基于物聯(lián)網(wǎng)的平安家居系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、蘇州xx學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（2012屆）課題：基于物聯(lián)網(wǎng)的平安家居系統(tǒng)姓名：xx學(xué)號(hào)：xx指導(dǎo)老師：xx系別：xx專業(yè)：xx班級(jí)：xx提交時(shí)間：摘 要隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平也逐漸提高。人們對(duì)居家舒適度提出要求的同時(shí)，也同時(shí)需求居家安全水平的提高。普通的安全防護(hù)系統(tǒng)因?yàn)槌杀据^高，應(yīng)用的難度大，覆蓋面窄的情況下。基于物聯(lián)網(wǎng)的家居安全系統(tǒng)呼之欲出。物聯(lián)網(wǎng)工程，被列為國家戰(zhàn)略，納入到第十二個(gè)五年規(guī)劃中?；谖锫?lián)網(wǎng)的平安家居系統(tǒng)，將系統(tǒng)的解決人們?cè)谧非蟾哔|(zhì)量生活中所遇到的安全問題。能夠充分利用無線射頻技術(shù)，無線傳感技術(shù)，紅外技術(shù)，基于wifi協(xié)議的無線傳輸技術(shù)等高新科技做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)

2、傳輸，實(shí)時(shí)處理的平安家居系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 傳感器 無線傳輸 煙霧檢測 節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)abstractwith the development of economy and society. the level of peoples life also come to increase. people not only put forward the comfort of the living,but also putforword the security of their house.because the price of ordinary security system is so h

3、igh . common security system because of high cost, the application of the difficult, narrow coverage of the case. based on things ready to come home security system. things work, is listed as a national strategy, into the twelfth five-year plan. peace of home-based system of things, to solve the sys

4、tem of quality of life of people in the pursuit of security problems encountered. to take full advantage of radio frequency technology, wireless sensor technology, infrared technology, wifi protocol based on other high-tech wireless transmission technology to achieve real-time monitoring, real-time

5、transmission, real-time processing of the safe home system.keywords：things of interent transducer wireless transmission smog test node operating system目 錄第一章 緒論51.1 物聯(lián)網(wǎng)概述51.2 物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用51.3 我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展51.4 平安家居系統(tǒng)概述6第二章 項(xiàng)目系統(tǒng)概述72.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)總要求72.1.2 軟件要求102.2 無線通信系統(tǒng)的發(fā)展與成熟112.2.1 3g/4g無線傳輸技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用112.2.2

6、無線射頻技術(shù)(rfid)122.2.3 藍(lán)牙、無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)與zigbee122.2.4 智能終端的廣泛應(yīng)用13第三章 硬件系統(tǒng)143. 1硬件系統(tǒng)概述143. 2 圖片獲取模塊143. 3 視頻錄制模塊163. 4 人體檢測模塊183. 5 煙霧檢測模塊193. 6 門禁控制模塊20第四章 煙霧檢測模塊的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)214.1 煙霧傳感器介紹214.2 煙霧檢測報(bào)警器設(shè)計(jì)思路224.2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)224.2.2 信號(hào)的發(fā)射部分234.2.3 接收處理部分24第五章 熱釋電紅外傳感器模塊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)255.1 熱釋電紅外傳感器255.2紅外熱釋電模塊的設(shè)計(jì)255.2.1 設(shè)計(jì)要求255.2.2

7、 傳感器及芯片255.2.3 紅外探測總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)265.2.4 紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)265.2.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)27結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31 第一章 緒論1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國的普及，中國國內(nèi)的網(wǎng)民數(shù)量激增，中國已經(jīng)成為世界上網(wǎng)民最多的國家，以電子商務(wù)為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懸苍絹碓酱?。同時(shí)，以通信技術(shù)、無線射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)的發(fā)展平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)正式登臺(tái)亮相。2009年11月3日，溫家寶總理在全國科學(xué)技術(shù)大會(huì)上的講話，著重強(qiáng)調(diào)說，全面發(fā)展無線傳感技術(shù)是我國必須爭取實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，屬于國家未來五大科技制高點(diǎn)之一，是重中之重。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被稱為

8、繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。目前多個(gè)國家都在花巨資進(jìn)行深入研究，物聯(lián)網(wǎng)是由多項(xiàng)信息技術(shù)融合而成的新型技術(shù)體系。射頻識(shí)別技術(shù)(rfid)、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(wsn)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用?？梢哉J(rèn)為，“物聯(lián)網(wǎng)”是指將各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻標(biāo)簽閱讀裝置、條碼與二維碼設(shè)備、全球定位系統(tǒng)和其它基于物一物通信模式的短距無線自組織網(wǎng)絡(luò)，通過各種接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié) 合起來而形成的一個(gè)巨大智能網(wǎng)絡(luò)。如果說互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了人與人之間的交流，那么物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對(duì)話，也可以實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的連接和交互。1.2 物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用物聯(lián)

9、網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)初步應(yīng)用到我們的日常生活中，以傳感器為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。下面的這個(gè)例子將帶著我們走進(jìn)智慧的物聯(lián)網(wǎng)世界。在上海國際工業(yè)博覽會(huì)中中國電信的網(wǎng)絡(luò)展區(qū)，人們看到在家中常見的煤氣表和電表，通過內(nèi)置的傳感器和rfid芯片，這些表中的數(shù)字信息，就可以集中在數(shù)據(jù)采集器中，然后通過3g網(wǎng)絡(luò)傳送至電信后臺(tái)系統(tǒng)。在現(xiàn)場展示的后臺(tái)系統(tǒng)中，現(xiàn)實(shí)不同編號(hào)的表，對(duì)應(yīng)著各個(gè)用戶的用電量、用煤氣量。城市自來水、電力、煤氣公司以后就不用再上門抄表了，對(duì)照每一用戶分表的固定編號(hào)，那一用戶的使用度量，在控制室的電腦屏幕上顯示的很清楚。同時(shí)，有關(guān)公司還可以根據(jù)客戶需求，提供增值服務(wù)，比如分析用電量的峰值、谷值等信息，

