具有视频捕获的GSM-GPS多功能智能保险箱安防系统

刘天俊，潘　健，王　鹏，廖扬凡，陈新旗

(湖北工业大学 电气与电子工程学院，湖北 武汉　430068)



具有视频捕获的GSM-GPS多功能智能保险箱安防系统

刘天俊，潘健，王鹏，廖扬凡，陈新旗

(湖北工业大学 电气与电子工程学院，湖北 武汉430068)

实现一种基于无线通讯模块技术的多功能智能保险箱安防系统，由前端检测模块、报警系统、视频捕获、手机客户端等组成。通过GSM模块实现彩信报警，由GPS模块对保险箱进行实时定位，实现集防盗、远程监控、实时报警于一体的安防功能。双重密钥系统在异常情况下及时传递现场信息至指定手机，有效捕获现场异常信息。

智能保险箱；GSM彩信报警；远程监控；GPS追踪

目前，由于人们生活水平的不断提高以及科学技术的不断发展，人们对保险箱的安全性能提出了更高的要求。传统保险箱的设计主要基于密码锁保护及现场报警，这种简单的安防模式易遭受破坏，报警范围有限，报警准确性不高。大部分的传统保险模式在保险箱材料以及密码安全方面做文章，一旦保险箱遭到整体被盗，无法确保追回，给用户带来经济和财产损失。

本装置采用GSM-GPS作为监控终端平台并结合单片机作为控制中心，除具有传统保险箱的报警模式外，同时具有彩信报警功能，并进行实时定位跟踪和监控。当检测到二次密钥输入错误或异常情况，启动安防过程。内置红外摄像头及时捕获现场信息，并向指定手机实时传递现场图像和GPS位置等重要信息，为追查破案提供重要线索。综合设计辅助功能，如温度检测感知环境温度，当温度异常及时预警提示，在更大层面上确保了用户财产安全。在后备电池的供电下，确保断电时正常工作。

1　系统模块功能分析

系统主要由前端检测模块、无线传输模块、控制中心模块、用户终端模块四个模块组成。

1) 前端检测模块：实时监测用户信号异常变化；

2)无线传输模块：通过GPRS与用户终端(手机)实现通信；

3)控制中心模块：处理异常信息并向用户手机发送彩信；

4)用户终端模块：用户接受异常报警。

此安防系统在以上前端检测模块、无线传输模块、控制中心模块、用户终端模块相互协作下共同完成智能报警。其中前端检测模块部分实时监测信号异常变化，当有异常情况(震动、温度超过设定值、非法闯入、密码输入超时或密码错误等)发生时，传感器将含GPS位置等信息数据信号通过控制 中心模块，以手机短信方式通知用户。系统框架如图1所示。

图1　系统框架图

2　系统硬件

系统硬件由彩信报警、GPS及温度信息处理和双密钥异常防盗三个单元组成，硬件结构如图2所示。

2.1彩信报警模块单元

本模块以STC12LE5A60S2单片机为核心，包括PTM101通信芯片和PTC08串口摄像头。其中，单片机通过标准AT指令集GSM07.07，经串口2与PTM101通信芯片进行通信，串口1与摄像头PTC08串口进行通信。

系统进入待机后，读取绑定的1个或多个手机号码。利用STC12LE5A60S2单片机的EINT1监控报警信号，当中断端口被短接时，系统自动拍照，并通过彩信方式回传现场照片至绑定的手机号码提醒报警中断已触发。同时，也可以通过被绑定手机拨打保险箱电话来监测，当保险箱接到来电后与绑定手机号码比较并立即挂断，若与绑定号码一致立即拍照并回传现场照片。

拍照采用具有红外补光功能的串口摄像头，对目标进行高速清晰抓拍。该摄像头可以对原始图像进行高比例压缩，并将压缩后的图像经串口以标准JPEG格式传给STC12LE5A60S2单片机。其中STC12LE5A60S2单片机通过串口1向摄像头发送指令，对摄像头进行初始化和操作控制，通信波特率默认为38400bit/s。

2.2GPS和温度信息处理和短信编辑单元

本模块以STC12C5A60S2单片机为核心，包括GPS定位u-blox、液晶显示LCD1602、传感器DS18B20等元器件。STC12C5A60S2的串口1与PTM101通信芯片连接，串口2与u-blox的串口相连。两片单片机STC12LE5A60S2和STC12C5A60S2采用切换方式与PTM101连接。

初始化串口后，单片机即可接收u-blox获取到的GPS信息和DS18B20获取的温度信息，随后将获取到的信息编写到一个sms字符串数组发送到PTM101。如果获取到有用定位信息(lock=1或=2)则将有用信息进行PDU编码然后发送到sms；如果lock=0，则将“Sorry! Don't get useful message! ”的PDU编码发送到sms。

当温度超过设定范围时，触发彩信报警模块的中断报警，发送短信。

2.3双密钥异常防盗模块

在STC12LE5A60S2单片机基础上，对保险箱内部装配第二套电子指纹密码锁，该配置与保险箱外部密码输入系统构成双密钥结构。

当外部密码输入正确，保险箱门正常打开后需在设定时间内，在内置的密码设备上输入正确第二套密码。内部密码输入错误或超时输入，都会引发预警防盗过程的开启，保险箱自动进入防盗报警过程。如拍摄照片发送彩信报警等。

