系统的完善与否也已成为衡量智能小区环境的重要依据。本系统是由嵌入式系统结合GPRS 移动数据网络，利用现代人最常用的也是必不可少的通信工具——手机，随时随地实现对家居安防进行远程监控，给人们的家居生活提供了全方位的安全保障。用户不必再购买其它通信设备，费用较低，一般用户都能承受，且安防效果好、覆盖范围广，非常值得推广。
　　参考文献：
　　[1] 赵继春. 基GPRS无线智能家居安防系统的研究与实现[D]. 邯郸:河北工