远程监控系统可行性分析报告(共14页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 基于GPRS的远程安防监控系统可行性分析报告提交：审核：核准： 专心-专注-专业发行签核记录表 发 文 单 位 签 核 发 文 单 位 签 核修改纪录表版本发行日期修改记录目 录1 引言1.1 目的 本系统结合嵌入式web服务器，GPRS技术以及嵌入式相关技术，实现用户通过网络对家中情况的实时监控。该系统可以进行方便的扩展，结合用户自身需求进行定制，使得用户通过手机获得家中异常报警，并通过网络对家中情况进行实时监控，通过远程的操作来降低异常带来的损失。在系统中Web服务器通过Internet 提供远程访问服务，并通过GSM短信息通知用户异常，用户通过网络对异常进行相

2、应的指令操作。用户可使用系统的GPRS上网功能提供扩展功能。 面向的读者：程序员、测试人员、概要设计、详细设计说明书编写人员，其他读者。1.2 项目背景 项目名称：基于GPRS的远程安防监控系统 项目提出者： 项目开发者： 项目管理者： 最终用户 ：面对普通用户使用 相关背景 ：随着社会电子信息化的不断发展，人们在家居中使用的电器越来越多，由此带来的安全隐患也有了明显的增多。在这些电器中一旦出现一些异常，便会给人们带来很大的损失。为了降低电器的不合理使用带来的异常情况，就要求在异常发生时用户能及时得到信息，并通过实时监控采取一定的操作排除异常。因此，远程监控系统的作用是非常巨大的。90年代末，

3、随着多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展，数字视频监控系统迅速崛起，现今市场上由两种数字视频监控系统类型，一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统，另一种是以嵌入式视频web服务器为核心的视频监控系统。以数字录像设备为核心的视频监控系统采用PC机作为多媒体监控主机，综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等众多的功能，使系统结构大为简化，采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监控不受距离限制，采用大容量磁盘阵列存盘器或光盘存储器，可以节省大量的磁盘介质，同时有利于系统实现多媒体信息查询。但随着基于PC机的视频监控录像系统的发展，在实际使用过程中，也暴露出一些不足，主要是系统工作的不稳定性

4、。以嵌入式视频web服务器为核心的视频监控系统，采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像头采集到的图片信息经过压缩，通过内部总线送到内置的web服务器，网络上的用户可以直接用浏览器观看web服务器上的由摄像头采集的图像。由于把图片采集和web功能集中到一个体积很小的设备内，可以直接连入局域网，用户无需安装任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。同时还具有以下优点：布控区域广阔，嵌入式视频web服务器监控系统web服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域的概念，扩展布控的区域。系统具有几乎无限的无缝扩展能力。所以设备都以IP地址进行标示，增加设备只是意味着I

5、P地址的扩充。性能稳定可靠，无需专人管理。嵌入式web服务器实际上是基于嵌入式微处理器技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，对于用户来讲，上网进行登陆，便可对家中情况进行监控。现在监控系统发展到第三代，前端一体化、视频十字化、监控网络化、系统集成化成为视频监控系统公认的发展方向，它以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存放和播放为核心，以智能实用的图像分析为特点，并为报警系统、门禁系统完美的整合到一个使用平台上，引发了视频控制行业的一次技术革命。1.3 定义l CGI：Common Gate Intergace，是HTTP服务器与你的或其它机器上的程序进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服

6、务器上l GPRS: GPRS-General Packet Radio Service，通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以分组的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。1.4 参考资料l l l l l l 优龙开发板参考资料光盘l 朱文凯， 陶波， 何岭松. 基于Internet的嵌入式e-维护装置J. 测控技术，2002， 21(6):17-21.l 朱文凯， 何岭松， 丁汉等. 基于Interne

7、t的嵌入式Web传感器J. 传感器技术，2002， 8:1-4.l 杨叔子， 史铁林， 李东晓. 分布式监测诊断系统的开发与设计J. 振动、测试与诊断， 1997， 17(1):1-6.l NicholsH.M.C.， BernardC.B.， avid M.H.Remote Instrument Diagnosis on the Internet J. IEEE Intelligent System， 1998， (5):70-76l 朱文凯， 陶波， 何岭松. 基于Internet的测控系统网络化仪器J. 中国计量， 2004， 7:53-54.l 李之明， 高玉琢. DELPHI 7组件

