安全防范监控系统的设计

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        1、引言

  地震局的研究所存放有大量贵重仪器设备和重要技术资料,而且一般都是封闭式的管理,因此虽然地震局研究所的安全状况是非常复杂的,但是我们必须加强它的安全管理。

       在对地震局研究所的安全防范中,可以采用安全监控技术。通过安全监控系统我们可以实时掌握研究所的安全情况,预警安全隐患,及时有效地防止和减少安全事故所造成的损失。

  2、组建安全监控系统的可行性

  地震局组建安全监控系统是为了能实时地监控各部门的安全情况。设计安全监控系统主要是根据如下几个方面来考虑的:

  2.1网络资源

  随着网络技术的快速发展,计算机网络已经深入到地震局的各个部门中,各地区的公安和消防部门也针对安全的需要建立了各类报警网络中心。所以可以通过网络把多个监控系统组成一个完整的安全监控系统。

  2.2硬件资源

  目前地震局研究所中计算机已非常普及,各种音、视频多媒体配件也都配备,各类声、光、电等传感器技术发展迅速,这些硬件资源为组建研究所的安全监控系统提供了必要的硬件资源。

  2.3软件资源

  目前网络技术、计算机技术、传感器技术发展迅速,各种编程平台能将多媒体监控信息与网络有机融合。针对现在地震局研究所的安全管理问题,在地震局研究所中组建安全监控系统是完全可行的,可以快速实时地提供音、视频和监控信息的获取和再处理,利用地震局的内部局域网和电话网等媒介实现快速报警,并能将数据库管理系统和网络实时音、视频监视系统整合在一起,通过互联网实现远程监控和管理。

  3、监控系统的网络拓扑结构

  地震局的安全监控系统主要由采集控制模块、网络传输模块、监控中心组成。具体的网络拓扑结构图如图1所示:

 监控系统网络拓扑结构图

图1 监控系统网络拓扑结构图

  从监控系统的网络拓扑结构图,我们可知监控系统的通讯过程。首先由前端的数据采集模块采集研究所的周围环境,然后把信息存储转发到数据库服务器中,由数据库服务器处理数据得到监控的信息,最后,监控人员可通过视频看到研究所周围的情况,还可以得到周围的温度、湿度等信息。

  4、监控系统的设计

  监控系统的设计主要包括两个方面的设计,一个是硬件方面的设计,另一个是软件方面的设计。硬件方面的设计主要是串口通信的设计,而软件方面的设计主要是对采集到的数据进行管理来达到对周围环境的监控。串口的通信采用VB程序设计语言来实现,后台的管理采用java语言来实现;数据库采用SQL Server2005,系统运行环境可以在Windows系列的操作系统。

  4.1硬件设计

  安全监控系统中对数据的采集主要是通过摄像头和传感器来实现的。通过摄像头可以捕捉到周围环境的视频信息,通过传感器可以捕捉到周围的温度和湿度等信息。摄像头可以简单地分布在研究所的每一个角落中,而传感器节点布局的设计就比较复杂。

  4.1.1节点的硬件结构

  节点的硬件结构如图2所示,主要包括电池及电源管理电路、传感器、信号调理电路、AD转换器件、存储器、微处理器和射频模块等。采用低功耗器件保证采集数据时有充足的电源。

 

传感器网络节点结构图

图2 传感器网络节点结构图

  4.1.2传感器与PC机的通信

  传感器与PC机的通信是串口通信的过程,必须遵循串口通信的协议。首先建立通信;然后传送数据包;最后解除通信。

  ⑴建立通信

  发送端发出请求信号(ENQ )到接收端请求建立通信线路。如果接收端处于准备状态则返回通信应答信号(ACK)到发送端。如果接收端未处于准备状态则返回通信终止(NAK )到发送端。当NAK 返回时,发送端则认为本次通信异常终止,否则通信建立成立。

  ⑵传送数据包

  发送端发出数据块起始字符(STX) 到接收端。如果接收端处于准备状态,则返回ACK (第二次ACK)到发送端。由此发送端开始连续发出数据包(DATA 若干字节),接收端则必须连续接收对方发来的任意数据,并不断检测其中是否收到数据块结束符ETX ;发送端发送数据包DATA 完毕后,发送一个ETX ,并紧接着发送数据块校验符CHK;接收端收到ETX 、CHK,并校验CHK正确后,则返回ACK(第三次ACK)到发送端。

  ⑶解除通信

  发送端收到ACK第三次ACK后将发送EOT到接收端,标志本次通信正常结束。接收端接收到EOT后,则进入等待ENQ模式,释放通信线路。

  4.2软件设计

  安全监控系统主要包括管理员维护、监控设置、报警设置、采集数据处理和报表打印等功能模块。具体的功能模块划分如图3所示:

系统功能模块图

图3系统功能模块图

  管理员维护是指对系统使用用户的管理,包括了对用户的增加、删除、修改和权限的设置等功能;监控设置是指监控时间的设置、监控角度的设置、监控范围的设置等功能;报警设置是指是系统完成对报警信息自动传送所需要的参数设置,即修改和保存自动拨叫的报警电话、传呼号码,传送报警信号的上级服务器;采集数据处理是指通过摄像头和传感器采集信息,然后系统自动处理数据,并判断是否需要报警等功能;报表打印是指系统提供对统计数据的报表打印功能。

  5、小结

  地震局研究所组建的安全监控系统能够有效的对研究所的内部环境进行监控,保障研究所的安全。

  本文作者创新点:本文分析地震局安全监控系统的软硬件设计,提出数据的串口通信控制是系统的关键点,并在最后解决了这个关键点。

  参考文献

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