CN100493183C - 远程无线实时彩信安防*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于ZIGBEE协议/WLAN无线网络协议，结合MMS业务和GPRS/CDMA1X/3G移动网络的远程无线实时彩信安防***，涉及一种安防***的技术领域；整个***主要由三个功能模块组成，中央控制模块、图像声音采集模块、传感器模块。模块之间采用ZIGBEE协议/WLAN无线网络协议通信。中央控制模块内置一个嵌入式彩信收发***，负责把图像声音采集模块传过来的图像声音加工成彩信经移动通信网络发送到用户彩信手机上。该***采用分布式结构，组网形式灵活多变，可以实时报警、随时随地接警、随时随地观看现场图像声音。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于家庭和企事业单位等多种场合的安防应用的、由无线传感器网络技术Zigbee做为联网协议及基于彩信技术的安防***。
背景技术
安全是企事业单位及家居生活正常生产生活之本。目前市场上的监控安防***可分为两大类：一种是集中监控***，其监控模式是所有监控图像、报警信号汇总到集中监控机房，由专门职守人员24小时监控。另外一种是无人自动报警***，其监控模式采用无人职守、通过电话自动拨号或者发短信的方式远程自动报警。很多企事业单位及住宅小区都安装集中监控***，并配以保安巡逻。而无人自动报警***主要安装在需要无人职守且需要自成一体的环境中，例如家庭，小型店铺仓库等等。但是在很多情况下由于目前安防***固有的缺陷，以及物业保安人员的责任心、偶然疏忽等缘故，仍然给犯罪分子很多可乘之机。
集中监控***需要24小时专人职守，并且在大部分情况下仍然是一种事后告警***。并不能在突发情况下实时有效处理。经常是窃案发生后才去翻看现场的录像资料。不能起到当场制止犯罪的作用。
现有的无人自动报警***一般采用红外、门磁、烟感等作为防盗/安全探测传感器，用电话、手机模块作为告警信息的传输手段。目前所有传感器都存在误报警现象，由于受通信手段的制约，无人自动报警***的报警信号都是以文字(短信)、声音(电话)的形式传递的，由于无法看到现场的图像，因此很难区分误报警现象。导致这种***很难得到广泛的应用。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能实时报警、随时随地接警、随时随地监视监听现场图像声音的远程无线实时彩信安防***。
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种远程无线实时彩信安防***的单网络结构，包括：
一移动通信网络，用于实时彩信的传输；
可以收发彩信的手机、PDA等无线终端，无线连接移动通信网络，用于用户的随时随地接警；
其特征在于，还包括：
一中央控制模块，用于安防***的控制处理，由中央控制处理器单元和连接所述中央控制处理器单元的图像存储单元、无线联网单元、身份识别单元、嵌入式彩信收发单元组成；
所述无线联网单元用于组成无线局域网络，采用802.15.4/ZIGBEE(短距离无线传感器联网协议)、WLAN(802.11协议族定义的无线局域网协议)、蓝牙(Bluetooth)等短距离无线通信协议作为联网通信手段，
所述身份识别单元，用于无线连接用户无线密钥，具有解码用户密钥、识别用户身份和布防/撤防的功能；无线连接方式可采用数传模块/ZIGBEE模块/RFID/蓝牙/WLAN(802.11协议族)/红外遥控等方式，如果采用数传模块，用户身份密码的加密/解密方式采用滚码方式/固定编解码/学习码方式；如果采用ZIGEBEE模块加密/解密方式则利用ZIGBEE协议栈内置的安全功能。同时提供有线连接方式供用户远程登陆、实现与无线连接方式相同的功能；如以太网网口或者RS422/485串口，提供用户登陆、身份识别、远程控制、或与其他装置交换数据。
所述嵌入式彩信收发单元用于连接移动通信网络，是内嵌MMS(彩信)Client端协议栈和WAP协议栈/针对GRPS/CDMA1X/3G(ITU、3GPP定义的第三代移动通信标准)特性做了优化的TCP协议栈的，可运行在GPRS/CDMA1X或者未来的3G网络之上的无线终端***；
至少一个防区，连接所述中央控制模块，所述防区设有至少一个传感器模块和至少一个图像声音采集模块；
