基于ARM与GPRS的火灾报警远程监控系统

1、第25卷 第12期2006年12月国 外 电 子 测 量 技 术Foreign Electronic Measurement Technolog yV ol.25,No.12Dec.,2006基金项目:陕西省自然科学基金资助(2003F15、陕西省教育厅专项科研基金资助(02JK149作者简介:曹 亮(1983-,男,硕士研究生,研究方向为嵌入式系统与建筑智能化。研究与设计基于ARM 与GPRS 的火灾报警远程监控系统曹 亮 于军琪(西安建筑科技大学信息与控制工程学院 西安710055摘要:本文提出了基于ARM 处理器、数字图像处理及GPRS 技术的火灾报警远程监控系统。该系统能对火灾事故进行

2、远程、可视、实时的监控与及时处理。设计了系统的总体结构及组成模块,进行了硬件原理、GPRS 模块接口和软件的开发。整个系统能使火灾得到及时消防,达到防灾减灾的目的。关键词:火灾报警 ARM GPRS 远程监控Fire alarm system with remote monitor and controlbased on ARM and GPRSCao Liang Yu Junqi(S chool of In f ormation &Control E ngineer ing ,X i .an Univ e rsity of A rchitecture &Te chnology

3、 ,X i .an 710055Abstract:A fire alarm sy stem w ith rem ote monitor and control w as presented,w hich w as based on ARM processor,digital image process and GPRS techno logy.The system can monito r and co ntro l fire accidents rem otely,visually and in rea-l time.The main str ucture and components w

4、ere de -signed,and the har dw are principle,GPRS mo dule inter face and softw are w er e dev elo ped.The who le sy stem can protect the fire accidents in time,and achieve the effect o f avoiding and decreasingthe fire disaster s.Keywords:fire alarm,ARM ,GPRS,r em ote monitor.0 引言 传统的火灾报警控制器联网通过专用通信线

5、或总线交换数据信息,实现火灾自动报警监控等功能,但通信线或总线网络存在布线、传输距离、抗干扰能力等方面的不足。随着嵌入式技术和移动通讯技术的不断发展,ARM 微处理器因其处理能力强大、功耗低、性价比高等优势成为当今嵌入式开发应用的热点。GPRS 网络的兴起与普及,使微控制器通过无线网络进行远程数据传输变得具有现实意义。系统依托中国移动的GPRS 网络和ARM 微处理器强大的处理能力设计了一种新的火灾报警远程监控系统,扩展了火灾报警的方式,降低了火警误报率,提升了火灾报警远程监控系统的可靠性。1 系统结构及其功能1.1 系统结构整个系统由控制器端、无线传输和远程监控端3部分组成。控制器端包括火灾

6、与图像传感器信息的融合、处理、存储、显示以及与GPRS 模块的通讯;无线传输采用GPRS 和Internet 进行远程通信;远程监控端采用收发短信/彩信和监控中心2种途径实现对现场的监控。系统结构图如图1所示。1.2系统功能系统主要完成监控和报警2个功能,具体工作过程如下:(1监控:以ARM 微处理器为核心的控制器通过对火灾、图像等传感器的信息获取和处理,按照火灾报警的要求,一方面借助GPRS 和Internet 网络将现场信息传送到远程监控中心,另一方面将现#20#2006年第12期曹亮等:基于A RM与GPR S 的火灾报警远程监控系统图1系统结构图场信息显示在本地显示屏上。同时,用户还可

7、通过彩信获取现场的图像信息,利用短信控制消防设备。(2报警:当控制器发现火警后,立即通过GPRS和Internet网络将火警信息告知远程监控中心,并且以手机彩信方式向用户和管理人员等发送火警信息。同时,在确认火警后,控制器将启动消防联动设备进行灭火。2硬件实现2.1控制器设计控制器以M otorola公司的Drag onBall系列ARM920T核MC9328M XL嵌入式处理器为核心,该处理器功能强大,支持众多流行的嵌入式操作系统,如Linux和Window CE等,集成了CM OS传感器接口(CSI,使得M C9328M XL可以直接与外部的CM OS图像传感器连接。CSI接口具有以下特点

8、:(1可配置的接口逻辑,支持M otoro la以及其他常用的CM OS传感器;(2针对YCC或Beyer2RGB数据输入的8位并行数据端口;(3用于图像存储的FIFO,支持处理器的数据读入和DM A数据传输;(4可配置的输出到传感器的主控时钟率;(5摄像自动曝光和自动平衡控制的数据生产。CM OS传感器采集图像数据以DMA方式传送到由M C9328MXL为核心构成的控制器,每帧图像120KB(大小可设,每秒可以获取2帧图像信息。控制器对接收到的图像数据进行处理,以服务器的方式,通过GPRS传送给和它建立连接的远程PC。监控中心PC接收图像数据后,可以显示或作进一步处理。触摸屏采用标准触摸屏,

