基于B_S结构的智能家居远程巡警监控系统的设计.pdf

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1、3 2基于B/S 结构的智能家居远程巡警监控系统的设计陈 辉1，陈 梅2，王东梅1，杜 静1，何东辉1，金 晶1，崔飞飞1(1西北师范大学物理与电子工程学院 甘肃兰州，7 3 0 0 7 0)(2兰州交通大学电子与信息工程学院 甘肃兰州，7 3 0 0 7 0)摘 要：针对现代办公、室内家居监控多目标的问题，结合Z i g B e e无线传输技术、智能车控制技术，构建了以B/S 模式为基础的W e b 服务器，设计了一种新的远程巡警监控系统。采用K B-2 0 4 数字视频监控录像采集卡，前端视频服务器配以花生壳的动态域名，实现系统的远程视频监视；以O U R S-I O T V 2 物联网创

2、新实验套件为开发平台，运用H t m l、J D B C 技术构建W e b 服务器，实现客户端用户只需使用I E 浏览器便能完成对家居移动小车的远程运动控制,同时在移动小车上装有B H 9 4 0 2 热释电红外传感模块，当模块检测出异常信号时，会在客户端浏览网页界面上即时显示“室内有人”等信息。关键词：数字视频监控卡；花生壳；智能车；热释电红外传感器；Z i g B e e；B/SAbstract:According to the modern office,indoor household monitoring multi-objective and combining ZigBee w

3、ireless transmis-sion technology,intelligent car control technology,building a Web server based on B/S mode as the foundation,design a new patrolpolice remote monitoring system.Employed KB-204 digital video surveillance video capture card,and at the front end video server matchwith peanut shells dyn

4、amic domain name,to realize the remote video surveillance system;with OURS-IOTV2 The Internet of thingsinnovation experimental components as a development platform,and used Html,JDBC technology building Web server,to realizecustomer end users just use IE browser can be completed with the mobile remo

5、te sports car control,at the same time in mobile car equippedwith BH9402 pyroelectric infrared sensor module,when the module to detect the abnormal signals,will be in the client to browse the webinterface instantly shows indoor someone and other information.Key words:digital video monitoring card;pe

6、anut shells;intelligent car;pyroelectric infrared sensors;ZigBee;B/S中图分类号：T P 7 3 2+.2 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 1-9 2 2 7(2 0 1 2)0 1-0 0 3 2-0 4收稿日期:2 0 1 1-0 9-2 8作者简介:陈辉(1 9 6 8-),男,山东曲阜人,高级实验师,主要研究方向为电路理论及应用,计算机测量与控制。0 引 言随着现代科技的进步、经济技术的发展，人们的生活节奏不断加快，在繁忙的工作之余，有时需要通过一个终端（P C 机或手机），远程了解自己办公室或家庭的状况，并根据实

7、时情况作出应对措施。借助于视频监控技术 1、智能车控制技术 2、传感器探测技术 3、Z i g B e e 无线传输技术、网络通信等技术，为解决这些方案提供了有利支撑。本文采用K B-2 0 4 数字视频监控录像采集卡（包括配套使用的摄像头）、O U R S-I O T V 2 物联网创新实验套件、B H 9 4 0 2 热释电红外传感模块、自制的移动小车，使用花生壳的动态域名解析服务，构建了以B/S 模式为基础的W e b 服务器，客户端用户使用I E浏览器，通过域名远程访问、控制的方式，设计了一种基于B/S结构的智能家居远程巡警监控系统。1 K B 2 0 4 K B 2 0 8 远程监视

8、系统1.1 系统网络结构K B 2 0 4 K B 2 0 8 数字视频监视系统提供两种网络访问方式，即客户端软件X N e t P l a y.e x e 访问和用I E 浏览器直接访问。根据网络结构的不同又分为局域网访问和广域网访问，如图1、图2 所示。图1 K B 2 0 4 K B 2 0 8 远程监视系统局域网网络结构图2 K B 2 0 4 K B 2 0 8 远程监视系统广域网网络结构局域网内，客户机要访问视频服务器，应正确使用网络中各机的实有I P 地址；广域网上，客户机要访问视频服务器，应使用域名（如c h e n h u i-j k.o i c p.n e t）。1.2 系

