具有視頻捕獲的GSM-GPS多功能智能保險箱安防系統(tǒng)

劉天俊，潘　健，王　鵬，廖揚凡，陳新旗

(湖北工業(yè)大學 電氣與電子工程學院，湖北 武漢　430068)

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具有視頻捕獲的GSM-GPS多功能智能保險箱安防系統(tǒng)

劉天俊，潘健，王鵬，廖揚凡，陳新旗

(湖北工業(yè)大學 電氣與電子工程學院，湖北 武漢430068)

實現一種基于無線通訊模塊技術的多功能智能保險箱安防系統(tǒng)，由前端檢測模塊、報警系統(tǒng)、視頻捕獲、手機客戶端等組成。通過GSM模塊實現彩信報警，由GPS模塊對保險箱進行實時定位，實現集防盜、遠程監(jiān)控、實時報警于一體的安防功能。雙重密鑰系統(tǒng)在異常情況下及時傳遞現場信息至指定手機，有效捕獲現場異常信息。

智能保險箱；GSM彩信報警；遠程監(jiān)控；GPS追蹤

目前，由于人們生活水平的不斷提高以及科學技術的不斷發(fā)展，人們對保險箱的安全性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)保險箱的設計主要基于密碼鎖保護及現場報警，這種簡單的安防模式易遭受破壞，報警范圍有限，報警準確性不高。大部分的傳統(tǒng)保險模式在保險箱材料以及密碼安全方面做文章，一旦保險箱遭到整體被盜，無法確保追回，給用戶帶來經濟和財產損失。

本裝置采用GSM-GPS作為監(jiān)控終端平臺并結合單片機作為控制中心，除具有傳統(tǒng)保險箱的報警模式外，同時具有彩信報警功能，并進行實時定位跟蹤和監(jiān)控。當檢測到二次密鑰輸入錯誤或異常情況，啟動安防過程。內置紅外攝像頭及時捕獲現場信息，并向指定手機實時傳遞現場圖像和GPS位置等重要信息，為追查破案提供重要線索。綜合設計輔助功能，如溫度檢測感知環(huán)境溫度，當溫度異常及時預警提示，在更大層面上確保了用戶財產安全。在后備電池的供電下，確保斷電時正常工作。

1　系統(tǒng)模塊功能分析

系統(tǒng)主要由前端檢測模塊、無線傳輸模塊、控制中心模塊、用戶終端模塊四個模塊組成。

1) 前端檢測模塊：實時監(jiān)測用戶信號異常變化；

2)無線傳輸模塊：通過GPRS與用戶終端(手機)實現通信；

3)控制中心模塊：處理異常信息并向用戶手機發(fā)送彩信；

4)用戶終端模塊：用戶接受異常報警。

此安防系統(tǒng)在以上前端檢測模塊、無線傳輸模塊、控制中心模塊、用戶終端模塊相互協(xié)作下共同完成智能報警。其中前端檢測模塊部分實時監(jiān)測信號異常變化，當有異常情況(震動、溫度超過設定值、非法闖入、密碼輸入超時或密碼錯誤等)發(fā)生時，傳感器將含GPS位置等信息數據信號通過控制 中心模塊，以手機短信方式通知用戶。系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)框架圖

2　系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)硬件由彩信報警、GPS及溫度信息處理和雙密鑰異常防盜三個單元組成，硬件結構如圖2所示。

2.1彩信報警模塊單元

本模塊以STC12LE5A60S2單片機為核心，包括PTM101通信芯片和PTC08串口攝像頭。其中，單片機通過標準AT指令集GSM07.07，經串口2與PTM101通信芯片進行通信，串口1與攝像頭PTC08串口進行通信。

系統(tǒng)進入待機后，讀取綁定的1個或多個手機號碼。利用STC12LE5A60S2單片機的EINT1監(jiān)控報警信號，當中斷端口被短接時，系統(tǒng)自動拍照，并通過彩信方式回傳現場照片至綁定的手機號碼提醒報警中斷已觸發(fā)。同時，也可以通過被綁定手機撥打保險箱電話來監(jiān)測，當保險箱接到來電后與綁定手機號碼比較并立即掛斷，若與綁定號碼一致立即拍照并回傳現場照片。

拍照采用具有紅外補光功能的串口攝像頭，對目標進行高速清晰抓拍。該攝像頭可以對原始圖像進行高比例壓縮，并將壓縮后的圖像經串口以標準JPEG格式傳給STC12LE5A60S2單片機。其中STC12LE5A60S2單片機通過串口1向攝像頭發(fā)送指令，對攝像頭進行初始化和操作控制，通信波特率默認為38400bit/s。

2.2GPS和溫度信息處理和短信編輯單元

本模塊以STC12C5A60S2單片機為核心，包括GPS定位u-blox、液晶顯示LCD1602、傳感器DS18B20等元器件。STC12C5A60S2的串口1與PTM101通信芯片連接，串口2與u-blox的串口相連。兩片單片機STC12LE5A60S2和STC12C5A60S2采用切換方式與PTM101連接。

