第21卷 第4期 湖 南 城 市 学 院 学 报 （自然科学版） Vol. 21 No.4 2012年12月 Journal of Hunan City University （Natural Science） Dec. 2012
基于物联网技术的智能家居防盗监控系统 李稳国，崔宪普 (湖南城市学院 通信与电子工程，湖南 益阳 413000)
摘 要：针对家居安防问题，提出基于物联网技术的家居防盗监控系统．该系统由智能防盗和远程监控两个单元组成，其中智能防盗单元以AT89C51单片机为核心控制主要包括人体红外感应和电话报警模块；远程监控单元由视频采集设备、视频监控服务端、存储设备及视频监控客户端组成，以S3C2440 ARM9为主控中心．系统样机的测试表明该系统可以实现入侵检测、自动拨号给客户，客户能及时用手机、电脑等网络终端设备远程视频监控家居情况并保存监控视频记录． 关键词：物联网；ZigBee；ARM嵌入式；远程监控 中图分类号：TP393 文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2012.04.018 文章编号：1672–7304(2012)04–0074–03
Smart System of Anti-theft and Monitoring Based on the Internet of Things Technology
LI Wen-guo, CUI Xian-pu (College of Communication and Electronic Engineering, Hunan City University, Yiyang, Hunan 413000, China) Abstract: A smart system of monitoring and anti-theft based on the internet of things technology is presented for home security. The system consists of smart anti-theft and remote monitoring. The smart anti-theft unit based on AT89C51 microcontroller is composed of infrared sensors and the telephone alarm module, and remote monitoring unit based on S3C2410 ARM9 controller includes video capturing device, server, storage devices and client. The test of the prototype of the system indicates that the system can give its host an emergency call, when any break-in was detected. the host can monitor his home by terminal equipment of Internet such as mobile phones, computers, and save the recording of video. Key words: internet of things; ZigBee; ARM embedded system; remote monitoring
随着经济发展及物联网技术的飞速发展，人们对于家居安全的理解观念产生了巨大的变化，家居安全方面向智能化、方便化、系统化等高端研究方向发展[1]．传统的家居防盗监控系统以电
话(短信)报警和视频监控为主．前者以红外对管或人体红外感应为入侵检测手段，以声光报警或手机短信作为报警装置，如文献[2-3]是以人体感应作入侵检测采用短信远程报警，文献[4-5]通过DTMF公用电话网报警．后者是以视频监控为主人工报警为辅的防盗系统，如文献[6-7]．2种防盗监控系统都能实现基本的防盗报警功能，然前者不能实时监控家居情况，后者需要人为监控．随着物联网技术的飞速发展，特别是ZigBee、无线Wi-Fi及职能手机技术的发展及应用，上述设计已不能完全满足用户需要． 针对上述，提出1种防盗监控一体化的基于物
联网技术的智能家居防盗监控系统，该系统以无线传感ZigBee技术组成的人体红外传感器网络作为入侵检测，以AT89C51单片机为防盗控制核心，以S3C2440ARM9为视频采集及处理中心，检测到入侵后通过公用电话网远程报告用户，用户可及时使用网络终端(智能手机或电脑等)上网远程监控家居情况，并保存监控视频记录．
1 智能家居防盗监控系统体系结构 基于物联网技术的智能家居防盗监控系统主要由智能防盗和远程监控2个部分组成，如图1所示．图1左侧为智能防盗部分，主要包括AT89C51单片机控制中心、入境检测模块、电话报警模块，其中入境检测模块主要是由多个人体红外传感器通过ZigBee技术组成的无线传感器网络．当入境检测模块检测到有人入侵时，通过
