室内环境监控报警系统设计

陶冶

摘 要：文中基于Android智能手机与Internet网络，设计室内环境报警系统。利用无线传感网络设置底层监控终端节点，以VS.NET设计网络服务器监测管理平台，使用软件Eclipse开发手机监测应用程序，该系统具有温度、烟雾、可燃气体、异常入侵的监测和数据上传功能，以及通过网络或手机查询、布防/撤防、手机自动报警功能。

关键词：Android;Internet;ARM;Eclipse;环境监控;自动报警

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）05-00-03

0 引 言

随着计算机网络和数据通信技术的进步与发展，人类进入了信息时代，紧接着产生了智能化监控系统。安全报警系统已成为室内环境中安全管理的基础，主要包括防盗报警、气体泄漏报警、火灾报警、室内环境智能报警[1]。本文建立一个室内环境监控系统，通过智能手机实现对室内環境的检测报警，利用手机控制室内环境系统的开关、摄像头转动，可随时查看检测画面，C/S系统的体系结构，使用电脑负责连接控制并与手机通信，手机智能终端负责显示器屏幕显示，提供用户界面控制检测设备[2]。

1 系统结构

嵌入式Web服务器提供了互联网和无线通信连接方式，具备丰富的功能扩展接口。用户通过浏览器或Android智能APP登录控制系统[3]，客户端在身份安全验证通过后，可访问室内环境监控终端并修改系统参数来下达任务[4]。系统总体设计结构框图如图1所示。

2 系统硬件设计

本文系统硬件设计的主控板包括Samsung公司的S3C2410集成芯片、1 024 MB DDRII存储器、256 MB SLC型闪存、电源管理单元、LCD显示、网络控制器DM9000、华为3G EM770W无线通信模块[5]。室内环境系统硬件框图如图2所示。

2.1 微处理器S3C2410

芯片S3C2410是16/32位RISC微处理器，拥有丰富的资源，主要频率最大可达203 MHz，具有成本低、功耗小、性能高的特点[6]。S3C2410采用272-FBGA封装，分为总线控制信号、各种各样的元器件接口信号、电源时钟控制信号。

2.2 网络控制器DM9000

网络控制器DM9000有一个一般的处理接口，具有损耗低、成本低廉、性能高、功率低、驱动源代码比较齐全、设计简单方便、能自动协调等特点，支持3.3 V或5 V的I/O电压、介质无关接口，可用介质无关接口连接网络设备。DM9000引脚如图3所示。

微处理器S3C2410与网络控制器DM9000连接电路如图4所示。

2.3 3G模块EM770W

3G EM770W模块外形较小，通过Mini PCI Express接口连接主控制板，使用SIM卡时必须安装到位。

在没有网络信号或用户不方便上网时，通过互联网发送的报警信息（如防盗报警、防火报警）不能送达，用户不能及时监控室内环境[7]。为了使报警信息实时可靠地送达用户，用户可通过相应的短信对室内环境进行监控，且当室内环境异常时，系统通过无线模块向用户手机发送报警短信[8]。EM770W引脚如图5所示。

MAX232芯片是RS 232标准串口设计的单电源电平转换芯片，MAX232的主要特点是：符合RS 232C技术标准;具有电荷泵升压、电压极性变换能力，可产生±10 V电压;供电电流为5 mA，功率损耗小;有两个内部集成的RS 232C驱动器。

2.5 传感器模块

2.5.1 温度传感器

DS18B20是常用的数字温度传感器，具有较强的抗干扰能力，体积小，成本低廉，经济灵活，具有8引脚SIOC小体积封装形式。

2.5.2 燃气传感器

MQ5气体传感器采用的材料是二氧化锡（SnO2），空气中有可燃气体时，二氧化锡的电导率随着可燃气体浓度的增大而变大，用一个简单的电路就可将电导率的变化变换为该气体浓度对应的输出信号。

2.5.3 湿度传感器

SHT15型智能湿度/温度传感器相对湿度的测量范围为0～100%，分辨力为0.03%RH，最大精度为±2%RH;温度测量范围为-40～123.8 ℃，分辨力为0.01 ℃。测量湿度、温度时，A/D转换的位数最多为12位、14位。