9、模拟信号输入,使用M C9328M X1芯片的ASP模块(analog signal pro-cessor提供的专用于触摸屏输入的4路9位数模转换(ADC结构,可直接完成触摸屏的输入转换。2.2GPRS模块设计在本系统中,GPRS模块主要完成与ARM控制器之间的数据交换和通过移动公司的GPRS网络与远端计算机进行数据交换。本系统选用西门子公司的M C55GPRS模块,通过模块的串口发送AT命令实现对模块的控制,该模块的主要功能有:(1内嵌T CP/IP协议栈,能通过移动公司的GPRS网络和Internet上的PC机进行数据交换;(2SM S,支持PDU和T ext模式的短信息的发送与接收;(3

10、DAT A,有5K的Buffer用于GPRS数据传输,最大数据包长度可达1.5K。完全满足火灾报警信息传输的需要;(4功耗低,如表1所示;表1功耗参数表工作模式等待传输/操作GSM900M Hz<3mA280mA(2A峰值 GSM1800&1900M Hz<3mA260mA(1.75A峰值(5提供2个全双工串口,可以实现2个TCP 通道的同时传输;(6AT命令,/AT0是Attention的缩写,它总是被用于一条命令的开始。M C55模块和ARM通过U ART进行通信,当GPRS模块收到任意一个短信息,输出振铃信号, ARM读取短信息内容和来源。当发送手机号码属于预先存储的

11、号码时,M C55和远程PC建立TCP 连接,并发送与命令对应的确认短信息到发送手机,告知已收到并执行命令。3软件设计软件部分包括3部分:嵌入式操作统Linux的移植,firew are和监控中心网络服务程序。Fir ew are是本系统的最为关键部分之一,程序流程图如图2所示。监控中心服务程序是针对本系统面向T CP/IP 协议的网络服务程序,用于接收通过GPRS发送的火警现场信息,并通过GPRS发送远程控制命令。本系统是用VC开发,利用现有的类完成了编程。#21#国外电子测量技术第25 卷图2程序流程图4结论以嵌入式ARM技术和现代通信GPRS技术为基础设计的火灾报警远程监控系统,可以确保

12、火灾报警系统和消防安全设施正常运行并发挥其应有作用,尤其是GPRS通信技术的运用和彩信等图像报警信息的加入为消防监管和灭火救援部门提供了强有力的支持,缩短了报警时间,加快了灾情控制速度,提高了整体防灾减灾技术水平。参考文献1美里吉斯.通用分组无线业务(G PRS技术与应用M.朱洪波,沈越泓,蔡跃明,等译.北京:人民邮电出版社,2004.2M C9328M XL DatasheetZ.Fr eescale Semiconducto r.2004.3M C55A T Command SetZ.(M C55_A T C_V02.064M C55Ha rdw ar e I nter face Desc

13、ript ionZ.(M C55/56_hd_v03.035美卜纳特.数字图像处理M.3版.邓鲁华,张延恒,译.北京:机械工业出版社,2005.*航天测控科技产业园隆重开园由北京航天测控公司投资兴建的占地12亩、建筑面积11,000多平方米的航天测控科技产业园在北京中关村科技园石景山高科技园区内落成。2006年11月18日举行了隆重的入住仪式和开园典礼,航天科工集团高红卫副总经理、国防科工委科技质量司吴伟仁司长、总装备部预研局吴世平副局长、王正清将军、石景山区赵琦副区长、石景山区人大常委会邱思达副主任等上级机关的领导出席了开园典礼,并作了重要讲话,对航天测控公司入住航天测控科技产业园表示祝贺,

14、对航天测控公司的快速发展和取得的成就给予充分肯定,对未来的发展提出了殷切的希望和要求。来自各兄弟单位的领导、专家学者和媒体的记者对航天测控科技园的建成也表示了祝贺,并共同见证和庆祝这即将载入航天测控公司发展史册的重大事件。航天测控公司总经理、总装备部通用测试专家组副组长奚全生同志对航天测控公司20多年的发展做了总结。航天测控科技产业园的开园,标志着航天测控公司业务在/做强0的基础上,又向/做大0方向迈出了重要一步。它对建立我国自主知识产权的测控和保障产品产业化基地,促进我国军工及民用领域通用测试产品与保障装备研发、生产和系统集成核心企业的形成,改变我国高端测试测量产品依赖进口、受制于人的局面将奠定坚实的