智能住宅报警监控系统的设计与实现.doc

智能住宅报警监控系统的设计与实现苏小会，徐淑萍, 谭宝成(西安工业学院 计算机科学与工程系 陕西 西安 710032)摘 要：对该系统的组成、工作原理、硬件设计、软件设计以及技术性能进行了论述。该系统是一个集计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术与智能化技术为一体的远程监控系统，它是包括住宅楼宇防盗报警、灾难报警、紧急求助、水、电、气多表远程自动抄收、家用电器控制于一体，通过计算机网络线路构成整个住宅小区的集中管理控制系统。关键词：网络数据终端；智能控制；E5122 中图号：TP336 文献标识码：AThe Design and Realizing of the Inteligent Residence Monitor and Control SystemSU Xiao-Hui, XU Shu-Ping, TAN Bao-cheng (Dept of Compr Sci& Engr, Xian Inst of Tech, Xian 710032, China)Abstract: This paper mainly introduces the constitution of this system, the configuration of hardware, the design of software, the principle of working and the capable of this system. The system is a remote control system which gathered the computer technique, network communication technique, auto control technique and intelligent technique an organic whole. The function of the system include residence and floor burglarproof alarm, disaster alarm, urgent help alarm, water watch electric watch and gas watch remote auto receive, domestic electric appliances control and so on.Key Words: Net Data Terminate; Intelligent control; E5122引言在知识经济迅速崛起的信息时代，人类对居住环境的要求越来越高。人们不再满足于一个仅仅可以居住的空间，更希望住所安全舒适、便利开放。智能住宅也正是在这种形势下应运而生的。 在智能化住宅中，安全不再等同于围墙加铁笼，而是由一个立体的、涵盖整个小区范围的安全防护网组成，即使家中无人，防盗报警系统也时时刻刻警惕着，能够将各类安全隐患及时消除。水、电、气三表的抄收也一改过去由人工上门抄收的费时费力为智能化计算机统一抄表，既方便又准确。操作家用电器也可以通过电话、互联网远程实现。本文研究的目的在于通过通信网络的传输和网络数据终端（Network Date Terminate 简称NDT）实现住宅控制的智能化。1 系统的组成及工作原理该控制系统是一个基于计算机网络的智能住宅控制系统，它是包括住宅楼宇防盗报警、灾难报警、紧急求助、水、电、气多表远程自动抄收、家用电器控制于一体，通过计算机网络线路构成整个住宅小区的集中管理控制系统。系统由一个控制中心和分布于住户家中的若干台网络数据终端组成，每个网络数据终端通过小区的网络系统与控制中心连接。系统的原理框图如图1所示：系统主要由小区局域网、网络数据终端、监控中心三部分组成。1.1 小区局域网小区的局域网络系统采用星型网络，分为系统中心、区域中心、住宅楼和用户四级。系统中心安装所有网络通讯设备、网络服务器、路由器及其它中心通讯设备。系统中设置多个区域中心，根据地理位置，小区的所有楼宇从逻辑上划分为若干个区域，每个区域设置一个区域中心，区域中心采用光纤与系统中心实现连接，与各个住宅楼宇采用五类双绞线实现连接。住宅楼系统是所在住宅的中心系统，与相应区域中心相并与各住户实现通讯连接。用户系统为用户室内的网络接口，通过该接口，各个用户室内与通讯有关的各类设备和用户的电脑均可连接并上网。1.2 网络数据终端网络数据终端是整个系统的主要设备之一，每户安装一个，它可实现如下功能：门、窗、阳台的监测报警，煤气泄漏、烟感报警，手动紧急求助报警；水、电、气三表自动抄收；布防撤防操作；家用电器控制；接收显示来自网络管理中心主控计算机的中文信息；在主控计算机上，可以监视各个网络数据终端的布防状态，接受报警信息，自动抄读各个住户的三表数据，以图形方式显示各个住户的分布情况和数据记录，发布小区物业信息广播，发送布防/撤防命令等。