基于DM365的嵌入式紅外預(yù)警平臺設(shè)計與實現(xiàn)

吉曉宇

摘要：為解決高校教科研實驗室存在的安防問題，提出基于DM365平臺的人體熱釋電紅外感應(yīng)電路用于預(yù)警安防系統(tǒng)設(shè)計方案。設(shè)計以TMS320DM365為平臺，嵌.NAKM926EJ-S內(nèi)核。使用芯片BISS0001及其外圍電路實現(xiàn)人體熱源感知，支持Zigbee節(jié)點通信。系統(tǒng)采用Linux內(nèi)核，NET Framework4.0的開發(fā)環(huán)境，C#作為開發(fā)工具，采用視頻控件CMTech-Video與視頻網(wǎng)關(guān)通信。系統(tǒng)測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以正確實現(xiàn)監(jiān)管及采集人員出入數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)拍照及預(yù)警功能，具有可擴充性。

關(guān)鍵詞：DM365；BISS0001；NVS網(wǎng)關(guān)；紅外預(yù)警

高校實驗室是高校實驗教學(xué)、科研等工作的重要場所，承擔著人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新的重要角色。目前我國高校實驗室仍存在一流的實驗設(shè)備，二流的管理方式。目前解決這一問題的主要方式是采用門禁管理系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。但安全隱患依然存在?；谏鲜鲈虿捎肨MS320DM365，芯片內(nèi)集成ARM9為核心，構(gòu)建了嵌入式Linux系統(tǒng)平臺，提高了數(shù)據(jù)采集的可靠性和實時性。可與門禁系統(tǒng)協(xié)同工作，以應(yīng)對突發(fā)環(huán)境下的安全問題。

1安全預(yù)警環(huán)境的整體設(shè)計

整個系統(tǒng)主要由4部分構(gòu)成：傳感器、NVS、云服務(wù)器和客戶端。通過客戶端可以查看報警信息。系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

圖1中NVS為視頻網(wǎng)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，主要用于監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)。布防和緊急呼叫。負責接收節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)主機下傳的指令，傳輸距離可達100米。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

紅外感知節(jié)點傳感器是由高熱電系數(shù)材料制作而成，內(nèi)部包含兩個主要部件，分別是濾光鏡片和阻抗匹配用場效應(yīng)管。元件的應(yīng)用于以非接觸的方式將檢測范圍內(nèi)，由人體發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號輸出。其他干擾輻射如陽光、燈光及其反射光可有效抑制。可用于夜間實驗室的安全預(yù)警應(yīng)用。

人體熱源發(fā)出的紅外線的中心波長為9-10um，被元件中的菲涅爾透鏡接收，增強后聚集到紅外感應(yīng)源。當感知不到中心波長為9-10um的紅外線信號時，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到背景溫度與基準值相近，不會產(chǎn)生較大的電壓差。

其中的前置放大電路采用的方案圖，紅外信號采集從傳感器RE200B單元中自動采集信息。系統(tǒng)中被檢測的信號為模擬量，要經(jīng)過BISS0001轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能實現(xiàn)單片機或其他芯片的控制。

NVS（Network Video System）網(wǎng)關(guān)采用TI的DaVinciTM的高清處理器TMS320DM365簡稱DM365，選用CMRTP或RTSP為智能處理器遠程畫線時專用的協(xié)議類型。該平臺集成了ARM926EJ-S內(nèi)核，主頻600 MHz，嵌入Linux操作系統(tǒng)。

3系統(tǒng)程序設(shè)計

用戶端控制系統(tǒng)的設(shè)計主要功能是實現(xiàn)側(cè)墻式紅外傳感信息和實時告知在線節(jié)點狀態(tài)，可以對各個實驗室的節(jié)點收集到的數(shù)據(jù)及時上傳并明確節(jié)點所在的位置，以便快速定位出現(xiàn)安全異常的實驗室?？蛻舳松峡刹捎脽o線方式連接到Inter-net，實現(xiàn)系統(tǒng)遠程監(jiān)控。系統(tǒng)開發(fā)是基于.NET Framework4.0，使用VisualStudio 2010版本，采用C#言作為開發(fā)工具。

設(shè)計基本接口函數(shù)是系統(tǒng)能正常運行的前提，在執(zhí)行相應(yīng)的操作前必須先調(diào)用此類函數(shù)進行前期的初始化工作。系統(tǒng)設(shè)計的基本接口函數(shù)有5個，見表1所示。

4系統(tǒng)測試

首先運行NVS服務(wù)器，配置端節(jié)點。系統(tǒng)初始化后，將保存節(jié)點信息的指定XML文件導(dǎo)人，應(yīng)用程序與模塊通過XML文件來交換數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序收到消息后從XML文件中讀取數(shù)據(jù)、通知消息同時也包含節(jié)點、同級節(jié)點和下級節(jié)點集的ID信息和所在位置。應(yīng)用程序通過調(diào)用接口來使用模塊提供的功能。模塊通過消息通知應(yīng)用程序數(shù)據(jù)已更新。設(shè)置用于標記是否已經(jīng)連接服務(wù)器的句柄，定義聲明委托，開辟一個線程用于不斷讀取警報消息，用于接收消息的端口號，防止與其他程序沖突，對于最后讀取的警報消息，需標記警報消息是否顯示過。如果獲取到指定節(jié)點的信息后，判斷該節(jié)點是否有下級或同級節(jié)點，如果有，需要設(shè)置每條消息的顯示需要3秒鐘左右，才會到下一條。對獲取到節(jié)點的序號、時間、內(nèi)容等屬性可進行設(shè)置，如每找到一條警報消息后暫停兩秒。如果獲取不到指定的節(jié)點信息，則需要以新節(jié)點的方式重新設(shè)置XML文件中的內(nèi)容并重新啟動程序。退出程序前需運行資源釋放模塊，進程退出。程序運行效果如圖2所示。

5結(jié)束語

人體是一特定波長紅外線的發(fā)射體，系統(tǒng)利用該特點采用紅外傳感器檢測到這種波長的變化并予以放大處理后，將信號傳送給NVS視頻網(wǎng)關(guān)，并經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)向監(jiān)管人員的服務(wù)器或移動設(shè)備發(fā)送預(yù)警消息。系統(tǒng)將人體熱釋電紅外感應(yīng)電路用于高校實驗室安全預(yù)警，通過對系統(tǒng)的反復(fù)調(diào)試和多次實驗該系統(tǒng)充分利用了TMS320DM365中嵌入的ARM9處理器Linux操作系統(tǒng)的強大功能，系統(tǒng)穩(wěn)定性強、通信速度快，可與門禁系統(tǒng)配合使用以保證實驗設(shè)備的安全問題。endprint