10、幫助有關(guān)公司和使用者，合理的使用電力，也能更加了解用戶的具體使用情況，做好節(jié)省水、電、液化氣的基礎(chǔ)工作。1.3 我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)基本搭建完成，由于涉及多個(gè)行業(yè)，行業(yè)間壁壘、標(biāo)準(zhǔn)等因素影響使得產(chǎn)業(yè)鏈成員間的協(xié)作程度不高，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的發(fā)展也存在不均衡性特點(diǎn)。1物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基本形成了由片設(shè)計(jì)制造、應(yīng)用設(shè)備制造、軟件及應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營等環(huán)節(jié)組成的業(yè)鏈。其中，應(yīng)用設(shè)備制造和系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)企業(yè)數(shù)量較多，而芯片設(shè)計(jì)制造、軟件應(yīng)用及開發(fā)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱，相關(guān)技術(shù)研發(fā)水平和標(biāo)準(zhǔn)制定工作比較落后，集成商多選擇的是國外軟件、芯片等產(chǎn)品。2產(chǎn)業(yè)鏈合作方面 我國物聯(lián)網(wǎng)

11、產(chǎn)業(yè)還需要產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)者來協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈各方的緊密合作，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展。我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)權(quán)之爭可以說已經(jīng)拉開了帷幕，主導(dǎo)權(quán)之爭帶來了一些互聯(lián)互通和相互之間市場進(jìn)入障礙等問題，雖然在短期內(nèi)不利于市場的發(fā)展壯大，但從長遠(yuǎn)來看，是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的必經(jīng)階段。3在各行業(yè)合作方面物聯(lián)網(wǎng)所涉及范圍之廣，其未來發(fā)展重任遠(yuǎn)不是一個(gè)企業(yè)或是一個(gè)行業(yè)能夠擔(dān)當(dāng)?shù)?。物?lián)網(wǎng)在城市公共安全、工業(yè)安全生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)控、智能交通、智能家居、公共衛(wèi)生、健康監(jiān)測等多個(gè)領(lǐng)域的廣泛用途也意味著需要各行各業(yè)的合力做多，跨行業(yè)之間的產(chǎn)業(yè)鏈合作成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然。1.4 平安家居系統(tǒng)概述平安家居系統(tǒng)就是通過一系列的技術(shù)設(shè)備和手段，實(shí)現(xiàn)智能

12、化的家庭管理。具體側(cè)重點(diǎn)是通過紅外傳感器、煙霧傳感器、視頻設(shè)備、門禁設(shè)備等關(guān)鍵的檢測設(shè)備結(jié)點(diǎn)，加上網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)、家庭主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等的一些關(guān)鍵技術(shù)的使用和研究，形成一整套自動(dòng)化的管理系統(tǒng)。形成事件報(bào)警、關(guān)鍵事件無線傳輸?shù)葢?yīng)用解決方案，解決當(dāng)前普通家庭所面臨的火災(zāi)，入室盜竊，管道泄漏等一系列的安全問題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的應(yīng)急處理，并同時(shí)通過無線傳輸技術(shù)將突發(fā)事件信息發(fā)送給用戶，滿足現(xiàn)階段大眾對(duì)平安家居的要求。第二章 項(xiàng)目系統(tǒng)概述2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)總要求 此項(xiàng)目的最終目的是：實(shí)現(xiàn)智能化的家庭安全防護(hù)。 家庭安全防護(hù)系統(tǒng)是保障居家安全的有效技術(shù)手段。近幾年來，隨著科技的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)的普及，尤其是無線識(shí)別技術(shù)

13、（rfid）、紅外傳感技術(shù)、無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，以一種智能化的居家安全系統(tǒng)勢(shì)必要取代傳統(tǒng)的家庭防盜網(wǎng)，同時(shí)也是火災(zāi)等緊急情況時(shí)家庭人員逃生的需要。智能化的家居安全系統(tǒng)需要有智能化的檢測與控制系統(tǒng)，并且要能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，這樣既可以保證家居智能化控制的需要，又能夠最低限度的降低突發(fā)危險(xiǎn)的損失程度。下面是基于物聯(lián)網(wǎng)的平安家居的效果圖：圖2.1 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)物模擬效果圖在這個(gè)系統(tǒng)的效果圖中，核心是以一臺(tái)搭載linux 操作系統(tǒng)的主機(jī)，內(nèi)嵌tinyos的節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)，該主機(jī)外置無線信號(hào)的發(fā)射路由。主要用于信號(hào)的收集和發(fā)射，對(duì)外部傳感器節(jié)點(diǎn)的控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一些簡單的應(yīng)急處理。模擬實(shí)例：比如：當(dāng)煙霧傳感

14、器檢測到煙霧，并將檢測的信號(hào)，發(fā)射給家中的主機(jī)，家中的主機(jī)接收到信號(hào)以后，一方面將此次煙霧報(bào)警的信號(hào)，通過3g信號(hào)傳輸?shù)街魅说闹悄芤苿?dòng)終端上，同時(shí)，自身在自己處理器的控制下，相繼要實(shí)現(xiàn)切斷家中重要電源（部分重要設(shè)備。如家庭主機(jī)，無線路由應(yīng)使用ups供電），控制家中的煙霧點(diǎn)的cmos相機(jī)，拍攝實(shí)時(shí)的畫面，通過zigbee協(xié)議，用無線信號(hào)發(fā)送到主人的移動(dòng)智能終端上，由主人決定是否要通知警方。系統(tǒng)流程如圖2.2：圖2.2 煙霧自動(dòng)檢測報(bào)警流程示意圖2.1.1 硬件要求1 供能裝置通常，傳感器節(jié)點(diǎn)使用電池供電，這使得節(jié)點(diǎn)更容易部署。一般來說，一個(gè)2000mah的電池理論上可以持續(xù)輸出10 ma的電流達(dá)

15、200小時(shí)。但實(shí)際上，由于電壓的變化、環(huán)境變化等多種因素，電池的容量并不能被完全利用。除了電池供電以外，節(jié)點(diǎn)也可以使用可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等。例如，在太陽光直射的情況下，一平方英寸的太陽能板能提供10 mw的電能；而在室內(nèi)開燈的情形下，一平方英寸的太陽能板能夠提供10100 mw的電能。因此白天收集的電能可以晚上工作。使用可再生能源的最關(guān)鍵的技術(shù)是如何儲(chǔ)存能量，一般有兩種技術(shù)。一種是使用充電電池，其主要優(yōu)點(diǎn)是自放電較少，電能利用會(huì)比較高，主要的缺點(diǎn)是充電的效率較低，且充電次數(shù)有限。另一種比較新的技術(shù)是使用超電容。超電容的主要優(yōu)點(diǎn)是充電效率高，充電次數(shù)可達(dá)100萬次，且不易受溫度、振動(dòng)等因

