羅　劍

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

基于3G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

羅劍

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

摘要：為滿足用戶在移動(dòng)、應(yīng)急或臨時(shí)場合下對(duì)目標(biāo)場所進(jìn)行監(jiān)控和管理，基于3G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了一套完整的移動(dòng)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有通過2G/3G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制、智能分析、自主向手機(jī)以短信和圖片方式報(bào)警等功能，并具有Zigbee無線傳輸能力，可用于控制近距離目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)以及不同目標(biāo)地報(bào)警圖片的傳輸。

關(guān)鍵詞：3G網(wǎng)絡(luò)；手機(jī)監(jiān)控；智能分析

傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控通常通過Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，擁有傳輸速度快和數(shù)據(jù)量大等優(yōu)勢，與此同時(shí)，信息需要通過Internet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為中間站傳輸和存儲(chǔ)，監(jiān)控視頻由ISP管理，對(duì)ISP后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)的依賴存在極大的安全隱患和隱私外泄的可能，且延時(shí)較大，帶寬不穩(wěn)定。

隨著手機(jī)等移動(dòng)通訊設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，通過3G視頻電話通道傳輸監(jiān)控圖像，安全性高，穩(wěn)定的64 kbps傳輸通道使圖像清晰流暢，監(jiān)控可以通過3G網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行視頻傳輸，視頻抓拍，并可以通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機(jī)，無需依賴任何ISP。端到端的視頻傳輸保證了視頻圖像數(shù)據(jù)的安全性，同時(shí)手機(jī)作為監(jiān)控終端，具有貼身化、個(gè)性化和即時(shí)信息傳輸?shù)膬?yōu)勢；因此，本文設(shè)計(jì)的3G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)能夠滿足用戶在移動(dòng)場景、應(yīng)急場景或臨時(shí)應(yīng)用場景下對(duì)家庭等場所進(jìn)行監(jiān)控和管理。

1智能監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為滿足普通家庭監(jiān)控需求，本系統(tǒng)主要解決2個(gè)方面問題：1)安全防范方面，保障整個(gè)居家范圍內(nèi)的安全，門窗區(qū)域通過攝像頭等，隨時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場情況，防止非法闖入，在事故發(fā)生時(shí)做到報(bào)警設(shè)備和攝像機(jī)視頻的聯(lián)動(dòng)，及時(shí)傳遞報(bào)警信息；2)成員監(jiān)控方面，全面了解留守在家里的老人和小孩的情況，對(duì)于突發(fā)事件還可以遠(yuǎn)程協(xié)助處理，無論上班或出差，都能夠隨時(shí)方便地了解家中狀況。

1.1主目標(biāo)控制器設(shè)計(jì)

主目標(biāo)控制器由SIMCOM5215控制器以及ARM控制器通過RS232實(shí)現(xiàn)通信，其總體框圖如圖1所示。

圖1　主目標(biāo)控制器總體框圖

SIMCOM5215具有WCDMA和GSM通信能力，利用AT COMMAND指令控制視頻輸入設(shè)備及其他外設(shè)和I/O口；Tms320DM365是系統(tǒng)的ARM主控制器，采用arm926內(nèi)核，Tms320DM365芯片具有多碼流編碼性能和高性能的智能加速引擎等，完成與SIMCOM5215的通信，智能運(yùn)行偵測、周界防范和視頻診斷等智能分析并且通過SPI與Ti2520進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；TI CC2520的內(nèi)核為8051，外連Zigbee/IEEE 802.15.4RF收發(fā)器，其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)率和低成本，可以嵌入各種設(shè)備，工作頻率為2.4 GHz，通信速率達(dá)250 kbps，它負(fù)責(zé)與其他Zigbee節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸以及與Tms320DM365的數(shù)據(jù)通信。

1.2目標(biāo)控制器從屬控制器設(shè)計(jì)

移動(dòng)設(shè)備目標(biāo)控制器從屬控制器，配合主控制器工作，它將其他節(jié)點(diǎn)的圖像傳輸至主控制器，經(jīng)主控制器發(fā)送至移動(dòng)設(shè)備終端(如手機(jī))，可放置在與主控制器100 m以內(nèi)的范圍控制周邊目標(biāo)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　從屬目標(biāo)控制器設(shè)計(jì)框圖