传感器模块，由传感器单元和连接所述传感器单元的无线联网单元组成，所述传感器单元用于产生告警信息，所述无线联网单元用于经无线局域网与所述中央控制模块的无线数传单元进行无线连接；所述传感器可以采用各种安防传感器如红外、门磁、烟感等等；所述无线联网单元采用工作于ISM频段(无需申请使用的无线频带)的无线数传模块和数据加密单元(滚码编码/固定编码/学习码)，也可以采用ZIGBEE模块或者蓝牙模块；所述ZIGBEE模块是由符合ZIGBEE/802.15.4标准的RF Transceiver和内置ZIGBEE/802.15.4协议的处理器组成的电路单元或者是两者结合的SOC(System-on-Chip)的电路单元；所述无线数传单元是采用PLL tuned，OOK/FSK/ASKmodulation的UHF transmitter/transceiver；
图像声音采集模块，由图像声音采集单元和连接所述图像声音采集单元的无线联网单元组成，所述图像声音采集单元用于图像声音信号的采集、A/D转换和压缩，所述无线联网单元用于经无线局域网络与所述中央控制模块、传感器的无线联网单元进行无线连接；所述图像声音采集单元可以采用JPEG/JPEG-M/MPEG4/H.263/H.264/WM9等图像压缩制式，AAC，AC3，MPEG audio，MP3，
Audio，RealAudioTM 8等音频压缩制式。且能够传输连续图像声音信号，可采用外部电源供电或者电池供电方式。
所述无线联网单元可以采用无线传感器网络技术ZIGBEE联网协议，所述无线联网单元也可以采用WLAN、蓝牙等无线协议；
一用户无线密钥，用于用户的撤防/布防、门禁和身份识别；
中央控制模块通过无线联网单元接收传感器模块的告警信息，判断出现告警的防区，联动相应防区的图像声音采集模块，采集、A/D转换和压缩相关的图像声音信号，经无线局域网络传输至中央控制模块，转换成多媒体短信(MMS)的告警信息，由中央控制模块的嵌入式彩信收发单元经移动通信网络，发送彩信到指定手机上。也可通过控制手机模块拨打用户手机报警。
为了进一步解决上述技术问题，本发明提供的一种远程无线实时彩信安防***的多级联网结构，包括上层和下层网络：下层网络由至少一个单网络组成，每个单网络自成一体，都可独立接入移动通信网络；上层网络由无线中继单元和后台控制机构成；每个所述单网络的中央控制模块(单元)通过所述无线中继单元与上一层网络的所述后台控制机连接；整个网络是一种集中监控***的结构，而下层单网络又是一个个独立的无人自动报警***，报警信号、报警声音图像既可以直接经移动通信网络传到用户手机上，也可以通过无线中继单元发给后台控制机，传到集中监控室由专门职守人员处理。
所述用于多级联网结构的中央控制模块还设有包括固定电话网电话接口和以太网网口的有线接口单元。
为了进一步解决上述技术问题，本发明提供的一种远程无线实时彩信安防***的工作流程：
1)用户使用无线密钥设置***进入设防状态；
2)传感器检测到入侵后，会利用密钥加密本防区的地址，然后通过无线联网电路发送到中央控制模块；
3)中央控制模块的中央处理器维护一张不同防区的告警信息列表，告警信息列表包括不同防区的ID，本单网内图像、声音采集模块的IP地址或者ZIGBEE MAC地址，每个防区的当前状态，拍摄参数、轮询间隔等等信息；收到传感器的告警信号后，中央控制模块先解析密钥，得到告警防区地址，从而判断是哪个防区的传感器报警(每个防区的传感器都有独一无二的密钥作为身份识别号)，然后设置告警信息列表中相应的防区的状态为告警状态；并按防区告警顺序的反序向相应防区的图像声音采集模块发送图像传输令牌；令牌发送方式是这样的，一次只向一个图像声音采集模块发送，等收到该模块的图像、声音信号后，再向下一个发送；
也就是同一时间只允许得到令牌的模块发送图像、声音信号；令牌只是控制图像声音采集模块的发送顺序，并不是控制拍摄的顺序，根据告警信息列表，多个图像声音采集模块可以同时工作；
4)不同防区的图像声音采集模块正常情况下处于轮询状态，所谓轮询就是每隔一定时间就去访问中央控制模块，在轮询间隔期间，***进入省电休眠状态，轮询时间来到后，由定时器自动唤醒进行轮询操作；中央控制模块根据告警信息列表中的地址去识别本网络的成员，并允许其读取告警信息列表，图像声音采集模块读取告警信息列表后判断是否本防区发生告警，无告警就继续轮询；轮询间隔时间通过告警信息列表中的轮询间隔参数设定；