16、素的影響。例如明尼蘇達(dá)大學(xué)開發(fā)的twinstar平臺(tái)，利用太陽能板收集太陽能，利用超電容存儲(chǔ)電能，使用超電容存儲(chǔ)的最大挑戰(zhàn)是電容的自放電很大，尤其在接近滿電容的時(shí)候。因此，需要設(shè)計(jì)能量自適應(yīng)的機(jī)制以保證節(jié)點(diǎn)在兩次充電期間能夠正常的工作。2傳感器隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，有很多的傳感器可供節(jié)點(diǎn)平臺(tái)使用，有相對(duì)簡單的光傳感器、溫度傳感器、也有比較復(fù)雜的二氧化碳傳感器等。在基于物聯(lián)網(wǎng)的平安家居系統(tǒng)中，將使用到目前市場上常用的tca-10.0c鎂光1000萬像素cmos攝像機(jī)、紅外式跟蹤球形攝像機(jī)krt1801sl、mc14468離子型煙霧檢測報(bào)警芯片等。通常，處理器通過模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)兩種方式與傳感器進(jìn)

17、行交互?；谀M信號(hào)的傳感器為每一個(gè)測量的物理量輸出一個(gè)原始的模擬量，例如電壓。這些模擬量必須先被數(shù)字化才能被使用。因此這些傳感器需要外部的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及額外的校準(zhǔn)技術(shù)。而基于數(shù)字信號(hào)的傳感器本身提供了數(shù)字化的接口，因此處理器可以直接讀出感知信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，簡化了處理器與傳感器之間的交互。cmos相機(jī)，是用來進(jìn)行拍攝家中的現(xiàn)狀，并由主機(jī)實(shí)時(shí)保存主人離開家門后的家中實(shí)時(shí)圖像，用以作對(duì)比。主人也可以用自己的智能終端控制家中的主機(jī)，命令主機(jī)發(fā)送指令給cmos相機(jī)采集新的家中實(shí)時(shí)圖像，用以作對(duì)比。 ccd（電荷耦合器件），為防止高智商盜竊等危險(xiǎn)行為的發(fā)生，家中的視頻錄制將用一款性能更高，像素及

18、功耗更加合理化的ccd相機(jī)來完成。錄制完成的視頻將以錄像文件的形式，保存在主機(jī)硬盤中。紅外傳感器，紅外輻射俗稱紅外線，它是一種不可見光， 由于是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.761000 m。 工程上又把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分， 即近紅外、中紅外、 遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外。紅外輻射本質(zhì)上是一種熱輻射。任何物體，只要它的溫度高于絕對(duì)零度（273），就會(huì)向外部空間以紅外線的方式輻射能量，一個(gè)物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射這種形式來實(shí)現(xiàn)的。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量就越強(qiáng)。另一方面，紅外線被物體吸收后可以轉(zhuǎn)化成熱能。因此可是使用紅外傳

19、感器來測得房間內(nèi)的物體。本系統(tǒng)采用的是krt1801sl紅外式跟蹤球形攝像機(jī)，和紅外傳感器。它可以根據(jù)探測到的環(huán)境中紅外線數(shù)值的變化，鎖定入侵者的位置，并進(jìn)行跟蹤實(shí)時(shí)拍攝。煙霧傳感器，煙霧傳感器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。 它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場的作用下各自向正負(fù)電極移動(dòng)。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng)，電流，電壓就會(huì)有所

20、改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是無線發(fā)射器發(fā)出無線報(bào)警信號(hào)，通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)，將報(bào)警信息傳遞出去。本系統(tǒng)的煙霧檢測模塊采用的是mc14468離子式煙霧檢測報(bào)警芯片，該芯片探測靈敏度高，成本較低，適合于家庭安全防衛(wèi)的需要。3微處理器微處理器是無線傳感節(jié)點(diǎn)中負(fù)責(zé)計(jì)算的核心。目前，微處理器芯片同時(shí)也集成了內(nèi)存、閃存、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字i/o等。這些深度集成的特性使得它們非常適合在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。 功耗特性微處理器的功耗特性是一個(gè)十分關(guān)鍵的特性，決定了無線傳感網(wǎng)絡(luò)生命周期。傳感節(jié)點(diǎn)一般周期性的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理。在其他大部分的時(shí)間處于休眠狀態(tài)。因此，處理器睡眠狀態(tài)的功耗對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的生命周期

21、起著極為關(guān)鍵的作用。一般的微處理器的睡眠電流為150a。采用一節(jié)2000mah的電池為一個(gè)睡眠電流50a的處理器供電，在理想情況下，即使全程處于睡眠狀態(tài)，最多也只能工作4.5年；而對(duì)于1a的睡眠電流處理器，睡眠電流對(duì)其生命周期的影響是可以忽略不計(jì)的，其生命周期幾乎全部由電池自身放電以及處理器工作狀態(tài)的能耗決定。 喚醒時(shí)間處理器的另一個(gè)關(guān)鍵特性就是它的喚醒時(shí)間。有些處理器從睡眠狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)需要近10ms的時(shí)間，而有些處理器只需要6s的時(shí)間。喚醒時(shí)間越短，進(jìn)行狀態(tài)切換的速度就越快。喚醒時(shí)間短的處理器能充分利用小段的非活躍狀態(tài)，使得節(jié)點(diǎn)在這些狀態(tài)也能進(jìn)入睡眠狀態(tài)，進(jìn)一步節(jié)省能耗。 供電電壓傳統(tǒng)的

22、低功率處理器僅能在2.7v3.0v的電壓范圍內(nèi)正常工作，而目前新一代的低功耗處理器能在1.8v3.0v的電壓范圍內(nèi)正常工作。這能極大地延長節(jié)點(diǎn)的生命周期。以常見的aa堿性電池為例，如果處理器僅能在2.7v3v的電壓范圍內(nèi)正常工作，則節(jié)點(diǎn)能工作300h；如果處理器能在1.8v3v的電壓范圍內(nèi)正常工作，則節(jié)點(diǎn)能工作680h。運(yùn)算速度在傳感網(wǎng)絡(luò)中，微處理器的主要工作是運(yùn)行通信協(xié)議、和傳感器交互、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等。其中大部分的操作對(duì)處理器速度并沒有很高的要求。目前大部分處理器的cpu主頻一般是08mhz。 內(nèi)存大小通常在節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的程序?qū)?shù)據(jù)存在內(nèi)存（ram）上，而將程序代碼存在閃存（flash）上。內(nèi)