9、统主要功能（1）网络预览：预览网络硬盘录像机的监控图像；（2）基于B/S 结构的智能家居远程巡警监控系统的设计 陈 辉，等自动化与仪器仪表2 0 1 2 年第 1 期（总第 1 5 9 期）3 3客户端录像：将网络传送的压缩数据以文件形式保存到客户端的主机上；（3）云台控制：对网络硬盘录像机各监控通道所连接的云台及镜头进行控制；（4）开关控制：对网络硬盘录像机所连接的报警盒进行输出控制；（5）远程配置：通过网络实现对远程网络硬盘录像机的参数配置；（6）远程回放：通过网络回放硬盘录像机上已保存的文件；（7）远程调色：调整预览图像的亮度，对比度，饱和度，色调的值。1.3 系统界面说明系统分为显示区

10、域、右控制面板和下控制面板三部分，如图3 所示。显示区域:可显示1、4、8、9、1 2、1 6、2 5 通道图像。右控制面板：可以对预览声音、图像预览、录像、色彩、探头、云台等进行设置。下控制面板：可以进行多画面切换、系统设置、录像回放、抓拍、系统锁定、注销、退出等。图3 K B 2 0 4 K B 2 0 8 远程监视系统界面说明1.4 系统参数设置客户端用户必须首先配置好前端服务器，才能正常使用I E 浏览器访问系统。购买K B-2 0 4 数字视频监控录像采集卡（包括摄像头），公司就提供了相关硬件驱动程序以及服务器软件，安装驱动后将服务器软件整个拷贝到硬盘某盘符下，在图4 所示界面里，W

11、 e b 站点主目录：放置网页及控件的全路径，点击 浏览，选择摄像机监控系统目录里面的w w w r o o t文件夹（如D:W e b 服务器软件 w w w r o o t）;W e b 站点I P 地址：如果局域网访问，填上本机I P地址（如2 1 0.2 6.1 0 4.3），如果在广域网上访问，需填上域名（如花生壳的动态域名c h e n h u i-j k.o i c p.n e t）。图4 K B 2 0 4 K B 2 0 8 远程监视系统系统参数设置界面在广域网访问时，还要对路由器进行相关设置，有关端口设置如下：（1）8 0：H T T P 服务（广州地区改为8 0 8 0，

12、非广州地区保持默认值8 0）;（2）5 0 5 0-5 0 5 2：图像接收;（3）6 7 8 9：云台控制;（4）5 0 4 0：远程配置、状态信息、报警通讯;（5）7 0 5 0：用户登录校验，远程录像回放。1.5 花生壳花生壳是一套桌面式域名管理和动态域名解析（D D N S）等功能为一体的客户端软件，花生壳客户端向用户提供全方位的桌面式域名管理以及动态域名解析服务。本系统在O r a y 网站上申请了2 个免费域名，并激活花生壳服务，如图5 所示，使用“主机头名”法搭建了“一机两站”（在只有一个I P 地址服务器上，根据各自主机头名，分别访问自己W e b 站点下的主目录。）。图5 O

13、 r a y 网站申请的免费域名有些O r a y 用户，会遇到访问自己域名时，被解析到另外一个不知名的公网I P 地址，该I P 地址与本机I P 地址不对应，影响到花生壳的正常服务，这是受到了当地I S P运营商的N A T 技术转发。O r a y 提供了N A T 解决方案，可将个人免费服务升级为O r a y 旗舰、商业或专业服务级别，登陆至O r a y 网站进入 我的控制台 产品管理 花生壳管理 登陆线路设置（选择登陆至与您服务器当前接入的网络供应商相同的登陆线路）确定 即可。2 B/S 结构的智能家居远程巡警控制系统2.1 B/S(B r o w s e r/S e r v e

14、 r)模式构建W e b 服务器如图6 所示，B/S 在传统C/S 结构基础上，加了一层w e b服务器中间层。图6 B/S 模式的体系结构C/S 结构中的服务器就作为了数据库服务器，可安装数据库管理系统和创建数据库，它的任务是接受W e b服务器对数据库操作的请求，实现对数据库的查询、修改、更新等功能，再把运行结果提交给W e b 服务器；W e b 服务器的任务是接受用户的请求，执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过对等方式向数据库服务器提出数据处理申请，数据库处理申请完毕后，将数据处理结果提交给3 4W e b 服务器，由W e b 服务器传送回客户端（W e b 服务器既是浏览器