5)如果图像声音采集模块发现本防区发生告警，就唤醒摄像单元，然后拍摄现场画面，连续拍三张，拍摄间隔可通过告警信息列表中的拍摄参数设定；然后判断传送令牌是否有效，有效就立即传送，无效就进入等待令牌状态；如果是其他防区发生告警，仅仅激活摄像单元，无线联网单元则进入等待接收状态不再进行轮询操作，侦听中央控制模块的下一步指令；直到中央控制模块发送解除告警指令，图像声音采集模块再一次进入正常轮询状态；
6)图像、声音信号传到中央控制模块后，中央控制模块把图像传送令牌发给下一个告警防区的图像声音采集模块；接收到的图像、声音做成彩信发送到用户手机上；同时存储在硬盘/CF卡/SD卡等非易失存储器上；或者传到无线中继模块，由其传到后台控制机处理，并根据告警情况或者用户短信指令，决定是继续采集声音、图像信息还是撤销告警。
利用本发明的远程无线实时彩信安防***，由于本发明采用了上述的技术方案，与已有技术相比，本发明有以下优点：
1)由于使用彩信手机作为接警终端，用户可以在任何时间任何地点实时接收到告警信号，看到听到告警现场的图像和声音且不受空间时间的限制；
2)采用彩信作为告警图像声音的传输手段，用内置MMS CLIENT协议栈的嵌入式彩信收发终端作为告警控制器，与传统的采用PC作为彩信网关的方式相比，嵌入式彩信收发终端的彩信收发有高度的实时性。便携，容易隐藏安装；
3)突破传统思路，单幅图像，尤其是单幅小尺寸图像经过压缩后，由于数据量小，同样可以等同于传感器信号传递。
在本发明中，用彩信传输的告警图像都是小信号量的图像。所以在本发明中采用无线传感器联网协议ZIGBEE/802.15.4作为图像、声音采集模块和中央控制模块的通信协议。由于ZIGBEE/802.15.4协议的省电设计，因此图像、声音采集模块可以使用电池长时间工作。由于使用电池供电、无线传输信号，图像、声音采集单元安装无须布线，可以放在任何需要监控的地方。而且不需要频繁更换电池。
整个***采用模块化设计，不同模块之间采用ZIGBEE、蓝牙或者WLAN等短距离无线通信协议联网。无线组网、组网方式灵活多变，可适用于不同的场合。
克服现有集中报警***的实时报警能力不足的弊病，以及无人自动报警***误报警率高、告警信号不直观的缺点。
本发明突破传统安防***的设计思路，把传感器无线网络技术ZIGBEE应用到图像传输***中，把彩信技术应用到安防领域。解决了现有安防***误报警率高，即时报警效果差，告警信号不直观的弊病。依托移动通信网络，实现了无人职守、远程实时漫游接警，即时观察告警现场声音图像的新型安防告警***。该***基本组成单元采用模块化设计，其***组网方式灵活多变，安装简便，可根据实际需要，组成多种监控网络，是一种紧密联系移动通信技术的安防***。随着第三代移动通信网络(3G)的到来，本发明必将拥有更广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例中单网络结构框图；
图2为本发明实施例中多级联网拓扑结构框图；
图3为本发明实施例中MAX7032单片集成超外差收发器电路图；
图4为本发明实施例中ZIGBEE模块电路框图；
图5为本发明实施例中图像声音采集模块的电路结构框图；
图6为本发明实施例中中央控制模块的电路结构框图；
图7为本发明实施例中无线中继单元的ZIGBEE协议和WLAN协议桥电路结构框图；
图8为本发明实施例中后台控制机的电路结构框图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明实施例的远程无线实时彩信安防***是短距离无线组网技术与移动通信技术的相结合。在图像、声音信号采集传输协议中使用无线传感器网络技术ZIGBEE，并把彩信技术应用于安防领域。
本发明实施例的远程无线实时彩信安防***的联网拓扑结构包括单网络结构和基于单网络的多级联网拓扑结构；具体结构说明如下：
参见图1所示，在远程无线实时彩信安防***的单网络结构中，包括一中央控制模块，与所述中央控制模块无线连接的用户无线密钥、至少一个传感器模块和至少一个图像声音采集模块，所述中央控制模块的嵌入式彩信收发单元(图中未示)经移动通信网络无线连接手机、PDA等无线终端；所述安防***可根据需要分成数个防区，每个防区内设有数个传感器和数个图像声音采集模块，当***处于设防状态时，传感器被触发后，中央控制模块判断哪个防区出现告警，辨别告警类别，同时联动相应防区的相应图像声音采集模块，或者由传感器模块直接(有线或无线)启动本防区的相应图像声音采集模块。图像声音信号通过ZIGBEE网络或者WLAN网络传到中央控制模块，中央控制模块把图像声音信号做成彩信发到用户指定的手机上。如果采用802.15.4/ZIGBEE协议作为联网手段，图像声音采集模块和传感器可使用普通碱性电池工作。
