吉曉宇

摘要：為解決高校教科研實(shí)驗(yàn)室存在的安防問(wèn)題，提出基于DM365平臺(tái)的人體熱釋電紅外感應(yīng)電路用于預(yù)警安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)以TMS320DM365為平臺(tái)，嵌.NAKM926EJ-S內(nèi)核。使用芯片BISS0001及其外圍電路實(shí)現(xiàn)人體熱源感知，支持Zigbee節(jié)點(diǎn)通信。系統(tǒng)采用Linux內(nèi)核，NET Framework4.0的開(kāi)發(fā)環(huán)境，C#作為開(kāi)發(fā)工具，采用視頻控件CMTech-Video與視頻網(wǎng)關(guān)通信。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以正確實(shí)現(xiàn)監(jiān)管及采集人員出入數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)拍照及預(yù)警功能，具有可擴(kuò)充性。

關(guān)鍵詞：DM365；BISS0001；NVS網(wǎng)關(guān)；紅外預(yù)警

高校實(shí)驗(yàn)室是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研等工作的重要場(chǎng)所，承擔(dān)著人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新的重要角色。目前我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室仍存在一流的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，二流的管理方式。目前解決這一問(wèn)題的主要方式是采用門(mén)禁管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。但安全隱患依然存在?；谏鲜鲈虿捎肨MS320DM365，芯片內(nèi)集成ARM9為核心，構(gòu)建了嵌入式Linux系統(tǒng)平臺(tái)，提高了數(shù)據(jù)采集的可靠性和實(shí)時(shí)性?？膳c門(mén)禁系統(tǒng)協(xié)同工作，以應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境下的安全問(wèn)題。

1安全預(yù)警環(huán)境的整體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)主要由4部分構(gòu)成：傳感器、NVS、云服務(wù)器和客戶(hù)端。通過(guò)客戶(hù)端可以查看報(bào)警信息。系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

圖1中NVS為視頻網(wǎng)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，主要用于監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)。布防和緊急呼叫。負(fù)責(zé)接收節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)主機(jī)下傳的指令，傳輸距離可達(dá)100米。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

紅外感知節(jié)點(diǎn)傳感器是由高熱電系數(shù)材料制作而成，內(nèi)部包含兩個(gè)主要部件，分別是濾光鏡片和阻抗匹配用場(chǎng)效應(yīng)管。元件的應(yīng)用于以非接觸的方式將檢測(cè)范圍內(nèi)，由人體發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。其他干擾輻射如陽(yáng)光、燈光及其反射光可有效抑制?？捎糜谝归g實(shí)驗(yàn)室的安全預(yù)警應(yīng)用。

人體熱源發(fā)出的紅外線(xiàn)的中心波長(zhǎng)為9-10um，被元件中的菲涅爾透鏡接收，增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源。當(dāng)感知不到中心波長(zhǎng)為9-10um的紅外線(xiàn)信號(hào)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到背景溫度與基準(zhǔn)值相近，不會(huì)產(chǎn)生較大的電壓差。

其中的前置放大電路采用的方案圖，紅外信號(hào)采集從傳感器RE200B單元中自動(dòng)采集信息。系統(tǒng)中被檢測(cè)的信號(hào)為模擬量，要經(jīng)過(guò)BISS0001轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)或其他芯片的控制。

NVS（Network Video System）網(wǎng)關(guān)采用TI的DaVinciTM的高清處理器TMS320DM365簡(jiǎn)稱(chēng)DM365，選用CMRTP或RTSP為智能處理器遠(yuǎn)程畫(huà)線(xiàn)時(shí)專(zhuān)用的協(xié)議類(lèi)型。該平臺(tái)集成了ARM926EJ-S內(nèi)核，主頻600 MHz，嵌入Linux操作系統(tǒng)。

3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

用戶(hù)端控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要功能是實(shí)現(xiàn)側(cè)墻式紅外傳感信息和實(shí)時(shí)告知在線(xiàn)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，可以對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的節(jié)點(diǎn)收集到的數(shù)據(jù)及時(shí)上傳并明確節(jié)點(diǎn)所在的位置，以便快速定位出現(xiàn)安全異常的實(shí)驗(yàn)室?？蛻?hù)端上可采用無(wú)線(xiàn)方式連接到Inter-net，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是基于.NET Framework4.0，使用VisualStudio 2010版本，采用C#言作為開(kāi)發(fā)工具。

設(shè)計(jì)基本接口函數(shù)是系統(tǒng)能正常運(yùn)行的前提，在執(zhí)行相應(yīng)的操作前必須先調(diào)用此類(lèi)函數(shù)進(jìn)行前期的初始化工作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本接口函數(shù)有5個(gè)，見(jiàn)表1所示。

4系統(tǒng)測(cè)試

首先運(yùn)行NVS服務(wù)器，配置端節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)初始化后，將保存節(jié)點(diǎn)信息的指定XML文件導(dǎo)人，應(yīng)用程序與模塊通過(guò)XML文件來(lái)交換數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序收到消息后從XML文件中讀取數(shù)據(jù)、通知消息同時(shí)也包含節(jié)點(diǎn)、同級(jí)節(jié)點(diǎn)和下級(jí)節(jié)點(diǎn)集的ID信息和所在位置。應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用接口來(lái)使用模塊提供的功能。模塊通過(guò)消息通知應(yīng)用程序數(shù)據(jù)已更新。設(shè)置用于標(biāo)記是否已經(jīng)連接服務(wù)器的句柄，定義聲明委托，開(kāi)辟一個(gè)線(xiàn)程用于不斷讀取警報(bào)消息，用于接收消息的端口號(hào)，防止與其他程序沖突，對(duì)于最后讀取的警報(bào)消息，需標(biāo)記警報(bào)消息是否顯示過(guò)。如果獲取到指定節(jié)點(diǎn)的信息后，判斷該節(jié)點(diǎn)是否有下級(jí)或同級(jí)節(jié)點(diǎn)，如果有，需要設(shè)置每條消息的顯示需要3秒鐘左右，才會(huì)到下一條。對(duì)獲取到節(jié)點(diǎn)的序號(hào)、時(shí)間、內(nèi)容等屬性可進(jìn)行設(shè)置，如每找到一條警報(bào)消息后暫停兩秒。如果獲取不到指定的節(jié)點(diǎn)信息，則需要以新節(jié)點(diǎn)的方式重新設(shè)置XML文件中的內(nèi)容并重新啟動(dòng)程序。退出程序前需運(yùn)行資源釋放模塊，進(jìn)程退出。程序運(yùn)行效果如圖2所示。

5結(jié)束語(yǔ)

人體是一特定波長(zhǎng)紅外線(xiàn)的發(fā)射體，系統(tǒng)利用該特點(diǎn)采用紅外傳感器檢測(cè)到這種波長(zhǎng)的變化并予以放大處理后，將信號(hào)傳送給NVS視頻網(wǎng)關(guān)，并經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)向監(jiān)管人員的服務(wù)器或移動(dòng)設(shè)備發(fā)送預(yù)警消息。系統(tǒng)將人體熱釋電紅外感應(yīng)電路用于高校實(shí)驗(yàn)室安全預(yù)警，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的反復(fù)調(diào)試和多次實(shí)驗(yàn)該系統(tǒng)充分利用了TMS320DM365中嵌入的ARM9處理器Linux操作系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)、通信速度快，可與門(mén)禁系統(tǒng)配合使用以保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全問(wèn)題。endprint