8、经典解析M. 中国铁道出版社， 2003.6.l 飞思科技产品研发中心. DELPHI 7 组件及分布式应用开发M. 电子工业出版社， 2003.1.l Raghu Ramakrishnan， Johannes Gehrke. DATABASE MANAGEMENT SYSTEMS M. 清华大学出版社， 2002.12.l David Sceppd. ADO PROGRAM TECHNOLOGY M. 清华大学出版社，2001.1.l 柳树春. 基于Web 3-Tier客户、服务器体系的应用系统开发与实现J. 计算机工程与应用， 2004. l 曹军义，刘曙光.基于Internet的远程测控

9、技术J2001，6：1721.l 孙德明，何正嘉.快速构建基于Web的远程测控系统J.计算机工程与应用.2003，23：l60162.l 朱文凯，陶波，何岭松.基于Internet的测控系统)网络化仪器.中国计量.2004，7：5354.l 杨叔子，史铁林，李东晓.分布式监测诊断系统的开发与设计J.振动、测试与诊断.1997，17(l)：l6.l NicholsH.M.C.，BernardC.B.andavidM.H.RemoteInstrument;DiagnosisontheInternetJ IEEEIntelligentSystem.1998，(5)：7076. l 凌振宝，王君，马心

10、璐.一种网络测控模型的研究.仪表技术与传感器.2003，2：3738.l 朱文凯，陶波，何岭松.基于Internet的嵌入式e-维护装置.测控技术.2002，21(6)：1721.l 朱文凯，何岭松，丁汉等.基于Internet的嵌入式Web传感器J.传感器技术.2002，8：14.l2 可行性研究的前提2.1 要求2.1.1 系统性能需求l 数据精度数据量保留小数点后两位，其他按照系统中数据的具体含义其精度会有不同。l 时间特性系统统一利用FS2410开发板系统时钟，由于本系统对时间的一致性要求不是特别高，所以可以对时钟不必要求特别严格. l 灵活性本系统采用标准协议，采用较为通用的编程工具

11、，模块化编程，采用国际上较为通用的编程接口，采用开放式体系结构。因此系统具备较强的灵活性和可扩充性。2.1.2 系统安全性需求l 防止非授权用户登录：l 所有用户登陆时都进行口令认证（加密存储，安全传输），严格限制非受权用户登陆管理。2.1.3 数据保存需求l 采集的图片信息定期的更新和转储在SD卡里面；l 发生异常时采集的图片合理保存和加密，较好地保证了数据的安全性、完整性、正确性。l 整个系统运用cramfs+yaffs2的文件系统形式很好保护系统数据和对数据的处理。2.2 目标实现功能序号功能说明主控系统1实时探测温度1、 按用户的要求进行室内温度的实时监控。并显示温度的数值给用户。2实

12、时探测是否有人非法闯入1、 根据红外传感器的功能探测是否有人非法闯入，用户可以自行设置传感器的打开和关闭功能。3报警系统1、 如果有非法入侵或者室内发生火灾，这个时候报警系统开启，用户可以根据情况关闭警报。4摄像头图片采集1、 如果有人非法入侵或者发生火灾，那么摄像头采集10张图片保存下来。并实时显示给用户看。5SD卡存储1、 摄像头采集的10张图片保存在SD卡里面，并支持热插拔。6CGI1、 用于通过WEB服务器，进行功能的设置。7GPRS1、 发生紧急情况，主控系统发送通过GPRS发送消息给用户。8LCD显示(选做)1、 通过QT界面显示当前系统的信息。用户端1手机1、 用户的手机系统来接

13、受主控系统发送过来的信息。并做相应的控制2.3 条件、假定和限制2.3.1 用户接口 界面风格一致（采用框架结构，树形菜单）直观性好，友好，富有人性化。2.3.2 硬件接口 支持设备的种类：ARM系列，powerpc,mips，并支持嵌入式linux操作系统。支持设备的方式：移植嵌入式linux系统和上层的用户的应用程序。2.3.3 软件接口 软件的种类：l 驱动程序：基于linux-内核版本的驱动程序.l 数据库类型：Mysql,Oracle, etc.l Webserver类型： Web Server ，boa，etc.l Cgi程序：Cgi,Cgic ,Perl Cgi,S