参见图2所示，安防***的多级联网结构是多个单网络结构通过无线中继单元(单网络中的图像声音采集模块也可以作为无线中继单元使用)、后台控制机级联而成。这种拓扑结构分为两个层次。下层由多个单网络结构组成，每个单网络自成一体，都可独立接入移动通信网络。上层网络由无线中继单元和后台控制机构成。每个单网络的中央控制模块(单元)通过无线中继单元与上一层网络相联。整个网络是一种集中监控***的结构，而下层单网络又是一个个独立的无人自动报警***，报警信号、报警声音图像既可以直接经移动通信网络传到用户手机上，也可以通过无线中继单元发给后台控制机，传到集中监控室由专门职守人员处理。
由传感器模块和图像声音采集模块组成一个防区，不同防区之间采用ZIGBEE/WLAN协议与中央控制模块联网。不同的中央控制模块通过无线中继单元与后台控制机相连组成上一层网络。无线中继单元用于大数据量的存储转发节点，作为数据汇总存储转发器；既可用在单网络拓扑结构中，也可用在多层网络拓扑结构中作为不同层次的网络的中继、网桥、网关。当传感器被触发时，相应防区的图像声音模块联动拍下现场图像，传给相应的中央控制模块(单元)，由中央控制模块(单元)转换成彩信经移动通信网络发给指定的手机或者通过无线中继单元发给后台控制机。这样无论何时何地，半分钟内就看到告警现场的图像声音信息，基本杜绝误告警现象的发生。
本发明实施例提供的远程无线实时彩信安防***的单网络结构包括：
一移动通信网络，用于实时彩信的传输；
可以收发彩信的手机、PDA等无线终端，无线连接移动通信网络，用于用户的随时随地接警；
还包括：一中央控制模块、传感器模块、图像声音采集模块和用户无线密钥，具体结构说明如下：
中央控制模块，用于安防***的控制处理，由中央控制处理器单元和连接所述中央控制处理器单元的图像存储单元、无线联网单元、身份识别单元、嵌入式彩信收发***单元组成；所述无线联网单元用于组成无线局域网络，采用802.15.4/ZIGBEE协议或者WLAN协议作为联网通信手段，所述嵌入式彩信收发***单元用于连接移动通信网络，是内嵌MMS(彩信)Client端协议栈和WAP协议栈/针对GRPS/CDMA1X/3G(ITU、3GPP定义的第三代移动通信标准)特性做了优化的TCP协议栈的，可运行在GPRS/CDMA1X或者未来的3G网络之上的无线终端***。中央控制模块还设有有线接口单元，有线接口单元包括固定电话网电话接口子单元和以太网接口子单元。
所述嵌入式彩信收发单元可以采用三种结构：
1)通用嵌入式***+彩信手机主板；
2)通用嵌入式***+彩信手机模块；
3)运行MMS(多媒体短信)协议和WAP协议/优化TCP协议的嵌入式***+手机模块，或者是符合GSM(全球移动通讯***)/CDMA1X/3G规范定义的RF前端+基带处理器，MMS协议和WAP协议/优化TCP协议运行在基带处理器上。
在本说明书中通用嵌入式***定义为：不包含MMS协议栈的任何嵌入式***；在本说明书中彩信模块定义为：包含收发彩信功能的手机模块(GSM/CDMA1X/3G)；在本说明书中彩信手机主板定义为：有彩信功能的手机或者是定制的手机主电路板(GSM/CDMA1X/3G)。
参见图6所示，中央控制模块由中央控制处理器单元电路、身份识别单元电路、ZIGBEE模块单元电路、图像存储单元、WLAN网卡、MMS(彩信)GSM模块组成。身份识别单元电路的无线数传单元与传感器模块中的电路相同，不同的是增加了学***的时候RT1627进入学习过程，所谓学习过程就是提取学习期间和它通信的任何传感器模块的密钥并存储在内部EERPOM内。学习过程结束后，RT1627根据学习期间存储的密钥识别不同的传感器模块。这就是学习码方式的加解密方式。中央控制处理器单元电路由ATMEL处理器AT91RM9200、FLASH MEMORY、SDRAM、及以太网PHY接口芯片PLX971、local bus/PCI(一种工业计算机总线标准)bus Bridge芯片PCI9054组成，其中AT91RM9200经local bus分别与FLASH MEMORY、SDRAM、TrueIDE接口电路和PCI9054连接，AT91RM9200经GPIO接口与无线数传单元电路连接，AT91RM9200经PLX971与RJ45连接，AT91RM9200通过Full Modem接口与MMS GSM模块相连，AT91RM9200通过普通串口连接ZIGBEE模块，True IDE接口电路连接CF卡(COMPACT FLASH卡)，PCI9054经PCI bus连接无线网卡；AT91RM9200没有PCI总线，但有两个USB2.0 HOST接口。