3　系统软件

系统的软件分成彩信报警和短信编辑GPS等信息两部分。在进程开始时，系统对各个功能模块进行初始化。当异常检测模块检测到异常信号时，单片机串口接收到中断信号，并将信号处理后通过串口送给报警功能模块。系统工作过程如图3所示。

图2　系统硬件结构图

图3　系统工作流程图

3.1彩信报警软件

彩信报警功能利用GSM模块(PTM101)的MCU工作模式。PTM101 内嵌TCP/IP 协议和彩信协议，支持数据透明传输，使无线终端与服务器之间的数据传输变得极其简单，可方便地发送图片彩信。该芯片采用标准AT指令集GSM 07.07，STC12LE5A60S2单片机串口2和PTM101串口初始化后，即可与单片机进行通信。初始化过程为：摄像头初始化→系统检测回复信号→GPRS模块初始化→初始化成功后其自带电话本开始初始化→进入待机状态。一旦主控设备发送出中断信号，GPRS模块便进入工作状态，将编码好的中文短消息发送到预先设定的电话。本系统选用UCS2编码(中文Unicode码)，将单个的字符转换为由4位的0-9、A-F数字和字母组成的字符串，待发送的消息以UCS2码的形式发送出去。工作流程图如图4.

3.2GPS和温度信息处理短信编辑模块系统设计

3.2.1GPS定位功能实现采用u-blox公司的GPS模块，能快速捕获弱信号，天线受限制小，可隐蔽式应用。

首先进行模块初始化，当接收到启动信号后进入工作状态。通过UBX message 获得标准定位结果信息(NAV message of UBX class 提供了导航结果：包括位置、速度、时间、精度、可用卫星数等信息)外，还可以得到接收机信息(RXM message of UBX class 提供接收机至卫星的伪距、信噪比、通道状态等)、导航辅助信息(如AID message of UBX class提供卫星的星历、历书信息)等。接收到的信息通过串口发送给STC12C5A60S2单片机的串口1，STC12C5A60S2单片机通过嵌套查询的方式对接收到的信息进行分析处理，处理完后将所需信息压缩打包缓存在寄存器中。当报警触发后，由STC12C5A60S2单片机串口2发送给GSM模块，将信息进一步编码后发送至手机客户端。

图4　彩信报警模块系统工作流程图

3.2.2GPS和温度信息处理短信编辑功能实现对接收到的温度信号进行分析处理得到当前保险箱所处环境的温度。然后将温度信息和部分GPS信息打包缓存在寄存器中，并送给LCD1602显示。当报警触发后，切换PTM101的串口与STC12C5A60S2单片机串口2连接，读取STC12C5A60S2单片机寄存器中所存数据，编辑成短信，发送给PTM101，PTM101芯片对信息编码后发送给指定手机。工作流程图如图5.

4　结语

本文的系统硬件以超低功耗单片机STC12C5A60S2和STC12LE5A60S2为核心，同时结合GSM-GPS、摄像头以及温度传感器，使其具有彩信报警及定位跟踪等多种功能。双重密钥系统提升保险箱安全等级，彩信发送现场重要图像，短信及时准确发送报警信息。当系统程序执行发生故障时(如电话卡欠费停机等)，系统会发出提示，并重新进入待机状态。

图5　GPS和温度信息处理短信编辑模块工作流程图

[1]张晨，王明吉.室内GPS电子锁控保险箱[D].黑龙江：东北石油大学，2013：1～61.

[2]陈伟元，苏涛.单芯片微小型指纹识别系统设计与实现[J]. 计算机工程与应用，2010，46(25)：61～63.

[3]周功明.基于AT89C2051单片机的防盗自动报警电子密码锁系统的设计[N]. 绵阳师范学院学报，2007，26(5)：112～115.

[4]朱国忠，雷声，潘敏，等.基于加速度传感器的保险箱报警系统设计[J]. 电子技术应用，2011,37(1)：120～127.

[5]何烨，赵鲁阳，王营冠.基于无线传感器网络智能保险箱安防系统的设计[J]. 现代电子技术，2013，36(12)：137～143.

[6]赵金东，马领先.基于GPS/GPRS的车辆监控系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2007，28(10)：2498～2500.

Abstrac: Implemented a Multi-functional intelligent safe security system based on the technology of wireless communication module intelligent,which was made up by the front-end detection module，alarm system，video capture system，mobile phone client, etc. The GSM module realized the MMS alarm, real-time positioned by GPS module,which realized anti-theft, remote monitoring and real-time alarm in one security function. In the abnormal situation, the double key system timely transfer the information to the designated mobile phone, to capture the scene exception information effectively.

GSM-GPS multi function smart safe system with video capture

LIU Tian-jun，PAN Jian，WANG Peng，LIAO Yang-fan，CHEN Xin-qi

(Hubei Technology University,School of Electrical and Electronic Engineering,Wuhan430068,China)

intelligent safe; GSM alarm; remote monitoring; GPS tracking

2016—02—29

湖北省高等学校2013年省级大学生创新创业训练计划项目资助(201310500031)

刘天俊(1992—)，男，湖北松滋人，硕士研究生，研究方向为检测技术及自动化装置.

潘健，E-mail:panjian@mail.hbut.edu.cn

TN929.53 ；TP368.1

A

1009-2714(2016)02- 0085- 05

10.3969/j.issn.1009-2714.2016.02.019