基無線圖像傳輸技術(shù)和電話網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)生活質(zhì)量也提出了越來越高的要求，舒適、合理、便捷和安全的家居環(huán)境正逐步被大眾所青睞。視頻監(jiān)控作為家居安防的重要組成部分，也逐步受到人們的重視。傳統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)中的防盜報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、燃?xì)庑孤秷?bào)警等子系統(tǒng)，功能單一，誤報(bào)率較高，只能實(shí)現(xiàn)就地報(bào)警，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警以減少損失和搶救生命，此外也不能記錄犯罪證據(jù)以便迅速捕捉嫌疑犯。基于圖像與電話報(bào)警的數(shù)字家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)以ARM9嵌入式系統(tǒng)為核心，利用無線圖像傳輸技術(shù)和電話網(wǎng)絡(luò)，整合了以上多種安防設(shè)備，提高安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

智能家居系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合布線技術(shù)，將與家庭生活密切相關(guān)的家電控制系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)系統(tǒng)等通過家庭網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合起來，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。系統(tǒng)包括：無線可視門鈴、電話報(bào)警終端、平安鐘、溫度等傳感器，通過2.4 GHz無線傳輸模塊和有線電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信及報(bào)警功能。系統(tǒng)以ARM9嵌入式為核心，由四大部分組成：安全檢測部分、圖像采集與處理部分、無線傳輸部分及電話報(bào)警部分，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.1 無線可視門鈴

以ARM為主控核心，當(dāng)訪客摁響門鈴時(shí)，攝像頭對(duì)訪客進(jìn)行圖像采集，編碼壓縮后通過2.4 GHz無線傳輸模塊進(jìn)行傳送，讓主人在家中通過接收機(jī)的液晶顯示器查看，同時(shí)可無線控制大門開關(guān)。

1.2 平安鐘

平安鐘呼叫援助系統(tǒng)是居家老人的緊急救護(hù)系統(tǒng)。在家中遭遇險(xiǎn)情等緊急情況時(shí)，只需按動(dòng)“平安鐘”的呼叫器，系統(tǒng)可自動(dòng)通過電信固話網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心聯(lián)系。

1.3 圖像監(jiān)控

系統(tǒng)同時(shí)作為家庭安防裝置，在大門門鎖被撬時(shí)，攝像頭會(huì)進(jìn)行多次拍照并儲(chǔ)存，同時(shí)立即通過電信固話網(wǎng)絡(luò)撥號(hào)告知主人或報(bào)警。攝像頭安裝于門內(nèi)側(cè)利用“貓眼”可實(shí)現(xiàn)廣角拍攝，可視范圍更廣。

1.4 消防監(jiān)測

如果家庭不幸出現(xiàn)火情，可通過煙霧傳感器和溫度傳感器檢測出來，系統(tǒng)將通過電信固話網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)撥號(hào)告知主人并報(bào)警。

2 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)

2.1 圖像采集及無線傳輸電路設(shè)計(jì)

圖像采集模塊采用OV9650，由MINI2440嵌入式控制中心進(jìn)行控制，通過防盜門的“貓眼”采集到視角更大的圖像，然后交由S3C2440控制器處理。

圖像無線傳輸電路采用基于無線收發(fā)芯片nRF24L01的模塊。nRF24L01是一款工作在2.4 GHz ISM頻段的單片無線收發(fā)芯片，芯片高度集成化，僅需少量阻容元器件即可實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)功能，具有極低的電流消耗，硬件電路如圖2所示。

2.2 圖像接收與顯示終端設(shè)計(jì)

圖像接收與顯示終端作為無線可視門鈴的一部分，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)主控中心傳來的圖像數(shù)據(jù)的接收和顯示，并控制電控門鎖的開關(guān)。LTM024D130支持16位真彩色顯示，其位數(shù)R:G：B為5：6：5。液晶屏采用8位并行總線驅(qū)動(dòng)，與MCU的接口電路如圖3所示。

2.3 電話報(bào)警終端設(shè)計(jì)

電話報(bào)警電路采用雙音多頻（DTMF）信號(hào)編解碼芯片MT8888。該芯片功能強(qiáng)，具有Intel微處理器標(biāo)準(zhǔn)接口，功耗低（僅57.8 mW），工作穩(wěn)定可靠，可用于電話自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警。

電話報(bào)警終端采用Atmega16控制，圖4為電話鈴流檢測電路，模擬摘機(jī)電路及DTMF控制電路。

2.4 平安鐘

平安鐘做成無線編碼發(fā)射機(jī)，采用TP2262進(jìn)行編碼，然后利用315 MHz頻段的無線電進(jìn)行發(fā)送，老人只要在緊急情況下按住按鍵，即可不斷地發(fā)射一定規(guī)律的編碼，主控部分接收解調(diào)后進(jìn)行軟件解碼，識(shí)別出相應(yīng)鍵值，撥號(hào)告知主人并報(bào)警。

平安鐘的硬件電路如圖5所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包含三個(gè)用于控制的MCU，其中S3C2440為主控中心，實(shí)現(xiàn)圖像采集、編碼、發(fā)送功能，系統(tǒng)異常檢測以及報(bào)警功能調(diào)度，嵌入Linux 2.4內(nèi)核，軟件流程圖如圖6所示。

LM3S1138為無線可視門鈴終端控制器，實(shí)現(xiàn)功能為圖像接收、緩沖及顯示，其軟件流程圖如圖7所示。

Atmega16為電話報(bào)警終端控制器，實(shí)現(xiàn)功能為報(bào)警信號(hào)的接收和自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，其軟件流程如圖8所示。

基于圖像與電話報(bào)警的數(shù)字家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是集成多種常用家居安防設(shè)備，有效整合數(shù)字家庭的多種資源，降低成本，提高安防系統(tǒng)穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與家庭網(wǎng)關(guān)互聯(lián)，作為數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的子系統(tǒng)之一是以后的研究方向。