針對宿舍安全需求，遵循可靠性、獨立性、安全性、聯(lián)動性、擴展性、實用性、經(jīng)濟性的原則設計出了一個基于ARM的智能化公寓防盜防火報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Easyarm LM3S1138、RS232總線和多種傳感器，實現(xiàn)了異地控制和多終端網(wǎng)絡同步控制。經(jīng)測試表明，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了人體檢測、煙霧檢測、聲光報警、鍵盤密碼解警以及宿舍內(nèi)貴重物品進出情況記錄等功能，且具有電路設計簡單、可靠性高、人機交互友好和成本低的特點。

　　縱觀目前校園安防的現(xiàn)狀，無論高校還是中小學校都不容樂觀，學生在學校寢室里物品被盜以及學生使用電器不當引起火災，是高校管理中的一個“大問題”。隨著傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的調(diào)整發(fā)展，為學生公寓的現(xiàn)代化動態(tài)管理，提升學生公寓的居住安全性，把安全事故控制在最低限，解除學業(yè)生和學校的后顧之憂提供了可能。本文遵循可靠性、獨立性、安全性、聯(lián)動性、擴展性、實用性、經(jīng)濟性的原則設計出一個基于ARM的學生公寓智能安防測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由采集終端和異地集中控制終端兩部分組成，兩者通過RS232總線進行串行通信，可實現(xiàn)異地控制和多終端網(wǎng)絡同步控制，不僅具有人體檢測、煙霧檢測、聲光報警、鍵盤密碼解警、以及宿舍內(nèi)貴重物品進出情況記錄等功能，且具有電路設計簡單，可靠性高，針對性強，人機交互友好，成本低的特點。

　　1.智能安防系統(tǒng)組成及基本原理

　　本系統(tǒng)由多個宿舍監(jiān)控站和一個樓管站組成，示意圖如圖1所示。宿舍監(jiān)控站安裝在宿舍需要防范的部位，完成宿舍里不現(xiàn)探測區(qū)域內(nèi)的各種災情發(fā)生前的各種參數(shù)（如人體熱釋電紅外信號，火災煙霧濃度）等的可靠探測，并通過RS232總線傳輸?shù)綐枪苷?。樓管站設在值班區(qū)域，為方便查詢，存儲功能等，采用PC機實現(xiàn)，通過PC機上顯示的信息監(jiān)控各個宿舍，以便及時報警并通知管理員采取相應的措施。

圖1 系統(tǒng)示意圖

　　圖1 系統(tǒng)示意圖

　　宿舍監(jiān)控站由各種探測器、微處理器、聲光報警、顯示及接口電路組成，其框圖如圖2所示。采用人體探測器實現(xiàn)監(jiān)測人體非法侵入和人員進出信息：采用紅外探測器和煙霧傳感器實現(xiàn)火災現(xiàn)場信息的采集：采用磁傳感器實現(xiàn)監(jiān)測貴重物品移動信息。其工作流程如下：微處理器通過對數(shù)據(jù)采集模塊提供的信息，按照預先設定的程序處理和保存，同時將盜竊情況、火災情況實現(xiàn)聲光報警，并通過RS232接口發(fā)送到異地PC管理終端。

　　樓管站由主控計算機，通信接口芯片、監(jiān)控管理軟件、鋪設總線及電源組成。其T作過程為：樓管站通過主控計算機顯示的信息監(jiān)測宿舍監(jiān)控站的情況，當宿舍監(jiān)控站發(fā)來報警信息時對其進行保存和處理，并通知管理員采取必要的措施。

　　圖2 宿舍監(jiān)控站總體框圖

　　2 硬件電路設計

　　由于樓管站的功能主要由監(jiān)測管理軟件實現(xiàn)，因此系統(tǒng)的電路設計主要是宿舍監(jiān)控站的電路設計。

　　主控模塊：本系統(tǒng)采用基于ARM的Easyarm LM3S1138作為主控制模塊芯片，用于處理和保存數(shù)據(jù)采集模塊送來的信息。Easyarm LM3S1138［5］具有32位代碼指令、32位地址總線、34個中斷源、共64 KB單周期Flash、16 KB單周期SRAM、尋址范圍32位地址寬度，兩個同步串行端口（SSI）、3個完全可編程的串口、ADC以及多個GPIO．且具有豐富的內(nèi)部資源，其高性能的32位運算能力可以輕松控制整個系統(tǒng)，同時其低功耗、低成本符合應用環(huán)境，尤其是其具有豐富的中斷源為接收采集器的數(shù)據(jù)提供了很大的方便。

　　紅外探測模塊：采用E18-D80NK紅外避障傳感器，該模塊南門外紅外壁障、門內(nèi)紅外壁障兩個傳感器裝置并排組成。

　　當有人進入時，門外裝置先被遮住并檢測到信號，傳送低電平信號至主控芯片，門內(nèi)開關冉被遮住檢測到信號，傳送低電平門至主控芯片，當門內(nèi)、外兩側(cè)傳感器電平信號均消失后，即為該終端檢測到進入一人，若人離開房間，原理相反。

