高如正

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)安防系統(tǒng)部署難，管理難的弊端，提出了基于ZigBee與移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的小型安防系統(tǒng)，通過(guò)ZigBee傳感器、ZigBee網(wǎng)關(guān)、云平臺(tái)、智能手機(jī)APP的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)防區(qū)的設(shè)定，布防的開(kāi)啟，以及實(shí)時(shí)報(bào)警消息的推送，現(xiàn)場(chǎng)視頻的實(shí)時(shí)查看。極大簡(jiǎn)化了安防系統(tǒng)的部署，降低了部署成本和管理成本。

關(guān)鍵詞：安防系統(tǒng)；實(shí)時(shí)報(bào)警；云平臺(tái)；智能手機(jī)；網(wǎng)關(guān)；遠(yuǎn)程管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）19-0022-02

隨著智能手機(jī)的普及，4G網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展和全面覆蓋，使得一些不具備有線網(wǎng)絡(luò)接入的門(mén)店或辦公場(chǎng)所可以通過(guò)部署4G終端實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。借助于成熟的ZigBee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，安防報(bào)警傳感器的部署不再局限于專(zhuān)用線纜和電源。電池供電的低功耗ZigBee傳感器可以很方便地部署在需要的地方，極大地降低了安防節(jié)點(diǎn)的部署成本。通過(guò)4G技術(shù)和ZigBee技術(shù)的結(jié)合，可以較為容易的實(shí)現(xiàn)所有安防節(jié)點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)報(bào)警。同時(shí)借助于部署在互聯(lián)網(wǎng)上的云平臺(tái)，實(shí)時(shí)報(bào)警信息可以快速的推送到管理人員的智能手機(jī)上，極大地降低了管理成本。

1 系統(tǒng)總體方案

ZigBee與移動(dòng)4G小型安防系統(tǒng)由云平臺(tái)、智能手機(jī)APP、ZigBee網(wǎng)關(guān)和ZigBee傳感器組成。安防系統(tǒng)組網(wǎng)圖如圖1所示。

其中ZigBee網(wǎng)關(guān)是整個(gè)安防系統(tǒng)的核心。ZigBee網(wǎng)關(guān)通過(guò)移動(dòng)4G上行，連接云平臺(tái)，通過(guò)ZigBee和Wifi連接下掛的ZigBee傳感器，實(shí)現(xiàn)傳感器報(bào)警消息的實(shí)時(shí)上報(bào)。并通過(guò)內(nèi)部邏輯功能，進(jìn)行傳感器之間的聯(lián)動(dòng)報(bào)警。

ZigBee網(wǎng)關(guān)的報(bào)警信息通過(guò)云平臺(tái)的轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)發(fā)送給智能手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警消息的同步。智能手機(jī)APP通過(guò)云平臺(tái)的轉(zhuǎn)發(fā)可以是隨時(shí)隨地連接到ZigBee網(wǎng)關(guān)上，從而可以控制網(wǎng)關(guān)下掛的傳感器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的管理和狀態(tài)的查詢，同時(shí)借助于移動(dòng)4G的高速網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)時(shí)連接網(wǎng)關(guān)下掛的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 ZigBee網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

ZigBee網(wǎng)關(guān)以MediaTek公司的MT7620A為主控芯片。MT7620A內(nèi)部集成電源控制器、SDRAM控制器接口、SPI控制器接口、USB控制器接口、以太網(wǎng)控制器、WiFi模塊等，硬件資源豐富，能夠作為高性能，高端產(chǎn)品的CPU使用。

采用MT7620A方案的最小系統(tǒng)單元可以實(shí)現(xiàn)Wifi覆蓋和邏輯控制運(yùn)算，通過(guò)USB控制器連接華為的ME909S 4G模塊，實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)的接入。通過(guò)UART接口連接FZB5700 ZigBee模塊，實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的接入。

ME909S 4G模塊系列支持下行150Mbps，上行50Mbps的傳輸速率；豐富的擴(kuò)展功能，包括：FOTA、USSD、IPV6/IPV4，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，非常適合嵌入式安防系統(tǒng)的使用。

網(wǎng)關(guān)硬件總體框圖如圖2所示。

2.2程序設(shè)計(jì)

ZigBee網(wǎng)關(guān)上電運(yùn)行后首先需要初始化4G模塊，和Zigbee模塊，并且自動(dòng)根據(jù)內(nèi)置在網(wǎng)關(guān)里面的云平臺(tái)服務(wù)器地址連接云平臺(tái)，建立網(wǎng)關(guān)、云平臺(tái)、APP之間的通訊通道。網(wǎng)關(guān)完成連接平臺(tái)后，需要獲取下掛傳感器的列表，識(shí)別下掛的傳感器類(lèi)型。自動(dòng)接收下掛傳感器上報(bào)的報(bào)警消息，且轉(zhuǎn)發(fā)給4G模塊，最終把報(bào)警信息傳輸?shù)皆破脚_(tái)，從而通過(guò)云平臺(tái)推送消息給管理員的APP。