当使用MINI PCI接口的无线网卡的时候，就需要用PCI总线桥接芯片去扩展出PCI总线；无线网卡接口电路有两种结构，如果使用USB接口的网卡则可以直接和AT91RM9200的USB接口相连，对于MINIPCI接口的网卡，则需要通过PCI9054的桥接后与AT91RM9200的LOCAL BUS相连。
ZIGBEE模块单元电路的实现采用FREESCALE公司的GT60+MC13192的方案，具体电路框图参见图4所示，MC13192是符合802.15.4规范的RF前端IC，GT60是一款低功耗的8位单片机，其上运行ZIGBEE协议栈；GT60通过SPI总线和MC13192相连，通过一个GPIO与传感器单元电路连接，ZIGBEE模块电路的天线经天线开关(AntennaSwitch)、不平衡变压器(BALUN)连接MC13192；ZIGBEE协议规范规定每个ZIGBEE RF前端IC都包含一个独一无二的32位的MAC地址，因此不需要额外的编码加密电路作为身份识别。图像存储单元是用AT91RM9200的LOCAL BUS总线和74LV14系列的与非门电路模拟TRUE IDE模式的CF卡、硬盘接口电路。
传感器模块，由传感器单元和连接所述传感器单元的无线联网单元组成，所述传感器单元用于产生告警信息，所述无线联网单元用于经无线局域网与所述中央控制模块的无线数传单元无线连接；所述传感器可以采用各种安防传感器如红外、门磁、烟感等等；所述无线联网单元采用工作于ISM频段的无线数传模块和数据加密单元(滚码编码/固定编码/学习码)，也可以采用ZIGBEE模块；所述ZIGBEE模块是由符合ZIGBEE/802.15.4标准的RF Transceiver(收发器)和内置ZIGBEE/802.15.4协议的处理器组成的电路单元或者是两者结合的SOC(System-on-Chip)的电路单元；所述无线数传模块是采用PLL tuned，OOK/FSK/ASK modulation的UHFtransmitter/transceiver；
传感器采用被动式红外热释电传感器，接收人体散发的特殊波长10μm的红外线，通过菲捏耳透镜聚集红外线在两个热敏电阻间产生电压差，通过A/D采样电路输出数字电平信号到无线联网单元。无线联网单元采用编码加密电路和无线数传电路的无线数传模块的结构，密钥采用学***时处于睡眠状态，传感器被触发后输出的电平信号作为唤醒信号，无线联网单元被激活后输出告警信号。在本发明实施例中所述传感器模块的传感器也可以采用玻璃破碎诊听传感器、烟雾传感器、门磁传感器等。数据传输采用密钥加无线传输的方式。无线传输方式采用无线数传模块，密钥加密采用滚码编码/学习码方式/固定编码。在高端应用领域采用802.15.4/ZIGBEE模块作为无线传输、数据加密手段。当传感器被触发后，与图像声音采集单元直接通信联动拍摄录音，或者与中央控制模块通信，由中央控制模块控制图像声音采集模块拍摄录音。
图像声音采集模块，由图像声音采集单元和连接所述图像声音采集单元的无线联网单元组成，所述图像声音采集单元用于图像声音信号的采集、A/D转换和压缩，所述无线联网单元用于经无线局域网与所述中央控制模块的无线数传单元的无线连接；如果图像声音采集模块包含了传感器单元的电路，那么就变成传感器、图像声音采集一体单元。适用于某些不需要传感器和图像声音采集功能分离的场合。所述图像声音采集单元采用JPEG的图像压缩制式，用电池供电方式，当要求连续传输图像信号，也可以采用JPEG/MPEG4/H.263/H.264/WM9等图像压缩制式，用外部电源供电方式；所述无线联网单元采用无线传感器网络技术ZIGBEE联网协议，所述无线联网单元也可以采用802.11协议族联网协议。当然无论是否用电池供电的模块都可以用这两种无线联网协议。