23、存是易失性的，內(nèi)存里的數(shù)據(jù)在斷電后就會(huì)丟失；而閃存是非易失性的，數(shù)據(jù)在斷電以后還保存著。4智能終端智能終端，是隨著主人的移動(dòng)而移動(dòng)的，主人利用智能終端可以實(shí)時(shí)的了解當(dāng)前家中的信息。如有異常，立即處理。智能終端已經(jīng)從最早的個(gè)人計(jì)算機(jī)、pda發(fā)展到現(xiàn)在的種類繁多的、功能強(qiáng)大的多信息設(shè)備的集合。個(gè)人計(jì)算機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)從本重的商業(yè)計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天的高性能便攜式計(jì)算機(jī)，在人們的日常生活中扮演者重要的角色，既能用來高效的工作，又能用來游戲娛樂，是目前應(yīng)用較為廣泛的智能設(shè)備之一。一般來說，個(gè)人計(jì)算機(jī)在機(jī)型上分為桌面型計(jì)算機(jī)（臺(tái)式機(jī)）與筆記本電腦兩大類；在系統(tǒng)上分為國際商用機(jī)器公司（ibm）的ibm pc/a

24、t系統(tǒng)和蘋果公司所開發(fā)的麥金塔系統(tǒng)（mac）兩大類。操作系統(tǒng)是個(gè)人計(jì)算機(jī)最基礎(chǔ)的軟件，是用戶和計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備之間的接口，其作用是管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，使用戶更方便的使用計(jì)算機(jī)，以提高計(jì)算機(jī)的利用率和可操作性。目前個(gè)人計(jì)算機(jī)常見的操作系統(tǒng)有dos、windows、 linux等。個(gè)人數(shù)字助理（pda），pda是個(gè)人數(shù)字助理。這種手持設(shè)備集中了計(jì)算、電話、傳真和網(wǎng)絡(luò)等多種功能。它不僅可以用來管理個(gè)人信息。還可以瀏覽網(wǎng)頁，收發(fā)電子郵件、發(fā)傳真、甚至還可以當(dāng)成手機(jī)來使用。2.1.2 軟件要求作為傳感器節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)的核心，節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)向上層應(yīng)用程序提供硬件驅(qū)動(dòng)、資源管理、任務(wù)調(diào)度以及編程接口等。節(jié)點(diǎn)操

25、作系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：其硬件平臺(tái)資源極其有限。圖2.3為節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)tinyos、mos與其他已有操作系統(tǒng)的對(duì)比。其中橫軸表示操作系統(tǒng)占用的數(shù)據(jù)內(nèi)存的大小，縱軸表示操作系統(tǒng)占用的程序的大小。由此可以看出，節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)是及其微型化的。這有別于傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，如圖2.3所示。圖2.3 節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)tinyos、mos的數(shù)據(jù)對(duì)比linux、mach；也有別于傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)，如palmos,uclinux。tinyos是目前無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域使用最為廣泛的操作系統(tǒng)。tinyos使用nesc語言編寫，基于tinyos的應(yīng)用程序也使用nesc語言編寫。nesc語言是專門為資源及其有

26、限，硬件平臺(tái)多樣化的傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的開發(fā)語言。nesc借鑒了傳統(tǒng)的c語言的一部分重要特性，如變量聲明，函數(shù)定義等，同時(shí)也賦予了自己特性。2.2 無線通信系統(tǒng)的發(fā)展與成熟2.2.1 3g/4g無線傳輸技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用在3g網(wǎng)路中，數(shù)據(jù)的傳輸首先是多元的，視頻信息、數(shù)據(jù)流、音樂電影等多媒體數(shù)據(jù)都可以輕松、高質(zhì)量的完成傳輸；其次是傳輸?shù)募磿r(shí)性，無論從室內(nèi)相對(duì)固定環(huán)境下地2mb/s的傳輸速率，還是室外快速移動(dòng)環(huán)境下的144kb/s的傳輸速率，中小數(shù)據(jù)都可以完成及時(shí)且完整的傳輸；在全面的基站覆蓋率下，信息的地域性也可以很好的解決，尤其是對(duì)于一些很難建立起wifi等無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的惡劣環(huán)境下，利用手機(jī)信號(hào)

27、傳輸是很好的選擇?？梢哉f，3g技術(shù)解決了現(xiàn)實(shí)的各種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)對(duì)信息要求越來越多、越來越快、越來越廣的難題，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)提供了重要的技術(shù)支撐。所謂移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，就是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)兩者結(jié)合起來，成為一體。相對(duì)于前兩代移動(dòng)通信服務(wù)，利用在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的提升，3g能夠提供包括網(wǎng)頁瀏覽、視頻會(huì)議、電子商務(wù)、節(jié)目電視直播等多種原來只存在于互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用服務(wù)。對(duì)于未來的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展龐大的3g用戶群是不可或缺的，而且3g的許多便捷服務(wù)更是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)最基本的平臺(tái)。4g，就在3g通信技術(shù)正處于醞釀之中時(shí)，更高的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研發(fā)。因此在人們期待第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)所帶來的優(yōu)質(zhì)服務(wù)的同時(shí)，第四代移動(dòng)

28、通信系統(tǒng)的最新技術(shù)也在實(shí)驗(yàn)室悄然進(jìn)行當(dāng)中。那么到底什么是4g通信呢？4g是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡稱，是集3g與wlan于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。 4g系統(tǒng)能夠以100mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4g與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4g可以在dsl和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。 很明顯，4g有著不可比擬的優(yōu)越性。很顯

29、然，在移動(dòng)技術(shù)發(fā)展迅速的今天，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展一定擁有高效高速的無線通信保障。 2.2.2 無線射頻技術(shù)(rfid)無線射頻識(shí)別技術(shù)（rfid）是利用射頻信號(hào)或空間耦合（電感或電磁耦合）的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體或商品的自動(dòng)識(shí)別?，F(xiàn)階段，在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，以無線射頻技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是應(yīng)用最廣泛，也是最成熟的一個(gè)部分。當(dāng)然，這種技術(shù)也可以應(yīng)用于小區(qū)家庭的防入侵報(bào)警系統(tǒng)。目前，各大小區(qū)的門禁系統(tǒng)就是一個(gè)很好的應(yīng)用。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的rfid系統(tǒng)，包括rfid標(biāo)簽、讀寫器和數(shù)據(jù)庫組成。射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。利用無線電波進(jìn)行雙向通信的一種自動(dòng)