3 傳感器

ZigBee網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)安防功能，需要搭配各種基于ZigBee傳感器實(shí)現(xiàn)報(bào)警的功能，主要的傳感器有ZigBee門(mén)窗磁傳感器、ZigBee人體釋熱電紅外傳感器、ZigBee水浸傳感器、ZigBee煙霧傳感器、ZigBee智能插座、ZigBee警號(hào)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)攝像頭等。

ZigBee門(mén)窗磁傳感器采用可以用電池供電的低功耗ZigBee模塊，通過(guò)檢測(cè)干簧管的關(guān)斷和閉合來(lái)判斷門(mén)窗的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并把狀態(tài)的改變事件上報(bào)給ZigBee網(wǎng)關(guān)。

ZigBee人體釋熱電紅外傳感器采用低功耗的ZigBee模塊和人體釋熱檢測(cè)探頭組成，能在一定范圍內(nèi)檢測(cè)是否有人體移動(dòng)，并通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)上報(bào)檢測(cè)的結(jié)果。

ZigBee水浸傳感器采用低功耗ZigBee模塊和水浸探頭，檢測(cè)地面是否浸水。

ZigBee煙霧傳感器采用低功耗ZigBee模塊和煙霧探頭，檢測(cè)空氣中否有濃煙，以判斷是否發(fā)生火災(zāi)。

ZigBee智能插座可以接收Z(yǔ)igBee網(wǎng)關(guān)發(fā)出的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，控制一些用電設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)斷。

ZigBee警號(hào)能接收Z(yǔ)igBee網(wǎng)關(guān)的報(bào)警命令，發(fā)出高分貝的報(bào)警音樂(lè)，提醒人們有危險(xiǎn)發(fā)生。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)Wifi的網(wǎng)絡(luò)配置，并通過(guò)高速Wifi信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻的實(shí)時(shí)查看。

4 云平臺(tái)

云平臺(tái)為搭建在互聯(lián)網(wǎng)上的一臺(tái)運(yùn)行各種服務(wù)程序的云主機(jī)，主要由視頻轉(zhuǎn)發(fā)模塊、設(shè)備管理模塊、APP用戶管理模塊、消息處理模塊構(gòu)成。

云平臺(tái)框圖如圖4所示。

視頻轉(zhuǎn)發(fā)模塊主要實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)從安防網(wǎng)關(guān)到智能手機(jī)APP上的轉(zhuǎn)發(fā)。通過(guò)云平臺(tái)的中轉(zhuǎn)，網(wǎng)絡(luò)攝像頭的視頻數(shù)據(jù)可以通過(guò)ZigBee網(wǎng)關(guān)的4G模塊，上傳到云平臺(tái)上，通過(guò)云平臺(tái)推送到管理員的智能手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的現(xiàn)場(chǎng)視頻查看。

設(shè)備管理模塊主要實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)關(guān)下掛所有ZigBee傳感器的管理，以及相互聯(lián)動(dòng)關(guān)系的配置。

APP用戶管理模塊，負(fù)責(zé)智能手機(jī)APP用戶的認(rèn)證和權(quán)限管理。

消息處理模塊負(fù)責(zé)報(bào)警消息的處理和轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)云平臺(tái)的配置，可以實(shí)現(xiàn)APP消息推送、短信消息推送、電話呼叫推送，使得突發(fā)的報(bào)警信息通過(guò)各種渠道推送到管理的手機(jī)上。

云平云管理后臺(tái)如圖5所示。

5 智能手機(jī)APP

智能手機(jī)APP為運(yùn)行于Android或者IOS等軟件平臺(tái)上的一款應(yīng)用軟件，軟件通過(guò)智能手機(jī)的4G通道連接到云平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)ZigBee智能網(wǎng)關(guān)和其所屬的ZigBee傳感器的遠(yuǎn)程管理。

APP能對(duì)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理和狀態(tài)的查看，能實(shí)時(shí)接收云平臺(tái)推送過(guò)來(lái)的報(bào)警消息，能隨時(shí)切換布防的狀態(tài)和范圍，極大地方便了管理人員對(duì)店鋪等的安防管理。

APP管理界面如圖6所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文借助于無(wú)處不在4G網(wǎng)絡(luò)和成熟的ZigBee物聯(lián)網(wǎng)方案，提出了從設(shè)備，到平臺(tái)，到APP終端的一整套適用于中小企業(yè)的安防系統(tǒng)。企業(yè)管理人員可以通過(guò)智能手機(jī)實(shí)時(shí)接收企業(yè)內(nèi)部的安防報(bào)警通知，并且能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程查看企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況，極大地降低了管理成本。為中小企業(yè)安防管理需求提供了很好的解決方案。

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