基于OpenWRT智能家庭安防系統的研究與實現

本文主要針對室內安全進行了研究和設計，以OpenWrt開源軟件為核心，已有的硬件為基礎設計了基于OpenWrt的智能家庭室內安防系統。

1.整體設計方案

本設計的整體結構分為兩大部分，分別是硬件設計部分和軟件設計部分。以軟硬件相結合的方式實現整體的功能。在硬件設計方面采用模塊化設計，其中主要包括五大模塊：遠程監控模塊、無線通信模塊、視頻采集模塊、單片機控制模塊和傳感器數據采集模塊。軟件設計方面以OpenWrt開源的嵌入式Linux系統為基礎，OpenWrt開源系統當中包含了3000多個可供用戶自由選擇的軟件包，可以根據自己的需要來編寫自己的軟件包構建自己的應用程序從而能夠最大限度地定制自己的嵌入式設備。系統整體設計框圖如下圖所示：

2硬件設計

2.1遠程監控模塊

遠程監控模塊指的是手機端和電腦端，用戶可以任何有網絡連接的地方實時通過手機或者電腦實時獲取室內監控畫面和環境參數，當發生異常通過獲取的短信報警信息，實時查看視頻和客戶端數據，能夠使用戶及時做出反應。

2.2無線通信模塊

無線通訊模塊是本設計的核心，它的主芯片是Ralink的RT5353芯片，它具有高性能、高集成度的中央微型處理器，主頻達350MHz，完全滿足嵌入式操作系統的需要。它支持

IEEE802.11標準的Wi—Fi網絡，20／40M的頻帶允許高達150Mbps的數據傳輸效率，這樣就使它的覆蓋面更廣，數據吞吐量更大。另外他提供多個以太網接口，可與外網和內部多個網絡設備進行連接，它還提供一個USB主設備接口和兩個通用異步收發器接31，這樣就可以非常方便的進行外部設備的擴展。

2.3視頻監控模塊

為了保證室內視頻圖像信息的清晰度，使用戶能夠實時接收圖像，本設計采用USB攝像頭作為視頻圖像的采集工具。它不需要信號的轉換可以直接傳輸圖像信息的數字信號，客戶端（PC／手機）只需要USB接口或者無線傳輸的方式直接接收圖像視頻信號，而USB接31的轉換速度更快。USB攝像頭市場使用廣泛性價比更高，使用簡單。綜合考慮選用天敏網客UVC-T24無驅版攝像頭，640x480像素，USB2.0接口，有效提高圖像傳輸速度，高幀率視頻顯示，畫面順暢不間斷，暗光環境中能夠保證畫面的清晰度。數字攝像頭的原理圖如下圖所示：

2.4控制模塊

控制模塊是由STC89C52單片機和GSM通信模塊組合而成，通過單片機控制GSM模塊實現遠程信息通信報警的功能。

本設計選用西門子公司推出的新一代無線通信GSM模塊TC35系列，它能夠安全可靠地實現系統方案中的數據、語音、短消息傳輸并且能夠保證傳輸速率的要求。模塊的工作電壓為3.3—5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz兩個頻段，模塊有AT命令集接1，該模塊集射頻3電路和基帶于一體，為數據、語音、短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。單片機和GSM模塊采用異步串行通信接口的方式，通信速度可以根據實際需要設定?？刂颇K連接圖如圖3所示。

2.5傳感器數據采集模塊

傳感器采集模塊的設計當中結合了ZigBee技術和傳感器技術的方法，通過紅外傳感器、煤氣傳感器、溫度傳感器實現室內門禁、煙霧、溫度等信息的采集并且由無線通訊模塊將采集的信息上傳給上位機，其中技術是這個設計當中的關鍵。由于本設計屬于室內安防環境，監測的范圍比較小，并且各個節點之間不需要相互通信，所以選擇星型網絡。協調器通過RS232串口與無線通訊模塊連接，各個節點使用RFD連接傳感器，利用電池供電，可以根據實際需要布置在室內的任何位置，所有節點所采集到的的數據都會發送至協調器，上位機（PC／手機端）客戶端通過無線通訊模塊就可以接收到傳感器的實時數據。