30、識(shí)別技術(shù)，完成識(shí)別工作時(shí)無需人工干預(yù)，適于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化且不易損壞，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻卡，操作快捷方便。rfid標(biāo)簽由天線和芯片構(gòu)成，每個(gè)標(biāo)簽中具有唯一的產(chǎn)品信息代碼，附在被標(biāo)識(shí)的物體上。當(dāng)天線在芯片的作用下，形成感應(yīng)電流，觸發(fā)系統(tǒng)啟動(dòng)工作。無線射頻技術(shù)在此系統(tǒng)中集中體現(xiàn)于門禁系統(tǒng)的識(shí)別與控制，以物聯(lián)網(wǎng)為核心的家居需要無線射頻技術(shù)。 2.2.3 藍(lán)牙、無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)與zigbee藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、pda、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的

31、通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4ghz ism（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1mbps。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)和協(xié)議，隨著手機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)和移動(dòng)辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用，人們逐漸提出附件幾米范圍內(nèi)的個(gè)人操作空間（personal operating spacepos）設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的需求。個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（pan）和無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（wpan）在這個(gè)背景下產(chǎn)生。ieee802.15工作組主要致力于個(gè)人區(qū)

32、域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，它的任務(wù)組tg4制定ieee802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，主要考慮低速無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（lr-wpan）應(yīng)用問題。與wlan相比，lr-wpan只需很少的設(shè)備，甚至不需要基礎(chǔ)設(shè)施。zigbee，zigbee是一種面向自動(dòng)控制的低速、低功耗、低價(jià)格的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。zigbee的通信速率要求低于藍(lán)牙，但要求用電池供電，在不跟換電池的情況下可連續(xù)工作幾個(gè)月。甚至幾年。同時(shí)，zigbee網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)數(shù)量、覆蓋規(guī)模比藍(lán)牙技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)大的多。zigbee無線設(shè)備工作在公共頻道，在2.4ghz時(shí)傳輸速率為250kbps，在915mbps時(shí)，傳輸速率為40kbps。zigbee的傳輸距離為1075米

33、。zigbee適應(yīng)于數(shù)據(jù)采集與控制的點(diǎn)多，數(shù)據(jù)傳輸量不大、覆蓋面廣、造價(jià)低的應(yīng)用領(lǐng)域，在家庭網(wǎng)絡(luò)、安全監(jiān)控、工業(yè)控制等方面展現(xiàn)了重要的應(yīng)用前景。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐模塊就是無線傳輸模塊，在基于zigbee協(xié)議的無線數(shù)據(jù)傳輸與通信是前提和保障。 2.2.4 智能終端的廣泛應(yīng)用智能手機(jī)（smartphone)，是指“像個(gè)人電腦一樣，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，可以由用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務(wù)商提供的程序，通過此類程序來不斷對(duì)手機(jī)的功能進(jìn)行擴(kuò)充，并可以通過移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)接入的這樣一類手機(jī)的總稱”。平板電腦（英文：tablet personal computer，簡稱tablet pc、fla

34、t pc、tablet、slates），是一種小型、方便攜帶的個(gè)人電腦，以觸摸屏作為基本的輸入設(shè)備。它擁有的觸摸屏（也稱為數(shù)位板技術(shù)）允許用戶通過觸控筆或數(shù)字筆來進(jìn)行作業(yè)而不是傳統(tǒng)的鍵盤或鼠標(biāo)。用戶可以通過內(nèi)建的手寫識(shí)別、屏幕上的軟鍵盤、語音識(shí)別或者一個(gè)真正的鍵盤（如果該機(jī)型配備的話）。平板電腦的主要特點(diǎn)是顯示器可以隨意旋轉(zhuǎn)，一般采用小于10.4英寸的液晶屏幕，并且都是帶有觸摸識(shí)別的液晶屏，可以用電磁感應(yīng)筆手寫輸入。平板式電腦集移動(dòng)商務(wù)、移動(dòng)通信和移動(dòng)娛樂為一體，具有手寫識(shí)別和無線網(wǎng)絡(luò)通信功能，被稱為筆記本電腦的終結(jié)者。 平板電腦按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大致可分為兩種類型，即集成鍵盤的“可變式平板電腦”和可

35、外接鍵盤的“純平板電腦”。平板式電腦本身內(nèi)建了一些新的應(yīng)用軟件，用戶只要在屏幕上書寫，即可將文字或手繪圖形輸入計(jì)算機(jī)。第三章 硬件系統(tǒng)3. 1硬件系統(tǒng)概述在整個(gè)系統(tǒng)中，各環(huán)節(jié)在自己的分支中應(yīng)該是一個(gè)獨(dú)立的部分，在整個(gè)系統(tǒng)中協(xié)作工作的不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。整體的硬件系統(tǒng)如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)模擬框圖系統(tǒng)中的各個(gè)模塊是獨(dú)立的整體，例如紅外傳感器執(zhí)行自己的任務(wù)，對(duì)整個(gè)房間進(jìn)行不間斷的紅外探測；煙霧傳感器的任務(wù)是檢測房間內(nèi)的可燃性氣的、煙霧是否處于安全值范圍內(nèi)，cmos相機(jī)設(shè)置的目的是實(shí)時(shí)記錄房間內(nèi)的動(dòng)態(tài)影像。門禁系統(tǒng)的目的是阻斷非法入侵。但是整個(gè)又需要有機(jī)的統(tǒng)一，才能真正發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的效果。

36、當(dāng)門禁系統(tǒng)檢測到非法入侵時(shí)，門禁系統(tǒng)將入侵信號(hào)通過zigbee傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)，主機(jī)通過處理命令，紅外傳感器探測入侵著的位置，并判斷入侵的類型，排斥誤報(bào)警。系統(tǒng)同時(shí)命令cmos相機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像采集，采集到的圖像數(shù)據(jù)，通過wifi傳輸?shù)街鳈C(jī)中，主機(jī)通過移動(dòng)3g技術(shù)，將實(shí)時(shí)的圖像信息傳輸?shù)街魅说闹悄苁謾C(jī)中。有主人做進(jìn)一步的判斷。3. 2 圖片獲取模塊在圖片獲取模塊中，cmos相機(jī)的主要任務(wù)就是不間斷的進(jìn)行圖片的獲取、處理與實(shí)時(shí)傳輸,圖3.2為圖片獲取模塊的基本設(shè)計(jì)思路構(gòu)圖：圖3.2 煙霧處理模塊示意圖cmos圖像傳感器cmos圖像傳感器可通過cmos技術(shù)將像素陣列與外圍支持電路(如圖像傳感器核心、

