室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陶冶

摘 要：文中基于Android智能手機(jī)與Internet網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)室內(nèi)環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)。利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)置底層監(jiān)控終端節(jié)點(diǎn)，以VS.NET設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，使用軟件Eclipse開(kāi)發(fā)手機(jī)監(jiān)測(cè)應(yīng)用程序，該系統(tǒng)具有溫度、煙霧、可燃?xì)怏w、異常入侵的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)上傳功能，以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)查詢、布防/撤防、手機(jī)自動(dòng)報(bào)警功能。

關(guān)鍵詞：Android;Internet;ARM;Eclipse;環(huán)境監(jiān)控;自動(dòng)報(bào)警

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2019）05-00-03

0 引 言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，人類進(jìn)入了信息時(shí)代，緊接著產(chǎn)生了智能化監(jiān)控系統(tǒng)。安全報(bào)警系統(tǒng)已成為室內(nèi)環(huán)境中安全管理的基礎(chǔ)，主要包括防盜報(bào)警、氣體泄漏報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、室內(nèi)環(huán)境智能報(bào)警[1]。本文建立一個(gè)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的檢測(cè)報(bào)警，利用手機(jī)控制室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)、攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，可隨時(shí)查看檢測(cè)畫(huà)面，C/S系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，使用電腦負(fù)責(zé)連接控制并與手機(jī)通信，手機(jī)智能終端負(fù)責(zé)顯示器屏幕顯示，提供用戶界面控制檢測(cè)設(shè)備[2]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

嵌入式Web服務(wù)器提供了互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線通信連接方式，具備豐富的功能擴(kuò)展接口。用戶通過(guò)瀏覽器或Android智能APP登錄控制系統(tǒng)[3]，客戶端在身份安全驗(yàn)證通過(guò)后，可訪問(wèn)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控終端并修改系統(tǒng)參數(shù)來(lái)下達(dá)任務(wù)[4]。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的主控板包括Samsung公司的S3C2410集成芯片、1 024 MB DDRII存儲(chǔ)器、256 MB SLC型閃存、電源管理單元、LCD顯示、網(wǎng)絡(luò)控制器DM9000、華為3G EM770W無(wú)線通信模塊[5]。室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。

2.1 微處理器S3C2410

芯片S3C2410是16/32位RISC微處理器，擁有豐富的資源，主要頻率最大可達(dá)203 MHz，具有成本低、功耗小、性能高的特點(diǎn)[6]。S3C2410采用272-FBGA封裝，分為總線控制信號(hào)、各種各樣的元器件接口信號(hào)、電源時(shí)鐘控制信號(hào)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)控制器DM9000

網(wǎng)絡(luò)控制器DM9000有一個(gè)一般的處理接口，具有損耗低、成本低廉、性能高、功率低、驅(qū)動(dòng)源代碼比較齊全、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便、能自動(dòng)協(xié)調(diào)等特點(diǎn)，支持3.3 V或5 V的I/O電壓、介質(zhì)無(wú)關(guān)接口，可用介質(zhì)無(wú)關(guān)接口連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。DM9000引腳如圖3所示。

微處理器S3C2410與網(wǎng)絡(luò)控制器DM9000連接電路如圖4所示。

2.3 3G模塊EM770W

3G EM770W模塊外形較小，通過(guò)Mini PCI Express接口連接主控制板，使用SIM卡時(shí)必須安裝到位。

在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或用戶不方便上網(wǎng)時(shí)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的報(bào)警信息（如防盜報(bào)警、防火報(bào)警）不能送達(dá)，用戶不能及時(shí)監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境[7]。為了使報(bào)警信息實(shí)時(shí)可靠地送達(dá)用戶，用戶可通過(guò)相應(yīng)的短信對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，且當(dāng)室內(nèi)環(huán)境異常時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線模塊向用戶手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信[8]。EM770W引腳如圖5所示。

MAX232芯片是RS 232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，MAX232的主要特點(diǎn)是：符合RS 232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);具有電荷泵升壓、電壓極性變換能力，可產(chǎn)生±10 V電壓;供電電流為5 mA，功率損耗小;有兩個(gè)內(nèi)部集成的RS 232C驅(qū)動(dòng)器。

2.5 傳感器模塊

2.5.1 溫度傳感器

DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，體積小，成本低廉，經(jīng)濟(jì)靈活，具有8引腳SIOC小體積封裝形式。

2.5.2 燃?xì)鈧鞲衅?/p>

MQ5氣體傳感器采用的材料是二氧化錫（SnO2），空氣中有可燃?xì)怏w時(shí)，二氧化錫的電導(dǎo)率隨著可燃?xì)怏w濃度的增大而變大，用一個(gè)簡(jiǎn)單的電路就可將電導(dǎo)率的變化變換為該氣體濃度對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。

