無線通信下的檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：由于人們對安全需求的不斷提高，傳統(tǒng)檔案館安全預(yù)警系統(tǒng)已不能滿足人們的需求?；诖?，提出基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其硬件設(shè)計(jì)包括電源部分、處理器、傳感器設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)包括嵌入式Boa服務(wù)器移植和視頻監(jiān)控軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)與傳統(tǒng)檔案館預(yù)警系統(tǒng)相比，能夠?qū)n案館的異常事故進(jìn)行有效預(yù)警，其精準(zhǔn)度在90%以上。

關(guān)鍵詞：無線通信；嵌入式檔案館；智能；預(yù)警系統(tǒng)

引言

由于目前國內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對自身財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù)意識也隨之強(qiáng)化，加以重視，視頻監(jiān)控引起了人們的重視。尤其是對于銀行、圖書館、檔案館、超市、地下停車庫、軍事訓(xùn)練基地等一些特殊場所，必須采用一些比較特殊的方法去對其加以監(jiān)視、預(yù)警，及時(shí)地對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的異常事故做出反應(yīng)，以便完成這些特殊場所的安全需求[1]。嵌入式處理器早就開始從最早的8位處理器，擴(kuò)大到目前社會主流的64位處理器，甚至有可能會發(fā)展為更高端的128位處理器，已經(jīng)完全可以滿足社會對復(fù)雜龐大信息處理的一系列需求[2]。檔案館用于安防保險(xiǎn)的系統(tǒng)存在監(jiān)控區(qū)域與實(shí)際區(qū)域之間差別較大的缺陷，應(yīng)該怎么有力地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、全方位的監(jiān)控預(yù)警對于研發(fā)公司而言就成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在最有效的解決手段就是通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)與嵌入式技術(shù)相結(jié)合來完成，這是由于互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)具備了信息傳輸能力較強(qiáng)、應(yīng)用速度較快的特點(diǎn)。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1電源部分設(shè)計(jì)

基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)之中，電源作為其非常重要的構(gòu)成部分，不單單可以為其提供運(yùn)行動力，而且還可以實(shí)現(xiàn)全局總控的作用[3]。本文設(shè)計(jì)的基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)內(nèi)的電源部分總共有兩種供電手段，分別是單一式聚集供電與離散式分布供電。單一式聚集供電指的是借助于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模板為其供電，這種供電方法可以將系統(tǒng)內(nèi)的所有電荷全部集中在一起，增加供電量。需要注意的是在供電過程中標(biāo)準(zhǔn)模板絕對不可以分割，只有這樣才會提高工作效率，但是它唯一的缺陷就是靈活性較低；離散式分布供電方式則是由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模板一起構(gòu)成的，這就導(dǎo)致其供電能力比較差，工作效率不高，然而與之相對應(yīng)的就是其靈活性較高，分割能力比較強(qiáng)。將這兩種供電方法精妙地聯(lián)系在一起，就能夠既實(shí)現(xiàn)拆分供電，又實(shí)現(xiàn)供電效率提高的目標(biāo)。

1.2處理器

本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)所用處理器采取的OMAP-3931Mini版開發(fā)板，它具備ARMCortextA9和CPU雙核處理器，性能運(yùn)行速度比較快。主頻為800MHz，儲存器是10GbDDRSDRAM，并具有三個(gè)以上的標(biāo)準(zhǔn)接口，調(diào)試接口、串行通信接口、高速USB3.0HOST、SD/MMC接口等等，能夠機(jī)動靈活地?cái)U(kuò)展鏈接到PC標(biāo)準(zhǔn)儀器上。

1.3傳感器

為實(shí)現(xiàn)檔案館智能化安全預(yù)警的目標(biāo)，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)搜集、設(shè)備控制等多項(xiàng)功能，這就要求必須選取適宜穩(wěn)定的傳感器以及繼電器等相關(guān)硬件設(shè)備，并把這些設(shè)備投入到組網(wǎng)鏈接上[4]。其中傳感器的作用就是完成對一系列數(shù)據(jù)信息的搜集，考慮到系統(tǒng)功能的實(shí)際設(shè)置，這個(gè)部分就需要選取精準(zhǔn)、合適的溫/濕度傳感器、氣體感知傳感器。溫/濕度是一項(xiàng)工作環(huán)境的重要參考因素，系統(tǒng)能夠按照傳感器搜集到的溫/濕度進(jìn)而利用空調(diào)、加濕器等館內(nèi)相關(guān)調(diào)節(jié)設(shè)備對檔案館的溫/濕度進(jìn)行智能預(yù)警并加以調(diào)節(jié)，保護(hù)檔案館儲存的紙質(zhì)資料，改善寄存環(huán)境，以便達(dá)到對館內(nèi)環(huán)境的智能控制[5]。選擇DHT20作為無線通信嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)內(nèi)溫/濕度信息的傳感器設(shè)備。這種傳感器的安全性比較高，數(shù)字信號轉(zhuǎn)化速度較快且較為標(biāo)準(zhǔn)，精確度高，在投入應(yīng)用的時(shí)候需要把標(biāo)準(zhǔn)的溫/濕度信號利用鏈接引腳輸入采集終端，設(shè)置較為便捷。本系統(tǒng)在傳感器在搜集到館內(nèi)發(fā)生異常氣體泄漏以后，會設(shè)定預(yù)警事件并告知館內(nèi)管理者，以便讓管理者隨時(shí)掌握檔案館內(nèi)的環(huán)境安全，這也是本文基于無線通信設(shè)計(jì)的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分。為了確保這一部分監(jiān)測有害氣體泄漏的穩(wěn)定性與可靠性，本文選擇MQ-9、MQ-11分別監(jiān)測可燃性氣體和一氧化碳的存在，這兩種傳感器分別鏈接到CC2030開發(fā)板（終端節(jié)點(diǎn)）的P0_7與P0_9引腳。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1嵌入式