37、單一時(shí)鐘、所有的時(shí)序邏輯、可編程功能和ad轉(zhuǎn)換器)集成在同一塊芯片上。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用ccd。隨著cmos 傳感器技術(shù)的發(fā)展，cmos的品質(zhì)已經(jīng)達(dá)到ccd相當(dāng)?shù)乃?。而監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的普及，也面臨著降低本錢的壓力。低本錢的cmos取代ccd在監(jiān)控系統(tǒng)上應(yīng)用的趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯。此研究中為提高像素質(zhì)量，才用市面上較為高效的1000萬像素的tucsen品牌的cmos相機(jī)。如下表1，是1000萬像素的cmos相機(jī)的參數(shù)。表3.1 1000萬cmos攝像頭技術(shù)指標(biāo)tca-10.0c 1000萬cmos攝像頭技術(shù)指標(biāo)傳感器廠商鎂光（美國）傳感器類型mt9n001傳感器尺寸1/2.3英寸像素點(diǎn)1.67

38、微米*1.67微米分辨率3856h*2764v濾光片rgb bayer鏡頭接口c/cs接口最大幀率3幀每秒（3856*2764）rgb位數(shù)8位曝光控制手動(dòng)/自動(dòng)曝光時(shí)間1毫秒-0.3秒白平衡自動(dòng)/手動(dòng)掃描模式逐行快門電子滾動(dòng)快門靈敏度0.44v/lux秒(550nm)音噪比40.5db在圖像處理模塊中，整個(gè)系統(tǒng)的工作應(yīng)該是一個(gè)有機(jī)的整體：具體效果的實(shí)現(xiàn)如下：1、在主人離開住宅之前，由主人手動(dòng)命令各個(gè)cmos相機(jī)采集家中的實(shí)時(shí)圖像，并將圖像通過無線信號(hào)傳輸?shù)郊彝ブ鳈C(jī)中，由家庭主機(jī)進(jìn)行保存。此過程中才用無線wifi協(xié)議傳輸。2、當(dāng)主機(jī)接收到cmos相機(jī)的第一次采集的圖像的時(shí)，會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行一系類的分

39、析，分析圖像的像素值及不同區(qū)域的像素值及色彩位數(shù)；此刻主機(jī)將進(jìn)入一天的正式工作中，在此過程中，因?yàn)闀?huì)受到外部天氣的變化，會(huì)影響到房間內(nèi)的色彩的改變，進(jìn)而會(huì)改變圖像的像素值和色彩位數(shù)。因此，為了克服這個(gè)弊端，家庭主機(jī)會(huì)每隔一段時(shí)間命令cmos相機(jī)采集最近的實(shí)時(shí)圖像發(fā)送給主機(jī)保存。3、倘若在監(jiān)控的過程中，有可疑人員或物體進(jìn)入住戶家中，進(jìn)入cmos鏡頭的像素值及色彩位數(shù)值會(huì)發(fā)生變化，感應(yīng)芯片會(huì)命令cmos相機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行拍照，拍得的圖像將直接傳送給家庭主機(jī)，家庭主機(jī)將會(huì)用該圖像與最近一次采集的實(shí)時(shí)圖像做像素及色彩位數(shù)的對(duì)比，倘若在安全值范圍之內(nèi)，家庭主機(jī)將會(huì)放棄將信息傳輸給主人的智能終端，并命令cmo

40、s相機(jī)，進(jìn)行繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)拍攝；圖3.3 krti1801sl紅外式跟蹤球形攝像機(jī)倘若像素和色彩位數(shù)值不在安全值范圍之內(nèi)，家庭主機(jī)系統(tǒng)將立即將圖像通過3g技術(shù)傳輸?shù)街魅说闹悄芙K端上，有主人做出判斷，是否需要通知警方，如果需要，則通知警方，如果不需要，則主人可以使用自己手上的智能終端，控制命令家中的主機(jī)，命令家中的傳感器繼續(xù)正常的工作。3. 3 視頻錄制模塊視頻錄制模塊最重要的目的是實(shí)時(shí)記錄家里的影像信息，作為視頻數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，這樣能夠方便主人在緊急情況下或者發(fā)生盜竊等特殊事件以后，作為警方偵查的依據(jù)。視頻錄制的基本結(jié)構(gòu)主要有：一臺(tái)或幾臺(tái)像素較高的cmos攝像頭，攝像頭自帶的紅外傳感

41、器，攝像頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)板塊，計(jì)算機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備。在整個(gè)工作的環(huán)境中，攝像頭會(huì)不間斷的對(duì)房間內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行攝像，攝像的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線保存在計(jì)算的硬盤存儲(chǔ)器中。當(dāng)有不明物體非法侵入到房間時(shí)，攝像頭自帶的紅外傳感器，能夠自動(dòng)識(shí)別侵入物體的方位，通過處理器結(jié)合房間的大小、高低、遠(yuǎn)近等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，驅(qū)動(dòng)攝像頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊改變攝像頭的角度，使得攝像頭的鏡頭不斷地跟蹤不明侵入物體，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的記錄。本試驗(yàn)中采用的是：紅外式跟蹤球形攝像機(jī)。名稱：紅外式跟蹤球形攝像機(jī)（圖3.3）型號(hào)：krti1801sl osd中英文菜單，內(nèi)置國標(biāo)一二級(jí)漢字庫（gb2312）; 跟蹤速度、靈敏度、區(qū)域范圍、目標(biāo)放大倍數(shù)、目標(biāo)丟失后動(dòng)作等

42、參數(shù)可設(shè)； 定時(shí)自動(dòng)激活功能，可設(shè)定和調(diào)用預(yù)置點(diǎn)、花樣掃描、區(qū)域掃描和顯示區(qū)域等; 一體化集成設(shè)計(jì)，機(jī)芯運(yùn)動(dòng)部分采用全金屬結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高； 基于圖像識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)搜尋并跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)； 集成高速dsp圖像處理模塊，跟蹤速度快且平穩(wěn)； 采用了先進(jìn)的反射型紅外燈，發(fā)熱低、耗電少并且亮度高； 可設(shè)256個(gè)高精度預(yù)置點(diǎn)； 水平360連續(xù)旋轉(zhuǎn)，無監(jiān)視盲區(qū)； 垂直90范圍轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)180后連續(xù)監(jiān)視； 兼容多種控制協(xié)議、波特率可調(diào)； 具有報(bào)警輸入、繼電器輸出和密碼保護(hù)功能； 外殼是采用沖壓的鋁合金外殼，同時(shí)透明罩采用的光學(xué)鍍膜防暴加硬透明罩，鍍膜具有增加透光率和防塵防靜電作用； 表3.2 krt

