基于GSM和MODEM的遠(yuǎn)程門禁監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

趙小強(qiáng)

（西安郵電學(xué)院 信息與控制系 西安 710061）

0 引言

全國(guó)各大型車站、旅游景點(diǎn)每天都要進(jìn)出很多人，每天相應(yīng)的管理部門都要及時(shí)統(tǒng)計(jì)各個(gè)旅游景點(diǎn)和車站的出入人數(shù)，目前，一般都是通過各個(gè)旅游景點(diǎn)或車站自行上報(bào)出入口人數(shù)，管理部門匯總后向全國(guó)發(fā)布各個(gè)站點(diǎn)的具體客流量，由于上報(bào)的時(shí)延性和不確定性，導(dǎo)致國(guó)家公布的情況和具體情況不一致，最終導(dǎo)致了管理部門不能對(duì)突發(fā)情況做出針對(duì)性處理。

本系統(tǒng)就是針對(duì)國(guó)家政策和社會(huì)所需應(yīng)運(yùn)而生的，主要是門禁監(jiān)測(cè)這個(gè)領(lǐng)域，該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括：門禁進(jìn)出口人數(shù)、違禁貨物的攜帶情況，系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的GSM模塊和MODEM模塊以及傳感器技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、微處理器技術(shù)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)各個(gè)站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和處理的遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化和智能化[1～4]。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用ARM（S3C44B0+）作為下位機(jī)的核心控制器，通過紅外傳感器對(duì)門禁系統(tǒng)進(jìn)出口人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過金屬探測(cè)器對(duì)違禁金屬物進(jìn)行探測(cè)，通過危險(xiǎn)物探測(cè)器對(duì)易燃、易爆物品進(jìn)行探測(cè)，利用S3C44B0+自帶的UART口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過MODEM轉(zhuǎn)換器利用現(xiàn)有完備的公共電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，同時(shí)系統(tǒng)采用GSM無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的超標(biāo)報(bào)警，所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)除了通過公共電話網(wǎng)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)外，還通過SPI接口存儲(chǔ)在下位機(jī)SD卡。同時(shí)用VB編寫上位機(jī)控制軟件，對(duì)下位機(jī)通過UART口上傳的多路數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析，生成歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)對(duì)下位機(jī)做出相應(yīng)的控制。

硬件總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖由上位機(jī)（PC）、下位機(jī)（控制板）、傳感器組、GSM模塊、MODEM模塊、電源和液晶等組成。

圖1 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖

1.2 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊主要包括紅外傳感器、金屬探測(cè)器、危險(xiǎn)品探測(cè)器等。多路傳感器和探測(cè)器信號(hào)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后，送給ARM控制器S3C44b0+進(jìn)行處理。

1.3 通訊模塊

本系統(tǒng)通訊模塊如圖2所示，使用串口0 、串口1 分別輸出各自的數(shù)據(jù)，串口1連接GSM無線短信模塊，通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送超標(biāo)報(bào)警信號(hào)。串口0連接MODEM，通過公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)（PC）的通信。

本系統(tǒng)使用的MODEM模塊采用工業(yè)級(jí)嵌入式MODEM，該MODEM直接通過串口與MCU進(jìn)行連接。該模塊支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集，具有撥號(hào)/自動(dòng)應(yīng)答能。EMODEM電氣接口采用標(biāo)準(zhǔn)串行總線連接方式，使用標(biāo)準(zhǔn)雙列SIP14插針接口，具有尺寸小，連接方便的特點(diǎn)。其傳輸速率從14.4 kbps---56kbps，完全滿足本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量需求。

本系統(tǒng)采用的GSM模塊是TC35，TC35是siemens公司推出一種無線通信GSM模塊，可以快速、安全可靠的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、語音傳輸、短消息服務(wù)和傳真服務(wù)。模塊有AT命令集接口，支持文本、PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4K,4.8K,9.6K的非透明模式。TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有

圖2 通訊模塊框圖

模擬、數(shù)字信號(hào)，在不需要外設(shè)的前提下，可以支持FR,HR和EFR語音編碼。TC35模塊主要通過串口與MCU進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)MCU對(duì)TC35模塊的控制。

