基于ZigBee與移動4G的小型安防系統(tǒng)研究與設(shè)計

1、    基于zigbee與移動4g的小型安防系統(tǒng)研究與設(shè)計    高如正摘要：針對傳統(tǒng)安防系統(tǒng)部署難，管理難的弊端，提出了基于zigbee與移動4g網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的小型安防系統(tǒng)，通過zigbee傳感器、zigbee網(wǎng)關(guān)、云平臺、智能手機(jī)app的互聯(lián)互通，實現(xiàn)防區(qū)的設(shè)定，布防的開啟，以及實時報警消息的推送，現(xiàn)場視頻的實時查看。極大簡化了安防系統(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)；實時報警；云平臺；智能手機(jī)；網(wǎng)關(guān)；遠(yuǎn)程管理：tp393 ：a ：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

2、一些不具備有線網(wǎng)絡(luò)接入的門店或辦公場所可以通過部署4g終端實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。借助于成熟的zigbee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，安防報警傳感器的部署不再局限于專用線纜和電源。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4g技術(shù)和zigbee技術(shù)的結(jié)合，可以較為容易的實現(xiàn)所有安防節(jié)點(diǎn)的聯(lián)動報警。同時借助于部署在互聯(lián)網(wǎng)上的云平臺，實時報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4g小型安防系統(tǒng)由云平臺、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

3、個安防系統(tǒng)的核心。zigbee網(wǎng)關(guān)通過移動4g上行，連接云平臺，通過zigbee和wifi連接下掛的zigbee傳感器，實現(xiàn)傳感器報警消息的實時上報。并通過內(nèi)部邏輯功能，進(jìn)行傳感器之間的聯(lián)動報警。zigbee網(wǎng)關(guān)的報警信息通過云平臺的轉(zhuǎn)發(fā)實時發(fā)送給智能手機(jī)app，實現(xiàn)遠(yuǎn)程報警消息的同步。智能手機(jī)app通過云平臺的轉(zhuǎn)發(fā)可以是隨時隨地連接到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，實現(xiàn)設(shè)備的管理和狀態(tài)的查詢，同時借助于移動4g的高速網(wǎng)絡(luò)，可以實時連接網(wǎng)關(guān)下掛的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，實現(xiàn)現(xiàn)場情況的實時監(jiān)控。2 zigbee網(wǎng)關(guān)設(shè)計2.1硬件設(shè)計zigbee網(wǎng)關(guān)以mediatek公司的mt7620a

4、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)單元可以實現(xiàn)wifi覆蓋和邏輯控制運(yùn)算，通過usb控制器連接華為的me909s 4g模塊，實現(xiàn)4g網(wǎng)絡(luò)的接入。通過uart接口連接fzb5700 zigbee模塊，實現(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

5、用。網(wǎng)關(guān)硬件總體框圖如圖2所示。2.2程序設(shè)計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，并且自動根據(jù)內(nèi)置在網(wǎng)關(guān)里面的云平臺服務(wù)器地址連接云平臺，建立網(wǎng)關(guān)、云平臺、app之間的通訊通道。網(wǎng)關(guān)完成連接平臺后，需要獲取下掛傳感器的列表，識別下掛的傳感器類型。自動接收下掛傳感器上報的報警消息，且轉(zhuǎn)發(fā)給4g模塊，最終把報警信息傳輸?shù)皆破脚_，從而通過云平臺推送消息給管理員的app。3 傳感器zigbee網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)安防功能，需要搭配各種基于zigbee傳感器實現(xiàn)報警的功能，主要的傳感器有zigbee門窗磁傳感器、zigbee人體釋熱電紅外傳感器、zigbee水浸傳感器、zigbee

6、煙霧傳感器、zigbee智能插座、zigbee警號、zigbee網(wǎng)絡(luò)攝像頭等。zigbee門窗磁傳感器采用可以用電池供電的低功耗zigbee模塊，通過檢測干簧管的關(guān)斷和閉合來判斷門窗的開關(guān)狀態(tài)，并把狀態(tài)的改變事件上報給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探頭組成，能在一定范圍內(nèi)檢測是否有人體移動，并通過zigbee網(wǎng)絡(luò)上報檢測的結(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

7、igbee網(wǎng)關(guān)發(fā)出的開關(guān)控制信號，控制一些用電設(shè)備的開啟和關(guān)斷。zigbee警號能接收zigbee網(wǎng)關(guān)的報警命令，發(fā)出高分貝的報警音樂，提醒人們有危險發(fā)生。zigbee網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以通過zigbee網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)wifi的網(wǎng)絡(luò)配置，并通過高速wifi信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻的實時查看。4 云平臺云平臺為搭建在互聯(lián)網(wǎng)上的一臺運(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。云平臺框圖如圖4所示。視頻轉(zhuǎn)發(fā)模塊主要實現(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)。通過云平臺的中轉(zhuǎn)，網(wǎng)絡(luò)攝像頭的視頻數(shù)據(jù)可以通過zigbee網(wǎng)關(guān)的4g模塊，上傳到云平臺上，通過云平臺推送

8、到管理員的智能手機(jī)上，實現(xiàn)隨時隨地的現(xiàn)場視頻查看。設(shè)備管理模塊主要實現(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)報警消息的處理和轉(zhuǎn)發(fā)，通過云平臺的配置，可以實現(xiàn)app消息推送、短信消息推送、電話呼叫推送，使得突發(fā)的報警信息通過各種渠道推送到管理的手機(jī)上。云平云管理后臺如圖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等軟件平臺上的一款應(yīng)用軟件，軟件通過智能手機(jī)的4g通道連接到云平臺，通過平臺的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)對zigbee智能網(wǎng)關(guān)和其所屬的zigbee傳感器的遠(yuǎn)程管

9、理。app能對傳感器進(jìn)行實時的管理和狀態(tài)的查看，能實時接收云平臺推送過來的報警消息，能隨時切換布防的狀態(tài)和范圍，極大地方便了管理人員對店鋪等的安防管理。app管理界面如圖6所示。6 結(jié)束語本文借助于無處不在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，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)管理人員可以通過智能手機(jī)實時接收企業(yè)內(nèi)部的安防報警通知，并且能實時遠(yuǎn)程查看企業(yè)現(xiàn)場情況，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。參考文獻(xiàn)：1 苗雪.基于intel/nxp/ti的智能家居安防系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)解決方案j.智能建筑與城市信息，2015（11）.2 冼土明.zigbee