参见图5所示，图像声音采集模块的电路由中央控制处理器单元电路、摄像头、图像声音信号的A/D采样数字编码电路、音视频数字信号的压缩编码电路及无线联网单元电路组成。音视频的A/D采样采用OmniVision的CMOS图像传感器单片方案：OV7141，OV7141单芯片完成模拟视频信号的A/D采样和数字视频信号的编码，直接输出8比特的CCIR656数字视频信号；图像压缩芯片采用AIT800G；中央控制处理器单元电路由ATMEL处理器AT91RM9200、FLASH MEMORY、SDRAM、及以太网PHY接口芯片PLX971、localbus/PCI bus Bridge芯片PCI9054组成，ATMEL处理器AT91RM9200经local bus分别与FLASH MEMORY、SDRAM、图像压缩芯片AIT800G、True IDE接口电路和PCI9054连接，ATMEL处理器AT91RM9200经PLX271与RJ45连接，ATMEL处理器AT91RM9200通过普通串口连接ZIGBEE模块，图像压缩芯片AIT800G经OV7141单芯片连接摄像头，TrueIDE接口电路连接CF卡，PCI9054经PCI bus连接无线网卡；AT91RM9200没有PCI总线，但有两个USB2.0 HOST接口。当使用MINI PCI接口的无线网卡的时候，就需要用PCI总线桥接芯片去扩展出PCI总线。无线联网单元包括ZIGBEE模块电路和802.11a/b/g网卡。ZIGBEE模块的电路和传感器模块中的电路相同，通过标准RS232串口和AT91RM9200连接。无线网卡接口电路有两种结构，如果使用USB接口的网卡则可以直接和AT91RM9200的USB接口相连，对于MINIPCI接口的网卡，则需要通过PCI9054的桥接后与AT91RM9200的LOCAL BUS相连。数传模块的电路、传感器单元电路作为可选部分，图像、声音采集模块可以由同一防区的传感器模块直接联动，也可由中央控制模块根据传感器的报警信号去联动相应防区的图像、声音采集模块。处理器AT91RM9200控制图像传感器拍摄，图像压缩芯片完成压缩，通过ZIGBEE模块或者无线网卡把图像传到中央控制器，也可把图像存储在板上FLASH MEMORY或者CF卡中。CF卡接口电路用AT91RM9200的LOCAL BUS模拟，不需要增加额外的控制芯片。如果图像声音采集模块再添加传感器单元电路，就变成一个集传感拍摄录音一体的模块。适用于不需要传感器触发功能和图像声音采集功能的分离的场合。根据安防环境的具体要求、以及所使用的无线联网协议，对仅仅需要单幅图像的场合采用JPEG压缩标准。对需要连续图像的场合采用JPEG/MPEG4/H.263/H.264/WM9/M-JPEG压缩格式。在需要电池供电的时候，模块采用802.15.4/ZIGBEE做为无线联网通信协议。在对供电方式不做要求，且要求连续图像的场合，也可采802.11协议族做为通信协议。
用户无线密钥，是一个用于用户撤防/布防、门禁、身份识别的无线模块。采用数传模块/ZIGBEE模块/RFID，当使用数传模块作为无线手段的时候，用户身份密码的加密方式采用滚码方式/学习码方式。如果采用ZIGEBEE模块加密方式则利用ZIGBEE协议栈内置的安全功能。用户无线密钥用于用户撤防/布防、门禁、身份识别。
中央控制模块是告警信息和告警图像声音的汇总点。中央控制模块通过无线数传单元/或者ZIGBEE模块单元接收传感器模块的告警信息，判断哪个防区出现告警，联动相应防区的图像、声音采集模块，通过ZIGBEE模块或者是WLAN网卡接收图像声音告警信息，通过串口发送给MMS GSM模块，由模块加工成彩信的格式，发送彩信到指定手机上。也可通过串口控制GSM模块拨打用户手机报警。
本发明实施例提供的远程无线实时彩信安防***的多级联网拓扑结构是由多个单网络结构通过无线中继单元、后台控制机级联而成。其中无线中继单元和后台控制机的具体结构说明如下：
无线中继单元，无线中继单元有两种结构适用于不同的网络节点。一种结构采用FREESCALE公司的中央处理器MCF5272+MC13192(符合ZIGBEE协议的射频前端IC)的方案，MCF5272内置了ZIGBEE的路由协议和路由表。作为ZIGBEE网络的中继、网关、路由节点。无线中继单元第二种结构是ZIGBEE协议和802.11a/b/g/i协议转换桥的结构，参见图7所示，中央处理器MCF5272经LOCAL BUS分别与SDRAM、FLASH和PCI9054连接，中央处理器MCF5272经SPI接口与MC13192连接，PCI9054经PCI BUS与WLAN CARD(网卡)连接；电路结构除了MCF5272、MC13192外，还增加了PCI9054，其作用是把MCF5272的LOCAL BUS转化为PCI BUS，用于挂接MINI PCI总线接口的WLAN网卡。第二种结构的无线中继单元是ZIGBEE网络和WLAN网络之间的网关，允许ZIGBEE网络的数据和WLAN网络的数据互通。第一种结构适合于小数据量的网络节点，第二种结构用适于大数据量节点。根据使用环境，无线联网单元只使用上述结构中的一种；当然在某些情况下也可直接将某一单网内的的中央控制模块作为无线中继单元。无线中继单元是图像、声音、告警信号的存储转发器，是不同单网络之间、多层网络结构中不同网络层之间的连接点。