15、的服务器，又是数据库服务器的浏览器）；浏览器位于客户端，用来生成用户界面并向W e b服务器发送服务请求以及接受传回的主页文件。B/S 模式下远程控制系统的基本工作方式 4:（1）实时采集现场数据；（2）将数据传给W e b 服务器端W e b 应用程序；（3）应用程序将数据在网页上显示，并能定时对数据进行动态刷新；（4）对网页上表示受控对象进行操作，将数据传给相应程序执行相关操作。本系统服务器安装W i n d o w s 2 O O O S e r v e r，W e b 服务器安装W i n d o w s 2 O O O 的I I S，数据库服务器平台选择S Q LS e r v e

16、r 2 0 0 0,开发工具选用J a v a 语言。I I S 参数配置界面如图7 所示，I P 地址栏填入c h e n h u i-x j.o i c p.n e t 花生壳域名，网页文件放置在“主目录”相关路径下，“文档”启用d e f a u l t.h t m 默认文档。图7 远程巡警控制W e b 网站属性2.2 移动小车移动小车作为运动系统由电机控制和舵机控制两部分组成，控制车模前进或后退的是R S-3 8 0 S H 型直流电机，控制车模转向的是F U T A B A-S 3 0 1 0 型舵机，电机驱动芯片是L 2 9 8 N（控制电机速度、正反转）。图8 为小车电机控制电

17、路框图。图8 小车电机控制电路框图P W M 1、P W M 2 控制电机转速，I N 1 1、I N 1 2、I N 2 1、I N 2 2 控制正反转。系统通过串口指令让F P G A 输出P W M 信号，且其占空比可调 5。舵机控制选定舵机P W M 信号频率为5 0 H z，占空比固定在5%1 0%之间。直流电机P W M信号频率选定1 0 k H z，占空比在0%1 0 0%之间。当I N 1 1=1、I N 1 2=0，电机正转，当I N 1 1=0、I N 1 2=1，电机反转，转速随着P W M 信号占空比变化 6。2.3 O U R S-I O T V 2 物联网创新实验套

18、件图9为一个典型的物联网完整架构，包含传感层、网络层与通信层。图9 物联网完整架构物联网的传感层通过无线组网或现场总线实现对各种物理量的传感采集和反馈控制，数据通过网络汇聚到服务器，再由服务器通过I n t e r n e t 或3 G 网络实现广域的数据发布，与各种终端包括手机实现智能的交互与管理。套件提供了基本的传感器模块、无线传感网通信模块、嵌入式网关、计算机服务器参考软件等。无线传感网通信模块包含多个无线传感网通信节点及一个无线网络协调器。传感网主芯片采用T I 的C C 2 5 3 0实现，2.4 G 载频，棒状天线，可电池供电或直流电源供电。软件上，无线传感网通信节点运行T I Z

19、-S t a c k 协议栈，符合Z i g B e e 2 0 0 7 或Z i g B e e P R O 规范。嵌入式网关由C O R T E X-A 8 处理器O M A P 3 5 3 0 实现，O M A P 3 5 3 0 基于A R M C o r t e x-A 8 内核，性能四倍于A M R 9 芯片，提供了通用、多媒体和图形处理单芯片组合。软件上，基于W I N C E 6.0 操作系统，提供各个接口驱动程序。2.4 远程巡警控制系统图1 0 为利用O U R S-I O T V 2 实验套件开发的远程巡警控制系统数据上传下发流程图。图1 0 数据上传下发流程图服务器数据

20、上传下发平台负责将串口收到的数据按照事先定好的协议进行有效数据检索，服务器数据库动态修改且发送由用户点击网页上相应链接后所产生的命令标识符至c o n l.t x t 文件，服务器定时读取c o n l.t x t 并判断。如果是运动控制标识符则将数据写入服务器上指定的文件r u n c o n l.t x t 中，服务器上运动控制平台读此文件并通过串口将点击按钮代表的1 6进制命令标识符发送给移动小车，去执行相应的运动；如果是室内控制标识符，则直接通过串口下发到嵌入式网关，并写入c o n l.t x t 文件，基于B/S 结构的智能家居远程巡警监控系统的设计 陈 辉，等自动化与仪器仪表2

21、0 1 2 年第 1 期（总第 1 5 9 期）3 5再由嵌入式网关上的应用程序去执行相应的操作。嵌入式网关数据上传下发平台定时读c o n l.t x t，负责把串口收到的数据进行检索，并实时上传由热释电红外传感器通过网关数据采集平台采集来的数据。图1 1为系统功能图。图1 1 远程巡警控制系统功能图3 结 语本文设计的智能家居远程巡警监控系统，根据远程监视图像，通过网页浏览的方式控制家居移动小车的运动方向，小车上装有热释电红外传感模块，能实时检测室内是否有人，并将信息及时回传给所浏览的网页。根据需求，传感探测器还可更换其它的类别（如气体、温湿度、声音等等），同样能完成相应物理量的检测并回传