14、hell Cgi etc. 与软件的接口功能：l 系统具备较好的可扩充性，可以和各类软件实现无缝接口，平滑过渡。 与应用软件的接口方式：l 通过模块化设计2.3.4 通信接口初步计划系统使用Web服务器通过PPP（Point to Point Protocol）拨号方式接入Internet 提供远程访问服务。通过GPRS的方式在后面进行详细的分析，据预测GPRS上网作为一个网络节点是可行的，但是是否能够作为web服务器提供服务器就需要有关系统的调查。另外系统集成有网卡芯片，可以在局域网中对系统进行相应得设置以及监控。这种实现方式比较简单，而且可行性比较高，因为一般家庭中上网都使用ADSL和路由

15、的方式进行上网，这样的话我们就可以利用这两个设备的特点设置自己的web服务器系统运行环境 硬件配置： l 主机系统：支持下面主流处理器：S3C2410(三星，arm920t),AT91RM9200（ATMEL,arm920t）等l 存储设备：NOR FLASH,NAND FLASH，SD卡，U盘，IDE接口的移动硬盘。l 终端设备：常见各类PC和兼容机,并安装IE浏览器。l 通信设备：GPRS,路由, etc。 软件配置l 主流操作系统： LINUX ,WINCE etc。 l 开发平台：LINUXl 通信协议：GPRSl 应用软件：CGI,上层系统主控程序3 对现有系统的分析3.1 原系统存

16、在如下一些问题：l 现有的安防监控系统一般采用的是摄像机传送视频信号经高效压缩芯片压缩后，通过内部总线传送到内置的WEB服务器。用户在监控端可以直接通过浏览器观看WEB服务器上的摄像机视频图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作。这种方法所需要的设备成本比较高，并且所需的带宽比较多，适合在小区或者学校等公共场所得实时监控，但是家居安防监控设备具有一些特点，它不需要连续的监控，并且也不需要将监控情况实时的传人服务器进行监控，另一方面家居设备对成本的要求比较高，所以之前的视频监控设备不适合家居中的应用。l 监控端有一定的设备要求，不能在随意的场所进行监控，限制了使用的领域。l 监控界面比较简单

17、，没有统一的用户界面，操作也比较复杂。l 监控摄像机的维护费用较高，当监控地点变动时，会带来复杂的操作l 监控时需要有人全职守候，浪费了人力和物力l 安装比较麻烦，所须设备较多3.2 新的系统将对以上地方进行完善.l 新的系统需要实用家居环境的要求，降低成本，改变原先不间断监控模式，并需要为用户提供友好的交互界面，使用户在不同的场所下对设备进行监控操作。l 扩充性：分布式动态管理，可灵活扩充系统物理资源来扩大用户的业务。l 功能强大，性能良好，容错性好。l 操作性：用户接口采用通用浏览器，不限制特定的硬件设备和软件，真正实现随时随地监控。l 界面简洁，美观，直观易操作，友好，富于人性化。4 所

18、建议技术可行性分析4.1 对系统的简要描述主控系统首先接入INTERNET，如果有火灾或者有非法入侵，摄像头采集图片并保存在SD卡里面，如果是火灾发生，温度传感器捕捉信号，那么自动开启灭火系统，开启警报，并通过GPRS模块发送短消息给用户。用户通过GPRS来上网查看当前室内的情况，根据情况做相应的功能的设置，如果有人非法入侵，红外传感器捕捉信号，那么开启警报，通过GPRS发送短消息给用户。根据情况做相应的功能设置。4.2 处理流程和数据流程4.2.1 系统处理流程图IE浏览器 系统资源及其功能打开/关闭温度传感器打开/关闭红外传感器 打开/关闭蜂鸣器设备FS2410开发板返回当前状态控制信号注

19、册摄像头驱动程序判断是否有人闯入判断是否有火灾发生4.3 系统技术分析4.3.1 对监控设备的技术可行性分析在本系统中所使用的监控设备包括摄像头、红外传感器、温度传感器以及各种报警装置。这些设备在技术上都是可行的，摄像头我们可以采用普通是USB摄像头，因为用在家居环境中，不需要有摄像和转换拍摄角度等的需求，所要的设备只需要有拍照的功能，这样只要我们的嵌入式系统能够提供相应摄像头的驱动程序就可以了。在这里我们采用的是中芯微公司生产的zc301芯片的摄像头。关于红外监控和温度监控方面，可以购买相应得模块，温度传感器采用0-100摄氏度，输出电压在0-5V，精度在0.2%的传感器模块。红外监控使用输