后台控制机，参见图8所示，后台控制机是一台加装了彩信手机模块(通过串口连接)，ZIGBEE模块(通过串口连接)，802.11a/b/g网卡(通过PCI插槽连接)的PC或者工控机。后台控制机一般放置在集中监控机房内。在需要集中监控的场合，增加后台控制机和无线中继单元，可形成一套集中监控***。
本发明实施例远程无线实时彩信安防***的组网方式：
1)同一防区的传感器和图像声音采集模块通过设置电路板上的跳线设置成同一防区识别地址。
2)中央控制模块采用学习码对码的方式，提取本单网络内所有传感器模块的密钥(如果传感器采用数传模块的无线联网方式)。
3)连接中央控制模块串口到一台PC，运行PC上的WINDOWS超级终端软件。设置中央控制模块电路板上的跳线，使其上电后串口进入控制台模式。通过串口输入单网内的图像、声音采集模块的IP地址或者ZIGBEE MAC地址，以及对应的防区地址。如果需要组成多层网络还需要输入无线中继模块的地址和后台控制机的地址。中央控制模块根据这些信息建立一张告警信息列表。
4)如果需要组成多层网络，中央控制模块还需要输入无线中继模块的地址。通过串口对无线中继模块输入整个网络的路由表。
5)设置中央控制模块电路板上的跳线返回正常模式，然后***上电。中央控制模块根据告警信息列表中的图像、声音模块的地址，自动完成组网。
6)通过短信设置用户手机号码，并存储在MMS GSM模块中。
本发明实施例远程无线实时彩信安防***的工作流程：
1)用户使用无线密钥设置***进入设防状态。
2)传感器检测到入侵后，会利用密钥加密本防区的地址，然后通过无线联网电路发送到中央控制模块。
3)中央控制模块的中央处理器维护一张不同防区的告警信息列表，告警信息列表包括不同防区的ID，本单网内图像、声音采集模块的IP地址或者ZIGBEE MAC地址，每个防区的当前状态，拍摄参数、轮询间隔等等信息。收到传感器的告警信号后，中央控制模块先解析密钥，得到告警防区地址，从而判断是哪个防区的传感器报警(每个防区的传感器都有独一无二的密钥作为身份识别号)，然后设置告警信息列表中相应的防区的状态为告警状态。并按防区告警顺序的反序向相应防区的图像声音采集模块发送图像传输令牌。令牌发送方式是这样的，一次只向一个图像声音采集模块发送，等收到该模块的图像、声音信号后，再向下一个发送。
也就是同一时间只允许得到令牌的模块发送图像、声音信号。令牌只是控制图像声音采集模块的发送顺序，并不是控制拍摄的顺序，根据告警信息列表，多个图像声音采集模块可以同时工作。
4)不同防区的图像声音采集模块正常情况下处于轮询状态，所谓轮询就是每隔一定时间就去访问中央控制模块，在轮询间隔期间，***进入省电休眠状态，轮询时间来到后，由定时器自动唤醒进行轮询操作。中央控制模块根据告警信息列表中的地址去识别本网络的成员，并允许其读取告警信息列表，图像声音采集模块读取告警信息列表后判断是否本防区发生告警，无告警就继续轮询。轮询间隔时间通过告警信息列表中的轮询间隔参数设定。
5)如果图像声音采集模块发现本防区发生告警，就唤醒摄像单元，然后拍摄现场画面，连续拍三张，拍摄间隔可通过告警信息列表中的拍摄参数设定。然后判断传送令牌是否有效，有效就立即传送，无效就进入等待令牌状态。如果是其他防区发生告警，仅仅激活摄像单元，无线联网单元则进入等待接收状态不再进行轮询操作，侦听中央控制模块的下一步指令。直到中央控制模块发送解除告警指令，图像声音采集模块再一次进入正常轮询状态。
6)图像、声音信号传到中央控制模块后，中央控制模块把图像传送令牌发给下一个告警防区的图像声音采集模块。接收到的图像、声音做成彩信发送到用户手机上。同时存储在硬盘/CF卡/SD卡等非易失存储器上。或者传到无线中继模块，由其传到后台控制机处理，并根据告警情况或者用户短信指令，决定是继续采集声音、图像信息还是撤销告警。
Claims (1)
1、一种远程无线实时彩信安防***的单网络结构的工作流程，所述单网络结构包括：