43、i1801sl紅外式跟蹤球形攝像機(jī)的技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)krti1801sl-xx(外型)krti2201n-xxkrti2301n-xxkrti2601n-xxkrti2701sl-xx信號(hào)制式pal/ntsc（可選）產(chǎn)品型號(hào)krti1801sl-xx(外型)krti2201n-xxkrti2301n-xxkrti2601n-xxkrti2701sl-xx圖像傳感器1/4英寸彩色ccd水平解析度480線/540線視頻輸出1.00.2vpps/n信噪比大于50分貝最低照度1lux/0.1lux0.01lux0.01lux0.01lux1lux/0.1lux白平衡自動(dòng)/手動(dòng)增益控制自動(dòng)/手動(dòng)背光補(bǔ)償

44、自動(dòng)/手動(dòng)鏡頭f1.4-f3.0f=4.1-73.8mmf1.6-f3.8f=4-88mmf1.7-f3.7f=3.6-82.8mmf1.6-f3.8f=3.5-91mmf1.5-f3.6f=3.25-88mm光學(xué)變焦倍數(shù)18x22x23x26x27x數(shù)字變焦倍數(shù)12x8x8x12x10x旋轉(zhuǎn)速度水平0.05400/s；垂直0.03240/s旋轉(zhuǎn)角度水平0360連續(xù)旋轉(zhuǎn)；垂直-592帶自動(dòng)翻轉(zhuǎn)預(yù)置點(diǎn)256個(gè)自動(dòng)巡航0-30號(hào)預(yù)置點(diǎn)順序切換花樣掃描4條花樣掃描路線區(qū)域設(shè)置8個(gè)控制方式rs485總線控制地址碼范圍0-255輸入電壓24vac功耗20w（加熱器關(guān)閉）/50w(加熱器開啟） 工作溫度-

45、4070因?yàn)檫@一款攝像頭采用比較先進(jìn)的反射型紅外燈，發(fā)光芯子首先把光發(fā)射到后面的反射鏡后再到前面的可控制光源。相比傳統(tǒng)的紅外燈可控光源更多,亮度也更高。而且這一款攝像機(jī)在工作的過程中具有較大的光學(xué)變焦倍數(shù)和數(shù)字變焦倍數(shù)，因此，采用這一款攝像頭作為拍攝的主體設(shè)備是比較非常合適的。3. 4 人體檢測模塊圖3.4 熱釋電紅外傳感器紅外輻射探測器（圖3.4），在自然界，任何高于絕對(duì)溫度（- 273度）時(shí)物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。 根據(jù)這一特性可知，人體也是一個(gè)熱體，人體都有恒定的體溫，一般在36-37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長

46、7-10微米左右的紅外線，根據(jù)這一特性，可以制造出相應(yīng)的波段敏感的紅外傳感器探測人體的存在。 圖3.5 紅外傳感器內(nèi)部電路圖根據(jù)被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10微米左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10微米左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生檢測信號(hào)。 目前該方法因成本低廉，可應(yīng)用技術(shù)成熟，在安防報(bào)警等人體檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學(xué)濾鏡、場效應(yīng)管、紅外感應(yīng)源(熱釋電元件)、偏置電阻、emi電容等元器件組成，其內(nèi)部電

47、路框圖。如圖3.5所示。熱釋電傳感器利用熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。當(dāng)傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有t的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓v。當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，t=0，傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生t，則有信號(hào)輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動(dòng)，q隨著空氣電離消失，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。由于傳感器的探測角度和距離的限制，通常會(huì)通過增加菲涅耳透鏡，把紅外光線分成可見區(qū)和盲區(qū)，同時(shí)又有聚焦的作用，使熱釋電人體紅外傳感器 （pir） 靈敏度大大增加，可以提高傳感器的靈敏度。 圖

48、3.6 紅外探測器的工作原理熱釋電紅外傳感器內(nèi)部的熱釋電晶體具有極化現(xiàn)象，并且隨溫度的變化而變化。當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測器上時(shí)，熱釋電晶體溫度不變，晶體對(duì)外呈電中性，探測器沒有電信號(hào)輸出，因而恒定的紅外輻射不能被檢測到。當(dāng)交變的紅外線照射到晶體表面時(shí)，晶體溫度迅速變化，這時(shí)才發(fā)生電荷的變化，從而形成一個(gè)明顯的外電場，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)，如圖3.6。由于熱釋電晶體輸出的是電荷信號(hào)，不能直接使用，需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式，該電阻阻抗高達(dá)10000兆歐，故引入n溝道結(jié)型場效應(yīng)管接成共漏形式(即源極跟隨器)來完成阻抗變換。報(bào)警電路中通常采用雙探測元熱釋電紅外傳感器。3. 5 煙霧檢測模塊圖

49、3.7 煙霧事故處理流程圖圖3.7為煙霧檢測模塊的示意圖，整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行在下面的調(diào)試部分做詳解3. 6 門禁控制模塊門禁系統(tǒng)是最近幾年才在國內(nèi)廣泛應(yīng)用的又一高科技安全設(shè)施之一，現(xiàn)已成為現(xiàn)代建筑的智能化標(biāo)志之一。得益于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)的結(jié)合，形成智能化的門禁系統(tǒng)是今后門禁發(fā)展的必然趨勢(shì)。在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天門禁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。門禁系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。在越來越注重商業(yè)情報(bào)和安全的今天，對(duì)進(jìn)出一些重要機(jī)關(guān)、科研實(shí)驗(yàn)室、檔案館、以及關(guān)系到國計(jì)民生的公用事業(yè)單位的控制中心、民航機(jī)場等場所的工作人員

50、，給予進(jìn)出授權(quán)控制。它在工作環(huán)境安全、人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用?；竟δ埽撼墒斓拈T禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本功能： 對(duì)通道進(jìn)出權(quán)限的管理 進(jìn)出通道的權(quán)限 （就是對(duì)每個(gè)通道設(shè)置哪些人可以進(jìn)出，哪些人不能進(jìn)出 ）進(jìn)出通道的方式。就是對(duì)可以進(jìn)出該通道的人進(jìn)行進(jìn)出方式的授權(quán)，進(jìn)出方式通常有密碼、讀卡（生物識(shí)別）、讀卡（生物 識(shí)別）+密碼三種方式 進(jìn)出通道的時(shí)段（就是設(shè)置可以進(jìn)出該通道的人在什么時(shí)間范圍內(nèi)可以進(jìn)出。同時(shí)對(duì)于通道門時(shí)間狀態(tài)也可以設(shè)置比如：門休眠狀態(tài)、門常開狀態(tài)、安全狀態(tài)、密碼狀態(tài)、apb狀態(tài)、密碼apb狀態(tài)。當(dāng)休眠時(shí)，所有的動(dòng)作都停止；常開時(shí)，門將不再關(guān)閉；安全時(shí)，要求用戶打卡進(jìn)