收稿日期：2012-11-28 基金项目：湖南省科技厅科研基金资助项目(2012FJ3025)；湖南省教育厅科研基金资助项目(12C0584)；益阳市科技局科研基金资助项目(2011JZ45) 作者简介：李稳国(1977-)，男，湖南邵阳人，讲师，硕士，主要从事计算机网络研究． 李稳国等：基于物联网技术的智能家居防盗监控系统 第21卷 75无线传感器网络发送无线信号给单片机控制中心，控制中心立刻通过电话报警模块拨打用户电话，同时给ARM处理器发送视频保存命令．图1右侧是远程监控部分主要由ARMS3C2440处理中心、视频采集设备、存储设备、视频监控服务器组成；视频采集设备(USB摄像头)采集视频信号发给ARM处理中心，ARM处理中心对视频信号编码、压缩、传输给Web服务器端．其主要功能是可利用网络终端设备(如PC、PAD、智能手机等)远程登陆监控服务器，实时查看家居状况． 图1 系统体系结构方框图 2 系统主要模块设计 2.1 电话报警模块 电话报警模块采用PH8810电话接口模块，内部集成了DTMF接收(HT9170)和发射(HT9200)功能，如图2所示．更方便的与单片机相连接，使得单片机操作更灵活；单片机只需对HT9170和HT9200的操作就可以实现对DTMF收发．PH8810是专门针对单片机与电话线路相连的非常完善的电话接口功能模块，电路图如图2所示．当单片机检测到监控器信号时，判断后从P1^1脚输出高电平对模块摘机，摘机后通过拨号芯片HT9200发出DTMF(双音多频)信号以实现自动拨号． 1212MHzCRY130pFC3030pFC31S710UFC328.2KR28VCCVCCVCCINT0INT1T0T1RDWRALEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7RXD1TXD1RESETSignal_in123456789P1VCCGND1PHONEA2PHONEB3SW4NC5NC6JC7VCC8RING9OUT410OUT311OUT212OUT113NC14CE15DATA16CLK17VCC18D319DV20OE21D022D123D224NC25NC26NC27IN128IN229IN330IN431GND32TEST33TEST34TEST35NC36NC37DXC38NC39VCC40U8PH8810VCCDXCDB0DB1DB2OESWRINGVCCDATACECLKDB3DVSWRINGCEDATACLKDVDXCOEP20P21P22P23P24P25P26P2712J4Header 2R29热热热热0.47FC36250V30VD660VD7J5热电电电P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17X118X219GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30EA/VP31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U?89S51 图2 电话接口电路图 2.2 视频采集模块 视频采集模块主要是由摄像头USB接口电路组成，如图3所示．USB Host，它通过1个USB HUB 芯片扩展为4个USB Host 接口，这和普通PC的USB接口一样，可以接USB摄像头、USB键盘、USB鼠标、U盘等常见的USB外设，本设计用于接USB摄像头．
USB2_DM1USB2_DP2USB3_DM3USB3_DP4USB4_DM5USB4_DP6DP4_PWRUP7DP2_PWRUP8BUS_PWRED9VCC5O10DP1_PWRUP13GANGPOWER14VCC3V12GND5O11DP1_OVRCUR15SUSPEND16DP2_OVRCUR17NC18AGND19X120X221DP3_PWRUP22DP4_OVRCUR23DP3_OVRCUR24USB_DM25USB_DP26USB1_DM27USB1_DP28U3SUB_DM2SUB_DP2SUB_DM3SUB_DP312R6315KGND12R6415KC12104X1X21122R601.5KUSBHUB_D+SUB_DM1SUB_DP1
Y112MHz
X1
X2
USBHUB_D+USBHUB_D-
VDD5VSUB_DM4SUB_DP4
12R232212R2815K12R242212R2715KDN0DP0USBHUB_D-USBHUB_D+R69330R70330C1315pC1415p
图3 摄像头USB接口设计图 3 系统软件设计 软件的设计主要包括嵌入式Linux开发环境的搭建、视频数据的采集、压缩、传输，以及为了实现网络化而进行的基于嵌入式Linux系统上的Web服务器搭建，为实现网络交互智能化而设计的Html和Cgi编程，为PC端视频播放而实现的视频流数据接收解码播放程序，主流程图如图4所示．
图4 主程序流程图