22、信息。若增加无线节点个数、传感器数量，系统硬件、软件稍加改动，还能完成对相关智能家居的远程控制。参考文献1 刘富强.数字视频监控系统开发及应用 M .北京:机械工业出版社,2 0 0 3.卓 晴,黄开胜,邵贝贝.学做智能车挑战“飞思卡尔”杯 M .北京:北京航空航天大学出版社,2 0 0 7.陈有卿,谢刚.新颖电子模块应用手册 M .北京:机械工业出版社,2 0 0 4.廖 俊.基于B/S 模式的远程监控系统的研究及软件实现 D .成都:西南交通大学,2 0 0 6.周立功.A R M&W i n C E 实验与实践基于S 3 C 2 4 1 0 M .北京:北京航空航天大学出版社,2 0 0

23、 7.陈素华,方 旭,司宏昌.基于A R M 和F P G A 的智能小车监控系统 J .现代电子技术,2 0 1 0,1 6(2 1):5 9-6 1 2 3 4 5 6（上接第3 1 页）符输出，当发送0-9 时是%d，此处特别注意，否则接到的是乱码）m _ s t r R d a t a+=s t r t e m p;/加入接收编辑框对应字符串（m _ s t r R d a t a 与编辑框I D 对应，修改其I D 时此处要做相应修改）U p d a t e D a t a(F A L S E);/更新编辑框内容3.2 单片机通信程序设计8 0 C 5 1 单片机的数据通信由串行口完

24、成，定时器T 1 作为波特率发生器，其波特率要与P C 机一致。数据的传送格式为1 位起始位、8 位数据位、作为地址/数据控制位的第9 位和1 位停止位。采用中断方式发送和接收数据，定时器T I 设置为工作模式2，串行口设置为工作方式3，由第9 位判断地址码或数据。当某台单片机与P C机发出的地址码一致时，就发出应答信号给P C 机，而其他单片机则不发应答信号，这样在某一时刻P C机只与一台单片机传输信息。这里给出8 0 5 1主程序完成串行口和中断的初始化后，则等待中断，以及单片机中断方式接收和发送数据的中断服务程序。（1）单片机串口初始化程序v o i d S e r i a l _ I

25、n i t(v o i d)R E N=1;R I =0;/接收中断软件清零T M O D =0 x 2 0;/定时器工作方式设定S C O N =0 x F C;/串口工作在方式3，允许接收P C O N =0 x 8 0;/波特率加倍T H 1 =0 x f 4;/初值T L 1 =0 x f 4;I E =0 X 9 0;/开C P U 中断，串口中断T R 1 =1;/启动定时器（2）单片机串口主程序v o i d m a i n()R E N=1;E A =1;E S =1;R I =0;S e r i a l _ I n i t();D a t a=S U B F/接收上位机发来的

26、数据 w h i l e(1);4 结 语本文通过对R S-4 8 5 多机通信系统的研究，设计了一种以P C 机作为主机，多个8 0 5 1 单片机作为从机的主从式多机通信系统。本系统采用主从分布式网络，通过自定义通信协议实现了系统通信功能。上位机通过标准串行接口C O M 口经R S 2 3 2/4 8 5 转换器将电平转换为R S-4 8 5 标准电平与下位机通信；下位单片机的串行信号通过M A X 4 8 5 芯片将T T L 电平转换为R S-4 8 5 标准电平实现网络通信。而且，小局域网多机通信在如食堂刷卡收费管理系统、汽车加油刷卡系统、电能运输秒表管理系统等领域应用广泛。因此，开展本领域的研究有较好的应用前景。参考文献 1 李 宁.基于P C 机和单片机主从式控制系统的设计 D .西安:西安理工大学,2 0 0 8,5.辛萌萌.R S-4 8 5 通信接口芯片的I C 设计与实现 D .大连:大连理工大学,2 0 0 7,1 2.陈光东,赵性初.单片微型计算机原理与接口技术.第2 版 M .武汉:华中科技大学出版社,2 0 0 4,1 5 6-1 6 4.李 宁.基于P C 机和单片机主从式控制系统的设计 D .西安:西安理工大学,2 0 0 8,5.2 3 4