51、門；密碼時(shí)，要求用戶打卡且輸入密碼；apb時(shí)，要求打卡且會(huì)自動(dòng)跟蹤用戶區(qū)域，不讓用戶越區(qū)域通行；密碼apb時(shí)與apb基本相同，但要輸入用戶密碼才能通行。）門禁系統(tǒng)按設(shè)計(jì)原理可分為以下兩類： 1控制器自帶讀卡器（識(shí)別儀）這種設(shè)計(jì)的缺陷是控制器須安裝在門外，因此部分控制線必須露在門外，內(nèi)行人無須卡片或密碼可以輕松開門。 2控制器與讀卡器（識(shí)別儀）分體的這類系統(tǒng)控制器安裝在室內(nèi)，只有讀卡器輸入線露在室外，其它所有控制線均在室內(nèi)，而讀卡器傳遞的是數(shù)字信號(hào)，因此，若無有效卡片或密碼任何人都無法進(jìn)門。這類系統(tǒng)應(yīng)是用戶的首選。表3.3給出了，在現(xiàn)代技術(shù)及資源的條件下，一套完整的門禁系統(tǒng)所需要的組成部分。表3

52、.3 門禁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件組成序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注1ups主機(jī)ges-hift120k2內(nèi)部三個(gè)模塊組成4+1并機(jī)冗余系統(tǒng)2蓄電池dcf126-12/200803電池柜dbc20b4每組電池兩個(gè)電池柜4線包組合yu3799079004第四章 煙霧檢測模塊的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4.1 煙霧傳感器介紹煙霧傳感器的應(yīng)用目的是：感知火情，減少損失。為了緩解城市用地緊張的局面，現(xiàn)代城市建設(shè)越來越快，高層建筑越來越多、越建越高。這樣建筑一定程度上方便城市管理者對(duì)電力、自來水、天然氣的供應(yīng)。但是，這也一定程度上埋下了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散困難，撲救也困難，勢(shì)必會(huì)造成較大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，現(xiàn)

53、在不論是普通型家用住宅，還是星級(jí)賓館的高層建筑，都日益重視防火和安全技術(shù)的應(yīng)用普及。因此設(shè)計(jì)出一種具有高可靠性、高實(shí)用性的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是保障高層建筑安全的需要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)條件下的煙霧傳感器的主要功能是：1、當(dāng)火情發(fā)生時(shí)，能以最快的速度檢測到，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同時(shí)檢測出火情發(fā)生的具體地點(diǎn)。2、經(jīng)用戶查實(shí)以后，能夠及時(shí)的通報(bào)轄區(qū)的消防部門。3、系統(tǒng)本身應(yīng)該有自檢功能，保證自身的電壓、元件的正常，確保自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的功能完好。4、能夠具有較高的識(shí)別和抗干擾能力，防止系統(tǒng)發(fā)生誤報(bào)警。圖4.1 mc1446可燃?xì)庑詺怏w傳感器目前，市場上雖然有很多的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，但是絕大多數(shù)都屬于脫機(jī)形式的，其最關(guān)

54、鍵的本質(zhì)問題是，發(fā)生火情以后，煙霧傳感器檢測到并成功完成報(bào)警，最后還是要通過人工聯(lián)系消防部門。這樣往往會(huì)因?yàn)檫@樣的時(shí)間遲滯，而錯(cuò)過最佳的滅火時(shí)機(jī)，造成更大的損失。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線wifi、zigbee的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煙霧傳感器的數(shù)據(jù)無線傳輸已經(jīng)不再是難題。如果，能夠在以在線的工作方式將傳感器與家庭主機(jī)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)無線報(bào)警，這將會(huì)很大程度上減輕人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，下面這個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)，就是要解決這個(gè)問題，直接將信號(hào)通過無線技術(shù)傳輸?shù)郊彝ブ鳈C(jī)或者轄區(qū)消防部門，達(dá)到第一時(shí)間滅火的目的。系統(tǒng)采用的是mc1446離子式可燃?xì)庑詺怏w傳感器。如圖4.1。煙霧傳感器的分類：煙霧傳感器種類非常繁多。從檢

55、測原理上可以分為三大類：利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如半導(dǎo)體煙霧傳感器，接觸燃燒傳感器等。利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器，光干涉煙霧傳感器，紅外傳感器等。利用化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：電流型煙霧傳感器，電勢(shì)氣體煙霧傳感器等。煙霧傳感器應(yīng)滿足的基本條件：一個(gè)傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實(shí)體，也可以是由多個(gè)不同功能的傳感器組成的陣列。但是，任何一個(gè)完整的煙霧傳感器都必須具備以下條件：1) 能選擇性地檢測某種單一煙霧，而對(duì)共同存在的氣體煙霧不響應(yīng)或低響應(yīng)；2) 對(duì)被檢測煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的煙霧濃度；3) 對(duì)檢測信號(hào)響應(yīng)速度快，重復(fù)性好；4)

56、 長期工作穩(wěn)定性好；5) 使用壽命長；6) 制造成本低，使用與維護(hù)方便；常見煙霧傳感器可以檢測煙霧的種類由于煙霧種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能測量所有的氣體，通常只能檢測某一種或兩種特定性質(zhì)的煙霧。例如氧化物半導(dǎo)體煙霧傳感器主要用于檢測各種還原性煙霧，如co、h2、c2h50h、ch3oh等。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測無機(jī)煙霧，如o2、co2、cl2、so2等。4.2 煙霧檢測報(bào)警器設(shè)計(jì)思路煙霧檢測報(bào)警器是能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報(bào)警功能的儀器，儀器的最基本組成部分應(yīng)包括：煙霧信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路以及無線信號(hào)發(fā)射接收電路。煙霧信號(hào)采集電路一般由煙霧傳感器和模擬放大電路組成，將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煙霧檢測電路送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值(也就是報(bào)警限)，如果大于則啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音