1.4 存儲(chǔ)模塊

本系統(tǒng)的儲(chǔ)存模塊主要是通過和GSM公用的串口1向單片機(jī)MSP430發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)把收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SD卡中 ，同時(shí)可以通過MSP430單片機(jī)讀取SD卡的數(shù)據(jù)，直接發(fā)送到上位機(jī),存儲(chǔ)信息主要包括站點(diǎn)的進(jìn)出口人數(shù)、違禁物品情況、時(shí)間等。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)軟件部分主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、串口發(fā)送子程序、SD存儲(chǔ)子程序（MSP430單片機(jī)控制）、數(shù)據(jù)分析處理子程序、液晶顯示子程序、按鍵控制子程序、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等七大部分，下位機(jī)主程序流程圖如圖3所示。

圖3 下位機(jī)主程序流程圖

2.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)監(jiān)控軟件（PC端）主界面如圖4所示，實(shí)時(shí)采集監(jiān)控上位機(jī)軟件由系統(tǒng)總控制模塊、用戶身份認(rèn)證模塊、用戶權(quán)限分配模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收與分析模塊、數(shù)據(jù)庫啟動(dòng)與加載模塊、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與維護(hù)模塊、MODEM檢測(cè)模塊、串口及并口檢測(cè)及其地址讀取模塊、手機(jī)設(shè)備檢測(cè)模塊、手機(jī)短信收發(fā)模塊、工業(yè)卡數(shù)據(jù)讀取與分析模塊、工業(yè)數(shù)據(jù)歷史記錄管理模塊、工業(yè)數(shù)據(jù)卡數(shù)據(jù)管理模塊，系統(tǒng)日志管理模塊、系統(tǒng)后臺(tái)管理模塊、數(shù)據(jù)打印及其預(yù)覽模塊、郵件發(fā)送模塊、系統(tǒng)升級(jí)模塊、系統(tǒng)自檢與更新模塊、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通過互聯(lián)網(wǎng)更新模塊組成。所述用戶身份認(rèn)證模塊對(duì)進(jìn)行登陸的用戶成功進(jìn)行用戶身份認(rèn)證之后，普通用戶與系統(tǒng)管理員便進(jìn)入系統(tǒng)總控制模塊，超級(jí)用戶直接進(jìn)入系統(tǒng)后臺(tái)管理模塊，并由用戶權(quán)限分配模塊分配得到一定的權(quán)限；用戶可以在用戶權(quán)限許可下啟動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收與分析模塊。

圖4 監(jiān)控上位機(jī)軟件主界面

模塊啟動(dòng)加載成功的數(shù)據(jù)庫中，另一方面給用戶以設(shè)備

檢測(cè)到的數(shù)據(jù)是否符合要求的提示；此外，當(dāng)用戶需要將工業(yè)數(shù)據(jù)卡中的數(shù)據(jù)重新讀取時(shí)，只要啟動(dòng)工業(yè)卡數(shù)據(jù)讀取與分析模塊。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)通過對(duì)門禁的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷各個(gè)門禁各項(xiàng)指標(biāo)是否在正常狀態(tài)，其中測(cè)試的項(xiàng)目包括：進(jìn)出口人數(shù)、違禁金屬物、易爆危險(xiǎn)物等。在測(cè)試的項(xiàng)目的各項(xiàng)指標(biāo)正常時(shí)，各傳感器信息傳給上位機(jī)進(jìn)行處理分析并存儲(chǔ)在SD卡中以供參考和查閱；當(dāng)有項(xiàng)目指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)定狀態(tài)時(shí)，向監(jiān)管部門主管手機(jī)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，以便做出及時(shí)處理，并啟動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，對(duì)各門禁裝置發(fā)出控制信號(hào)。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)站點(diǎn)的進(jìn)出口人數(shù)、違禁物品攜帶的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)除通過公共電話網(wǎng)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)外，還通過串口存儲(chǔ)在下位機(jī)SD卡上，互為備份，可以有效的防止由于各種外部不確定因素造成的數(shù)據(jù)流失，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，另外系統(tǒng)采用了GSM無線傳輸方式對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的超限數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警，方便監(jiān)管部門主管人員做出及時(shí)處理。

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