從屬控制器由MSP430F261X型號(hào)的超低功耗單片機(jī)以及帶Zigbee節(jié)點(diǎn)的TICC2530組成，MSP430單片機(jī)大部分時(shí)間處于待機(jī)或者休眠狀態(tài)，休眠電流僅0.1 μA，完全符合超低功耗的要求，可長期由電池供電，在收到拍照指令后，對(duì)攝像頭進(jìn)行設(shè)置，完成與攝像模塊的通信，再通過SPI總線傳輸給TICC2520，經(jīng)Zigbee天線發(fā)送至主目標(biāo)控制器。

2智能監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用雙CPU控制，主目標(biāo)控制器硬件由感光模塊、3G模塊、arm模塊、主電源模塊和Zigbee模塊5個(gè)部分組成。

2.1小系統(tǒng)外部及部分接口電路設(shè)計(jì)

1)時(shí)鐘電路。通過芯片內(nèi)部的反饋電路與外部25 MHz晶體振蕩器電路一起構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)鐘。

2)復(fù)位和看門狗電路。TMS320DM365的RSTN管腳為復(fù)位信號(hào)輸入管腳，需要的復(fù)位有效信號(hào)為低電平脈沖，脈沖寬度大于12個(gè)XIN24管腳輸入的晶振時(shí)鐘周期，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定，采用專用復(fù)位芯片MAX814產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。

3)供電電源電路。系統(tǒng)的供電均由外部VDC/DC轉(zhuǎn)換成CORE的數(shù)字1.35 V電源，I/O的數(shù)字3.3 V電源，DDR的數(shù)字1.8 V電源。

4)DDR拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。TMS320DM365 DDRC及接口符合DDR3SSTL-15/SSTL-18電平標(biāo)準(zhǔn)，采用獨(dú)的DC/DC為DDRC1.8 V電源管腳供電，DDRC采用16bit模式，DDRC與1片數(shù)據(jù)總線位寬為16 bit的DDR2相連。

5)視頻輸入接口電路。TMS320DM365中的視頻處理子系統(tǒng)(VPSS)有2個(gè)接口，分別為用于視頻捕獲的視頻前段(VPFE)輸入接口和用于圖像顯示的視頻后端(VPBE)輸出接口。OV7670圖像傳感設(shè)備為8位的RAW DATA數(shù)據(jù)格式，接TMS320DM365的VPFE接口D2-D9。

2.2SIM5215E通信方式

TMS320DM365與SIM5215E通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，TMS320DM365通過串口向3G模塊發(fā)送AT指令，并讀取串口回復(fù)的信息，再根據(jù)讀取的回復(fù)信息做出相應(yīng)的處理，比如從SD卡中讀取上一時(shí)刻剛儲(chǔ)存的圖象。

3結(jié)語

在科技發(fā)展迅速，技術(shù)革新日新月異的今天，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也憑借著科技進(jìn)步的春風(fēng)迅速發(fā)展。基于3G網(wǎng)絡(luò)的家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的IP監(jiān)控不同，其創(chuàng)造性地提供了3G視頻電話通道的監(jiān)控方式，該監(jiān)控方式的最大優(yōu)勢在于用戶隨時(shí)在線，一旦有警情，目標(biāo)控制端回自動(dòng)發(fā)送當(dāng)前圖片或自動(dòng)回?fù)茉O(shè)定的號(hào)碼。圖像傳輸具備防竊取功能，圖像資料且具備防篡改功能，但同時(shí)存在3G資費(fèi)的問題，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在于并非24 h傳輸視頻監(jiān)控，而是有判斷險(xiǎn)情的智能設(shè)備分析，一旦有警情發(fā)生即刻將抓拍圖片以彩信形式發(fā)送至移動(dòng)設(shè)備端，大大減少了流量記費(fèi)。隨著技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)成本下降，基于3G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)手機(jī)視頻監(jiān)控會(huì)成為無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的熱門選擇。

責(zé)任編輯李思文

Design of Intelligent Monitoring System for Mobile Device based on 3G Network

LUO Jian

(Shaanxi Energy Institute, Xianyang 712000, China)

Abstract:To meet the needs of users for monitoring and managing the target place in mobile, emergency or temporary situations, the system based on the 3G network was design with a complete set of the mobile equipment intelligent monitoring system, the system has passed 2G/3G network remote control, intelligent analysis, independent to hand machine to text messages and pictures and alarm functions, and with Zigbee wireless transmission capacity, it can be used to control the close target network and transmission of different target alarm pictures.

Key words:3G network, mobile phone monitoring, intelligent analysis

收稿日期：2014-12-04

作者簡介：羅劍(1979-)，男，工學(xué)碩士，講師，主要從事自動(dòng)化監(jiān)控等方面的研究。

中圖分類號(hào)：TN 99

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A