　　人體檢測模塊：主要采用DYP-ME003人體感應模塊，當人數(shù)紀錄為零時開啟該模塊電路。若有人進入感應范圍則輸出高電平，聲光模塊報警：若人進門之前通過鍵盤輸入正確密碼解鎖，聲光模塊停止報警，實現(xiàn)防盜功能。如若計數(shù)器為零且門開關電路為斷開時，該模塊輸出高電平，聲光模塊報警，實現(xiàn)門鎖提示功能。

　　煙霧檢測模塊：主要采用GH-312煙霧感應模塊，可以檢測到有害氣體和煙霧的產(chǎn)生。當室內(nèi)煙霧超出閾值時輸出高電平，由ARM處理使聲光模塊報警，實現(xiàn)防火功能。

　　貴重物品檢測模塊：該模塊采用SEN-65磁感應器，可檢測到貼有特定磁條的物體。當有人攜帶貼有磁性標簽的貴重物品離開房間時，磁感應裝置檢測到并向主控模塊發(fā)出高電平，控制器使報警系統(tǒng)工作，實現(xiàn)檢測貴重物品進出情況的功能。

　　通信模塊：系統(tǒng)通信模塊采用程控電阻通信協(xié)議，ARM和PC之間通過MAX232完成電平轉(zhuǎn)換。對安裝好的系統(tǒng)設置通信的基本參數(shù)，如表1所示。

　　表1基本參數(shù)取值

　　圖3 電路原理圖

　　3 軟件設計

　　本系統(tǒng)的軟件設計是采用C語言和IAR系統(tǒng)嵌入式Workbench 工具同實現(xiàn)的。WorkbenCh 工［6］具是一種用于開發(fā)應用各種不同日標處理器的靈活的集成環(huán)境。它提供了一個方便的窗口界面用于迅速的開發(fā)和調(diào)試。嵌入式Workbench支持多種不同的目標處理器，用戶用不同的日標處理器開發(fā)的工程（Projects）可以在工程的基礎上逐個規(guī)定日標工程。

　　3.1 宿舍監(jiān)控站的軟件設計

　　宿舍監(jiān)控站主要進行信息（人體探測器獲得的人體非法入侵信息和人員進出信息、用紅外探測器和煙霧傳感器捕捉到的現(xiàn)場火災信息、由磁傳感器捕捉到的貴重物品移動信息采集，數(shù)據(jù)采集的軟件流程如圖4所示。

　　圖4 數(shù)據(jù)采集軟件流程圖

　　3.2 樓管站的軟件設計

　　樓管站利用人機界面上顯示的各個宿舍監(jiān)控站上傳的信息來監(jiān)測各宿舍站的情況，利用串口實現(xiàn)與宿舍監(jiān)控站之間的數(shù)據(jù)傳輸，接收宿舍監(jiān)控站發(fā)來的報警信息，對其保存和處理，同時通知管理員采取必要的措施。樓管站數(shù)據(jù)處理的流程圖如圖5所示。

　　圖5 數(shù)據(jù)處理軟件流程圖

　　樓管站采用串口通信，利用PC上位機的人機界面實現(xiàn)對網(wǎng)絡中各報警系統(tǒng)安防狀態(tài)的實時查詢并顯示，并記錄安防情況以供查詢，其中人機界面是在VC開發(fā)環(huán)境［7］下開發(fā)的，如圖6所示。

　　圖6人機界面

　　4 系統(tǒng)實現(xiàn)及測試

　　該系統(tǒng)主要由室內(nèi)熱釋電傳感器及煙霧傳感器，紅外避障裝置，ARM控制器和PC電腦6部分組成。其中控制器部分置于門外右框架離地大約155 cm的地方，方便人員輸入密碼解鎖，兩個紅外避障傳感器則并排在右側(cè)門框兩側(cè)離地大約145 cm的地方，磁感應模塊置于門框右側(cè)離地120 cm的位置，房梁上放置室內(nèi)煙霧傳感器，左側(cè)門框離地160 cm的地方放置室內(nèi)熱釋電傳感器，主控器通過RS232總線與PC相連，實現(xiàn)異地監(jiān)控，系統(tǒng)安裝圖如圖7所示。然后對系統(tǒng)的功能和性能進行測試，具體結(jié)果如表2、3所示。

　　圖7 系統(tǒng)安裝圖

　　表2風、光對檢測角度的影響測試結(jié)果

　　測試結(jié)果表明：在有風、無風自然光條件下的最大平均檢測角度分別為70.2。和100.8。，平均最大檢測距離分別為5.5 m和7 m;而在無風情況下，強光對最大檢測角度及最大檢測距離影響均較大。

　　5 結(jié)束語

　　通過對系統(tǒng)功能與性能測試，結(jié)果表明本系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了人體檢測、聲光報警、密碼輸入解警、進出人員計數(shù)、最后人員出門時的鎖門提示、貴重物品出人檢測、網(wǎng)絡信息傳輸?shù)裙δ?，而且具有電路設計簡單、可靠性高、人機交互友好和成本低的特點，符合學生公寓智能化管理的需求，有助于提升學生公寓的安全性，解決學校和學生的后顧之憂。但是本系統(tǒng)還存在一些不足，如本系統(tǒng)采用有線傳輸，當有線網(wǎng)絡發(fā)生中斷時，采集的數(shù)據(jù)無法及時傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，不能及時報警，兇此系統(tǒng)還有待于繼續(xù)完善。

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