2.5.3 濕度傳感器

SHT15型智能濕度/溫度傳感器相對(duì)濕度的測(cè)量范圍為0～100%，分辨力為0.03%RH，最大精度為±2%RH;溫度測(cè)量范圍為-40～123.8 ℃，分辨力為0.01 ℃。測(cè)量濕度、溫度時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)最多為12位、14位。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)中，首先進(jìn)行系統(tǒng)移植，包括Linux內(nèi)核移植、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)、BOA應(yīng)用開(kāi)發(fā);然后進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，包括Android智能手機(jī)終端遠(yuǎn)程控制軟件等。

3.1 系統(tǒng)移植

3.1.1 系統(tǒng)移植環(huán)境

（1）安裝主機(jī)環(huán)境，采用Windows+VMware+Ubuntu的方式;

（2）安裝必要的軟件包，安裝命令在Ubuntu下輸入[9];

（3）安裝JDK開(kāi)發(fā)環(huán)境，并設(shè)置好環(huán)境變量的路徑。

3.1.2 移植Linux內(nèi)核

（1）將Linux主機(jī)下android.tar.bz2文件解壓產(chǎn)生 Android源碼目錄;

（2）驅(qū)動(dòng)移植;

（3）文件系統(tǒng)和內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)的正確掛載;

（4）調(diào)試控制臺(tái);

（5）打開(kāi)并調(diào)試相關(guān)驅(qū)動(dòng)（binder，logger等）。

3.1.3 BOA移植

BOA能夠像普通服務(wù)器一樣完成協(xié)議解析，實(shí)現(xiàn)客戶端的各種請(qǐng)求，具有高性能、輕量級(jí)的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 手機(jī)APP應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

Android開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝步驟如下：

（1）安裝JDK

直接從網(wǎng)上下載JDK，由于所用電腦是32位操作系統(tǒng)，選擇下載Windows x86 188.43M jdk-8u92-windows-i586.exe。

（2）配置JDK變量環(huán)境

配置JDK系統(tǒng)變量環(huán)境時(shí)，需要設(shè)置3個(gè)系統(tǒng)變量：Java-home，Path及Classpath。

Java-home：設(shè)置系統(tǒng)變量名稱，JDK在C：＼Program Files＼Java＼jdk1.8.0_92目錄下，創(chuàng)建后用%JAVA_HOME%作為JDK安裝目錄的同一引用路徑。

Path：直接對(duì)Path屬性進(jìn)行編輯，在原變量名后加：;%JAVA_HOME%＼bin;%JAVA_HOME%＼jre＼bin。

Classpath：.;%JAVA_HOME%＼lib＼dt.jar;%JAVA_HOME%＼lib＼tools.jar。

（3）下載安裝Eclipse

Eclipse是集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），主要為Android和Java應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)[10]。直接運(yùn)行Eclipse應(yīng)用程序，打開(kāi)時(shí)需要設(shè)置工作目錄。

（4）下載安裝Android SDK

前面步驟僅僅是普通Java應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用還需安裝Android SDK，并安裝配置Android Eclipse插件ADT。

（5）給Eclipse安裝ADT插件

使用Eclipse需要安裝ADT插件，可以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程，節(jié)約時(shí)間，ADT插件中有創(chuàng)建和調(diào)試Android工程向?qū)А?/p>

（6）開(kāi)發(fā)APP

開(kāi)發(fā)手機(jī)APP需要了解市場(chǎng)對(duì)手機(jī)APP的應(yīng)用需求，現(xiàn)在較為豐富的應(yīng)用生態(tài)是APP Store與Google Play。開(kāi)發(fā)APP應(yīng)用需明確產(chǎn)品方向，設(shè)計(jì)手機(jī)APP應(yīng)用要突出其主要功能點(diǎn)，這樣才可滿足用戶對(duì)手機(jī)APP的需求，同時(shí)還可給手機(jī)APP匹配一些相關(guān)功能。

本文設(shè)計(jì)的室內(nèi)環(huán)境手機(jī)APP操作界面如圖6、圖7所示。

3.3 系統(tǒng)測(cè)試

對(duì)室內(nèi)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所列。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文使用ARM處理器、網(wǎng)絡(luò)控制器以及各類傳感器開(kāi)發(fā)了室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的終端硬件平臺(tái)，搭建了Linux服務(wù)器平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了Android系統(tǒng)APP平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了各類參數(shù)的采集顯示與報(bào)警，同時(shí)可在手機(jī)上視頻監(jiān)控室內(nèi)場(chǎng)景。該系統(tǒng)功能完善，實(shí)現(xiàn)了客戶的需求目標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)

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