Boa服務(wù)器移植在嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中接觸到的無線通信服務(wù)器有很多種，比較普遍的有Boa、Thtpd、apache三種[6]。因?yàn)榍度胧紹oa智能服務(wù)器具備功能較多、體積較小、開放源代碼齊全等一系列優(yōu)勢，在嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以很好地投入應(yīng)用。而且Boa還可以支持無限通信CGI程序，所以本系統(tǒng)選擇的就是Boa服務(wù)器。當(dāng)系統(tǒng)提交預(yù)警信號信息的時(shí)候，嵌入式Boa服務(wù)器就會立即建構(gòu)HTTP響應(yīng)來處理預(yù)警信息，也會根據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求創(chuàng)建CGI上傳進(jìn)程，節(jié)省資源。同時(shí)它的處理速度與效率相對來說比較高。只有在現(xiàn)行系統(tǒng)上移植Boa服務(wù)器成功之后，管理者才可以使用網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的一系列功能。經(jīng)過相關(guān)源代碼的刪改、匹配和編譯等流程，Boa服務(wù)器才可以繼續(xù)兼容現(xiàn)行系統(tǒng)穩(wěn)定的操作。移植Boa服務(wù)器的具體過程如下：首先，對Boa的源代碼進(jìn)行必要的刪改，很多源代碼并不適合用于當(dāng)前系統(tǒng)研究中，因此就需要對其進(jìn)行合理的刪改，避免在上傳或運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)錯(cuò)誤。其次，利用輸入匹配命令自動生成相應(yīng)Makefile文件并完成補(bǔ)充，使其在默認(rèn)狀況下進(jìn)行交叉編譯。之后，對Boa源碼進(jìn)行編譯，生成能夠在S5PV810開發(fā)板上智能運(yùn)行的Boa文件。最后，借助于arm-linux-strip指令減少Boa文件內(nèi)的多余信息，減小信息占用空間，使其可以很好地兼容嵌入式系統(tǒng)內(nèi)。

2.2視頻監(jiān)控軟件

由系統(tǒng)功能解析可知，基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)需要完成視頻安防監(jiān)控子系統(tǒng)去確保檔案館的財(cái)產(chǎn)安全。本文圖像搜集使用的是V9L1接口，為信息檢測模塊以及H189編碼模塊提供警示幀信息。首先，為提升檔案館環(huán)境的安全保護(hù)功能，本設(shè)計(jì)還需要對館內(nèi)目標(biāo)區(qū)域檢測進(jìn)行研究。視頻監(jiān)控模塊在檢測到危險(xiǎn)信息數(shù)據(jù)的時(shí)候，會開啟視頻儲存，把視頻信息集合為視頻文件，其次，同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性，系統(tǒng)采取壓縮比例比較高的H761編碼方法，按照本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在完成實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控時(shí)，管理者能夠根據(jù)館內(nèi)環(huán)境的變化，人為地轉(zhuǎn)換預(yù)警模式，為檔案館安防提供保障。

3實(shí)驗(yàn)與效果分析

為了更加清楚、具體的看出本文設(shè)計(jì)的基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)際效果，特與傳統(tǒng)嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行對比，對檔案館的異常事故進(jìn)行預(yù)警對比。

3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將兩種嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)置于相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境之中，進(jìn)行異常事故預(yù)警實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置內(nèi)容見下表。

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)過程中，通過兩種不同的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)同時(shí)在相同環(huán)境下進(jìn)行工作，分析其異常事故的預(yù)警能力變化。實(shí)驗(yàn)效果對比圖見圖1所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本文設(shè)計(jì)的基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)與傳統(tǒng)檔案館預(yù)警系統(tǒng)相比，能夠?qū)n案館異常事故進(jìn)行有效預(yù)警，其精確度高達(dá)90%。

4結(jié)語

本文對基于無線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，依托無線通信計(jì)算機(jī)結(jié)合機(jī)制，根據(jù)嵌入式技術(shù)的分析，對檔案館預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)榛跓o線通信的嵌入式檔案館智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者：賈必江 單位：大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院