一移动通信网络，用于实时彩信的传输；
能收发彩信的手机、PDA无线终端，无线连接移动通信网络，用于用户的随时随地接警；
一中央控制模块，用于安防***的控制处理，由中央控制处理器单元和连接所述中央控制处理器单元的图像存储单元、无线联网单元、身份识别单元、嵌入式彩信收发单元组成；
所述无线联网单元用于组成无线局域网络，采用802.15.4/ZIGBEE、WLAN、蓝牙短距离无线通信协议作为联网通信手段，
所述身份识别单元，用于无线连接用户无线密钥，具有解码用户密钥、识别用户身份和布防、撤防的功能；无线连接方式能采用数传模块、ZIGBEE模块、RFID、蓝牙、WLAN、红外遥控方式；
所述嵌入式彩信收发单元用于连接移动通信网络，是内嵌MMS Client端协议栈和WAP协议栈、针对GRPS、CDMA1X、3G特性做了优化的TCP协议栈的，能运行在GPRS、CDMA1X或者3G网络之上的无线终端***；
至少一个防区，连接所述中央控制模块，所述防区设有至少一个传感器模块和至少一个图像声音采集模块：
传感器模块，由传感器单元和连接所述传感器单元的无线联网单元组成，所述传感器单元用于产生告警信息，所述无线联网单元用于经无线局域网与所述中央控制模块的无线数传单元进行无线连接；所述传感器采用各种安防传感器；所述无线联网单元采用工作于ISM频段的无线数传模块、数据加密单元、ZIGBEE模块、蓝牙模块；
图像声音采集模块，由图像声音采集单元和连接所述图像声音采集单元的无线联网单元组成，所述图像声音采集单元用于图像声音信号的采集、A/D转换和压缩，所述无线联网单元用于经无线局域网络与所述中央控制模块、传感器的无线联网单元进行无线连接；
所述无线联网单元采用无线传感器网络技术ZIGBEE联网协议、WLAN、蓝牙无线协议；
一用户无线密钥，用于用户的撤防、布防、门禁和身份识别；
中央控制模块通过无线联网单元接收传感器模块的告警信息，判断出现告警的防区，联动相应防区的图像声音采集模块，采集、A/D转换和压缩相关的图像声音信号，经无线局域网络传输至中央控制模块，转换成多媒体短信的告警信息，由中央控制模块的嵌入式彩信收发单元经移动通信网络，发送彩信到指定手机上；也能通过控制手机模块拨打用户手机报警；
所述工作流程的特征是：
1)用户使用无线密钥设置***进入设防状态；
2)传感器检测到入侵后，会利用密钥加密本防区的地址，然后通过无线联网电路发送到中央控制模块；
3)中央控制模块的中央处理器维护一张不同防区的告警信息列表，告警信息列表包括不同防区的ID，本单网内图像、声音采集模块的IP地址或者ZIGBEE MAC地址，每个防区的当前状态，拍摄参数、轮询间隔信息；收到传感器的告警信号后，中央控制模块先解析密钥，得到告警防区地址，从而判断是哪个防区的传感器报警，然后设置告警信息列表中相应的防区的状态为告警状态；并按防区告警顺序的反序向相应防区的图像声音采集模块发送图像传输令牌；令牌发送方式是这样的，一次只向一个图像声音采集模块发送，等收到该模块的图像、声音信号后，再向下一个发送；
也就是同一时间只允许得到令牌的模块发送图像、声音信号；令牌只是控制图像声音采集模块的发送顺序，并不是控制拍摄的顺序，根据告警信息列表，多个图像声音采集模块能同时工作；
4)不同防区的图像声音采集模块正常情况下处于轮询状态，所谓轮询就是每隔一定时间就去访问中央控制模块，在轮询间隔期间，***进入省电休眠状态，轮询时间来到后，由定时器自动唤醒进行轮询操作；中央控制模块根据告警信息列表中的地址去识别本网络的成员，并允许其读取告警信息列表，图像声音采集模块读取告警信息列表后判断是否本防区发生告警，无告警就继续轮询；轮询间隔时间通过告警信息列表中的轮询间隔参数设定；
5)图像声音采集模块发现本防区发生告警，就唤醒摄像单元，然后拍摄现场画面，拍摄间隔通过告警信息列表中的拍摄参数设定；然后判断传送令牌，有效就立即传送，无效就进入等待令牌状态；直到中央控制模块发送解除告警指令，图像声音采集模块再一次进入正常轮询状态；
6)图像、声音信号传到中央控制模块后，中央控制模块把图像传送令牌发给下一个告警防区的图像声音采集模块；接收到的图像、声音做成彩信发送到用户手机上；同时存储在硬盘/CF卡/SD卡非易失存储器上；或者传到无线中继模块，由其传到后台控制机处理，并根据告警情况或者用户短信指令，决定是继续采集声音、图像信息还是撤销告警。
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