图1系统原理图1.3 监控中心监控中心是命令控制和数据处理中心，各个系统的状态信息、报警信息和水电气表读数信息均发往监控中心，各个系统的控制信息则从这里发出。监控中心至少需配置两台计算机，即数据库服务器和中心控制处理机。数据库服务器主要用于存储系统的运行数据和原始资料。中心控制处理机是专门用于管理网络数据系统的中心监控计算机，它可以对网数据终端进行实时的跟踪，从而达到及时准确地处理各类终端信息和对网络数据终端进行实时控制的目的。2 硬件电路设计网络数据终端是由网络通信接口单元和智能控制单元两部分构成的。网络通信接口单元负责处理网络传输协议。从网络输入的数据包被处理掉所有的协议头，并在缓冲区重新装配成完整的应用层数据，经过异步通讯端口发到智能控制单元。从智能控制单元发送过来的数据在通信接口单元被拆分、打包并加上协议头发到网络上。介质访问控制芯片采用目前通用的以太网接口芯片RTL8019AS。如下图所示网络通信接口单元原理图。图2 网络通信接口单元电路结构图 系统的硬件电路设计包括：E5122接口电路设计；I2C总线数据存储器；看门狗电路设计等。2.1 E5122接口电路的设计当系统初次运行时E5122 会对RTL8019AS 进行初始化工作，设置RTL8019AS 的工作模式以及设置中断源等。当RTL8019AS 接收到数据时会触发E5122 中断，此时E5122 通过A8A13 和A15 来选择RTL8019AS的寄存器地址和存储器地址来控制和实现数据的读取。当有数据通过E5122 发送给RTL8019AS 时，通过地址线设置RTL8019AS 相应寄存器进行数据发送。图3 E5122接口电路图2.2 I2C总线数据存储器I2C总线，即“内部集成电路总线”,是由Philips公司提出的串行通讯接口规范，使用串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)来进行主从器件之间的数据传输。在该控制器中，采用的串行E2PROM芯片是X24C04，串行E2PROM是可在线电擦除和电写入的存储器，SCL和SDA分别接单片机的P3.6和P3.7脚,数据的读写完全由软件控制。SDA是串行数据脚用于地址、数据的输入和数据的输出，使用时需加上拉电阻。SCL是时钟脚,该脚为器件数据传输的同步时钟信号。 图4 上位机软件功能图2.3看门狗电路的设计 为了防止由于程序跑飞和电源的故障引起的工作不正常，本文设计了看门狗电路。MAX813L为看门狗监控芯片，可为CPU提供上电复位、掉电复位、手动复位、看门狗及电压比较器功能。在上电期间，当电源电压超过其复位门限后，813L产生一至少140ms 脉宽的复位脉冲，当掉电或电源波动下降到低于复位门限1.25V后也产生复位脉冲，确保任何情况下系统正常工作。当程序跑飞时，WDO输出由高电平变为低电平，并保持在140ms以上，813L产生复位信号，同时看门狗定时器清0。该电路还有上电使单片机自动复位功能，一上电，自动产生200ms的复位脉冲。3软件设计该系统的软件分为下位机软件和上位机软件。住户采集器和单元控制器软件（下位软件）采用80C51语言编制。监控主机(上位机)软件基于Windows2000操作系统平台,采用Delphi语言为开发环境,通过上位机软件实现整个系统管理与控制的集成。根据系统所需实现的功能,可将软件系统划分为两大子系统：即管理控制报警监控子系统和WEB远程信息查询子系统。其中，管理控制报警监控子系统采用C/S模式实现；WEB远程信息查询子系统采用B/S模式实现。软件系统功能图如图4所示。4结束语该系统充分体现了计算机技术、网络通信技术、自动控制技术和智能化技术的良好结合，采用了集中分散的多级控制管理思想，尽可能利用已有的通讯介质，减少传输的线路，节约投资，方便管理，因此系统的应用前景十分良好。参考文献：1 黎连业. 智能大厦智能小区基础教程M. 北京：科学出版社.2 MAX813L英文数据手册ED/OL. 武汉力源 3 姚兆东,王劲,张播一个基于以太网的智能住宅小区智能化方案J.四川建筑,1999.54 陈亮,陈启军,陈辉堂智能小区和家庭自动化系统的通信实现J.测控技术, 2001.85 吴新民智能住宅小区的自动控制管理系统J.电脑开发与应用, 2000.37 王建桥,胡国四等智能化小区集中监控管理系统设计研究J.微型电脑应用, 1998.68 刘晓胜,吴乐南智能小区综合微机控制系统设计与实现J.低压电器, 2000.39 蔡自兴智能控制M.北京：电