20、出开关两的红外监控模块，现有市场很成熟。需要考虑的是开关电源的选择要符合模块要求。4.3.2 对基于ADSL线路的web服务器解决方案的可行性分析随着ADSL网络应用的普及，越来越多的客户希望通过PSTN、ISDN、ADSL拨号上网实现远程视频监控。但使用这种几种方式上网存在一个共同的问题就是每次拨号上网时自己的IP地址是不固定的，如果客户端采取拨号上网方式，而前端网络监控服务器使用固定IP地址，客户端直接输入前端IP地址就可以直接访问到前端的图像。但在实际应用中，往往是前端设备使用PSTN、ISDN、ADSL拨号上网。这样就给客户端访问造成了麻烦，因为前端设备每次拨号登陆网络时IP地址都不固

21、定，客户端需要事先知道前端设备的IP地址才能进行连接访问。网络视频监控基于ADSL接入的两种实现方式：1、通过动态域名解析实现动态IP的静态访问动态DNS（域名解析）服务，也就是可以将固定的互联网域名和动态（非固定）IP地址实时对应（解析）的服务。这就是说相对于传统的静态DNS而言，它可以将一个固定的域名解析到一个动态的IP地址，简单的说，不管用户何时上网、以何种方式上网、得到一个什么样的IP地址、IP地址是否会变化，他都能保证通过一个固定的域名就能访问到用户的计算机。2、通过客户端程序本身自带DNS解析软件实现动态IP的静态访问，其工作原理如下： 由产品业务服务厂商提供网络监控服务器，在其上

22、搭建DNS解析服务器，需要有gon 网络监控端中设置DNS解析服务器IP地址，这样网络监控设备所在局域网只要对ADSL拔号成功，就会向预先设置好IP的DNS服务器发送设备本身的相关地址信息。这样，不管IP地址怎么变，只要网络连通，网络监控设备的相关信息就全传到DNS服务器中了。监控服务器也有相关DNS的设置，监控服务器在连接前端设备之前，根据事先设置好的网络视频服务器或硬盘录像主机设备名称，去DNS的数据库中查找该前端设备是否在线，如果在线，从DNS主机所取其对应的IP地址，获取完相应的信息后，监控服务器就可以正常连接前端设备了。监控客户端通过直接连接监控服务器获取前端设备IP地址信息。3、两

23、种监控方案比较 域名解析方案优点是客户端不受网络限制，客户端是动态IP也可以通过访问前端设备捆绑的域名来访问前端设备；缺点是需要依托提供域名解析的服务商，系统是否能正常稳定运行受第三方影响，如果域名解析提供商的服务器不稳定，会造成无法连接。 通过监控设备自带DNS解析软件方式优点是无需依靠第三方服务，主动权完全掌握在自己手里，缺点是需要服务商提供域名解析服务。4.3.3 对网络的可行性分析整个系统是作为服务器通过网络来支持用户远程登陆监控的，在网络方面，系统可以外扩网络芯片来支持有线网络，另外可以外扩GPRS模块来支持GPRS上网。现今的家庭大部分都是采用的ADSL+路由的方式上网，在有线网络

24、方面，我们正是利用了这种网络结构。首先ADSL拨号上网能够提供给用户一个公网IP，这是整个系统实现的关键，因为我们的设备要作为一个网络上的服务器端，必定要有一个公网IP来提供访问，当然这需要其他技术的支持。有了公网IP，我们可以利用动态域名解析技术来将我们每次登录后的动态IP地址映射成一个固定的网络域名，这样我们在就可以使用域名随意访问系统。现在有很多网站都提供免费的动态域名解析服务，在研发阶段我们可以利用这些服务进行测试，后期可以自己做一台动态域名解析服务器，来为产品用户提供相应服务。目前的动态域名解析有两种实现，一种解析出来的是节点的内网IP，另一种是解析节点的外网IP，在我们的应用中是需