初始化串口后，單片機即可接收u-blox獲取到的GPS信息和DS18B20獲取的溫度信息，隨后將獲取到的信息編寫到一個sms字符串數組發(fā)送到PTM101。如果獲取到有用定位信息(lock=1或=2)則將有用信息進行PDU編碼然后發(fā)送到sms；如果lock=0，則將“Sorry! Don't get useful message! ”的PDU編碼發(fā)送到sms。

當溫度超過設定范圍時，觸發(fā)彩信報警模塊的中斷報警，發(fā)送短信。

2.3雙密鑰異常防盜模塊

在STC12LE5A60S2單片機基礎上，對保險箱內部裝配第二套電子指紋密碼鎖，該配置與保險箱外部密碼輸入系統(tǒng)構成雙密鑰結構。

當外部密碼輸入正確，保險箱門正常打開后需在設定時間內，在內置的密碼設備上輸入正確第二套密碼。內部密碼輸入錯誤或超時輸入，都會引發(fā)預警防盜過程的開啟，保險箱自動進入防盜報警過程。如拍攝照片發(fā)送彩信報警等。

3　系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)的軟件分成彩信報警和短信編輯GPS等信息兩部分。在進程開始時，系統(tǒng)對各個功能模塊進行初始化。當異常檢測模塊檢測到異常信號時，單片機串口接收到中斷信號，并將信號處理后通過串口送給報警功能模塊。系統(tǒng)工作過程如圖3所示。

圖2　系統(tǒng)硬件結構圖

圖3　系統(tǒng)工作流程圖

3.1彩信報警軟件

彩信報警功能利用GSM模塊(PTM101)的MCU工作模式。PTM101 內嵌TCP/IP 協(xié)議和彩信協(xié)議，支持數據透明傳輸，使無線終端與服務器之間的數據傳輸變得極其簡單，可方便地發(fā)送圖片彩信。該芯片采用標準AT指令集GSM 07.07，STC12LE5A60S2單片機串口2和PTM101串口初始化后，即可與單片機進行通信。初始化過程為：攝像頭初始化→系統(tǒng)檢測回復信號→GPRS模塊初始化→初始化成功后其自帶電話本開始初始化→進入待機狀態(tài)。一旦主控設備發(fā)送出中斷信號，GPRS模塊便進入工作狀態(tài)，將編碼好的中文短消息發(fā)送到預先設定的電話。本系統(tǒng)選用UCS2編碼(中文Unicode碼)，將單個的字符轉換為由4位的0-9、A-F數字和字母組成的字符串，待發(fā)送的消息以UCS2碼的形式發(fā)送出去。工作流程圖如圖4.

3.2GPS和溫度信息處理短信編輯模塊系統(tǒng)設計

3.2.1GPS定位功能實現采用u-blox公司的GPS模塊，能快速捕獲弱信號，天線受限制小，可隱蔽式應用。

首先進行模塊初始化，當接收到啟動信號后進入工作狀態(tài)。通過UBX message 獲得標準定位結果信息(NAV message of UBX class 提供了導航結果：包括位置、速度、時間、精度、可用衛(wèi)星數等信息)外，還可以得到接收機信息(RXM message of UBX class 提供接收機至衛(wèi)星的偽距、信噪比、通道狀態(tài)等)、導航輔助信息(如AID message of UBX class提供衛(wèi)星的星歷、歷書信息)等。接收到的信息通過串口發(fā)送給STC12C5A60S2單片機的串口1，STC12C5A60S2單片機通過嵌套查詢的方式對接收到的信息進行分析處理，處理完后將所需信息壓縮打包緩存在寄存器中。當報警觸發(fā)后，由STC12C5A60S2單片機串口2發(fā)送給GSM模塊，將信息進一步編碼后發(fā)送至手機客戶端。

圖4　彩信報警模塊系統(tǒng)工作流程圖

3.2.2GPS和溫度信息處理短信編輯功能實現對接收到的溫度信號進行分析處理得到當前保險箱所處環(huán)境的溫度。然后將溫度信息和部分GPS信息打包緩存在寄存器中，并送給LCD1602顯示。當報警觸發(fā)后，切換PTM101的串口與STC12C5A60S2單片機串口2連接，讀取STC12C5A60S2單片機寄存器中所存數據，編輯成短信，發(fā)送給PTM101，PTM101芯片對信息編碼后發(fā)送給指定手機。工作流程圖如圖5.

4　結語

本文的系統(tǒng)硬件以超低功耗單片機STC12C5A60S2和STC12LE5A60S2為核心，同時結合GSM-GPS、攝像頭以及溫度傳感器，使其具有彩信報警及定位跟蹤等多種功能。雙重密鑰系統(tǒng)提升保險箱安全等級，彩信發(fā)送現場重要圖像，短信及時準確發(fā)送報警信息。當系統(tǒng)程序執(zhí)行發(fā)生故障時(如電話卡欠費停機等)，系統(tǒng)會發(fā)出提示，并重新進入待機狀態(tài)。

圖5　GPS和溫度信息處理短信編輯模塊工作流程圖

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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

湖北省高等學校2013年省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目資助(201310500031)

劉天俊(1992—)，男，湖北松滋人，碩士研究生，研究方向為檢測技術及自動化裝置.

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