3 系统软件设计

软件设计中，首先进行系统移植，包括Linux内核移植、驱动程序开发、BOA应用开发;然后进行应用开发，包括Android智能手机终端远程控制软件等。

3.1 系统移植

3.1.1 系统移植环境

（1）安装主机环境，采用Windows+VMware+Ubuntu的方式;

（2）安装必要的软件包，安装命令在Ubuntu下输入[9];

（3）安装JDK开发环境，并设置好环境变量的路径。

3.1.2 移植Linux内核

（1）将Linux主机下android.tar.bz2文件解压产生 Android源码目录;

（2）驱动移植;

（3）文件系统和内核启动参数的正确挂载;

（4）调试控制台;

（5）打开并调试相关驱动（binder，logger等）。

3.1.3 BOA移植

BOA能够像普通服务器一样完成协议解析，实现客户端的各种请求，具有高性能、轻量级的优点。

3.2 手机APP应用系统开发

Android开发环境的安装步骤如下：

（1）安装JDK

直接从网上下载JDK，由于所用电脑是32位操作系统，选择下载Windows x86 188.43M jdk-8u92-windows-i586.exe。

（2）配置JDK变量环境

配置JDK系统变量环境时，需要设置3个系统变量：Java-home，Path及Classpath。

Java-home：设置系统变量名称，JDK在C：＼Program Files＼Java＼jdk1.8.0_92目录下，创建后用%JAVA_HOME%作为JDK安装目录的同一引用路径。

Path：直接对Path属性进行编辑，在原变量名后加：;%JAVA_HOME%＼bin;%JAVA_HOME%＼jre＼bin。

Classpath：.;%JAVA_HOME%＼lib＼dt.jar;%JAVA_HOME%＼lib＼tools.jar。

（3）下载安装Eclipse

Eclipse是集成开发环境（IDE），主要为Android和Java应用程序开发[10]。直接运行Eclipse应用程序，打开时需要设置工作目录。

（4）下载安装Android SDK

前面步骤仅仅是普通Java应用程序的开发，开发Android应用还需安装Android SDK，并安装配置Android Eclipse插件ADT。

（5）给Eclipse安装ADT插件

使用Eclipse需要安装ADT插件，可以简化开发过程，节约时间，ADT插件中有创建和调试Android工程向导。

（6）开发APP

开发手机APP需要了解市场对手机APP的应用需求，现在较为丰富的应用生态是APP Store与Google Play。开发APP应用需明确产品方向，设计手机APP应用要突出其主要功能点，这样才可满足用户对手机APP的需求，同时还可给手机APP匹配一些相关功能。

本文设计的室内环境手机APP操作界面如图6、图7所示。

3.3 系統测试

对室内环境远程监控报警系统进行测试，测试结果见表1所列。

4 结 语

本文使用ARM处理器、网络控制器以及各类传感器开发了室内环境监测系统的终端硬件平台，搭建了Linux服务器平台，开发了Android系统APP平台，实现了各类参数的采集显示与报警，同时可在手机上视频监控室内场景。该系统功能完善，实现了客户的需求目标。

参 考 文 献

[1]强静仁，张珣，王斌.室内环境基本原理及应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2017.

[2]陈成.基于同态代理重加密的CCN/NDN命名隐私保护机制研究[D].兰州：兰州理工大学，2017.

[3]张运玉.基于Android的室内环境安全监控系统的设计[J].计算机与数字工程，2017 （11）：2295-2300.

[4]王署光.基于ZigBee技术的室内环境系统设计与实现[J].通信电源技术，2017（6）：165-166.

[5]常亮.信息网络环境下智能安防报警系统设计[J].计算机测量与控制，2017（7）：302-305.

[6]张勇.智能建筑火灾监控系统设计[M].北京：中国电力出版社，2014：3-48.

[7]朱文杰.ZigBee通信技术在室内环境建筑中的应用[J].通讯世界，2017（24）：142.

[8]明日.Android开发从入门到精通[M].北京：水利水电出版社，2017.

[9]徐继宁，张暕，胡敦利.基于ZigBee和WiFi的室内环境系统[J].微型机与应用，2015（12）：57-60.

[10]苏煜.物联网安全与隐私保护探究[J].网络安全技术与应用，2018（1）：86.