25、要解析外网IP，在整个万维网上应用系统。在研发阶段我们可以使用解析内网IP的方式，利用现有公司的网络资源，进行研发。相应的技术都是已经成熟的，只是需要进行相应的移植工作。在用户设备端，可以和用户家中的电脑同时接入路由，同时需要设置路由，将路由的80端口映射到设备端的内网IP，这样就可以结合动态域名解析和路由的映射功能在网上提供web服务。以上分析了有线网络情况下的可行性，另外还有一种就是通过GPRS网络的方式提供web服务。考虑到这种方式是因为GPRS上网的特点，GPRS网络按照流量计费，并且提供always on line的方式，非常适合我们系统的应用。但是我们如果将自己的产品依托在像中国移

26、动这样的运营商上面，就具有一定的风险性。移动目前支持CMWAP和CMNET两种上网方式，前一种只能访问到一些特定的WAP网页，使为了早期的手机上网所设计的，后一种方式可以提供给用户访问万维网上网页的支持，但是两种方式所分配的IP都是移动公司内部提供的IP，如果我们想把自己的系统作为web服务器端，就存在有内网IP无法在网络上访问的问题，如果需要在网络上访问我们的设备，就需要移动厂商的业务支持，相应得成本就会上升。经过资料的收集，发现现在存在有GPRS网络中的域名解析的解决办法，所以在这方面还存在有研发的潜力。4.3.4 对硬件电路的可行性分析在硬件方面我们可以选择S3C2410de CPU芯片

27、，S3C2410X的杰出特性是它的CPU核，采用了由ARM公司设计的16/32位ARM920T RISC处理器。ARM920T实现了MMU、AMBA总线和独立的16KB指令和16KB数据哈佛结构的缓存，每个缓存均为8个字长度的流水线。 集成了手持设备和通用嵌入式系统的解决方案 32/16位结构体系和ARM920T CPU核的强大指令体系 增强的ARM MMU体系结构支持WinCE, EPOC 32 和 Linux操作系统 指令缓存、数据缓存、写缓冲器和RAM物理地址标签减少了主存储器带宽和潜在性能的影响 ARM920T CPU核支持ARM调试体系结构 内置的高级微控制总线体系结构（AMBA）（

28、AMBA2.0，AHB/APB）支持小/大端模式 寻址空间：每个bank 128M字节（总共1G字节） 支持每个bank可编程的8/16/32位数据总线宽度 bank0到bank6具有固定的bank起始地址 bank7具有可编程的bank起始地址和bank大小 共有8个存储器bank： 6个存储器bank用于ROM，SRAM及其它 2个存储器bank用于ROM/SRAM/同步DRAM 所有的存储器bank具有可编程的操作周期 支持外部等待信号延长总线周期 支持掉电时的SDRAM自刷新模式 支持多种类型的引导ROM（NOR/NAND Flash，EEPROM及其它） 支持从NAND flash存

29、储器引导 4KB内置缓冲存储器用于引导 支持引导后从NAND flash存储器向内存加载 55个中断源（1个看门狗定时器，5个定时器，9个通用异步串行口，24个外部中断，4个DMA，2个RTC，2个USB，1个LCD和1个电池故障） 外部中断源具有电平/边沿模式 可编程极性的边沿触发或电平触发 在非常紧急中断的情况下支持快中断请求（FIQ） 3通道基于DMA或基于中断操作的UART 支持5位、6位、7位或8位串行数据发送/接收（Tx/Rx） 可编程的波特率 支持IrDA 1.0 具有测试回送功能 每个通道有内置的16字节发送FIFO和16字节接收FIFO 4通道DMA控制器 支持存储器到存储器

30、、IO到存储器、存储器到IO和IO到IO传输 突发传输模式增强了传输速率 支持3中类型STN LCD面板：4位双屏、4位单屏、8位单屏显示 支持单色模式、4级灰度、16级灰度、256色和4096色STN LCD 支持多种屏幕像素 典型的流行屏幕像素：640x480, 320x240,160x160等 极限虚屏像素：4Mbytes 极限虚屏像素在256色下 显示模式：4096x1024, 2048x2048, 1024x4096等 IIC接口1通道多主IIC总线串行，能够在标准模式下达到100 Kbit/s或快速模式下达到400 Kbit/s 的8位单向和双向数据传输此外我们可以外置网络控制芯片，从可行性的角度来讲，这款芯片完全可以满足我们系统应用的要求。4.3.5 对所需核心技术的可行性分析系统通过远程web页控制的方式对