1、泉州师范学院学年论文题目一种基于GSM的家庭安全防盗报警系统理工学 院 通信工程 专 业 06 级 学生姓名 曾小芬 学 号 060307057 指导教师 柯跃前 职 称 高级工程师 完成日期 2009年8月 教务处 制目录摘要3引言41.系统的总体结构42.GSM介绍52.1SMS的概念及特点62.2SMS的开发63.系统功能实现731感应器的设计732感应器控制器的设计733防盗器的设计834报警验证设计835语音报警设计836留言功能设计937智能插座设计938短信报警设计939电子钥匙设计9310软件设计9311GSM短信报警的实现9312GSM终端硬件设计104.系统特点和优势105
2、.结语10致谢：11参考文献：11一种基于GSM的家庭安全防盗报警系统理工学院通信工程专业060307057曾小芬指导教师柯跃前高级工程师摘要介绍了一种基于GSM的家庭安全防盗报警系统，详细介绍了系统组成结构和软硬件设计。该系统采用GSM短信息模块来发送接收短消息，从而实现对居家安全的监控，使人们远在千里也能够对家里的情况了如指掌。该系统从家庭用户住宅出发，将传统的红外线报警系统、火灾自动报警系统等多种警报系统进行改装、整合，通过计算机进行智能化控制形成了一个多功能、全方位的家庭式报警系统，为家庭用户提供可靠的安全防范服务。本系统结构简单、安装调试简单、使用方便、安全、可靠、使用成本低。关键词
3、GSM;短信报警;安全;感应器；报警系统引言随着人们生活水平的提高，其生活质量也在不断提高，社区的安全是人们考虑的一个重点，大多现代化的居民小区都安装有社区安全防范系统，但在小区内住户出现贵重物品被人偷窃、紧急病情得不到及时求治、家电短路引起火灾等现象却屡见不鲜，这是为什么呢?究其原因是小区的人为管理因素太多和安全防范系统灵敏度不高、效率低、误报率高、监视范围没有针对性、与住户脱离了直接联系等缺陷所致。因此，一套高效、快捷、安全、方便的警报系统对家庭用户来说显得非常重要。基于GSM的家庭安全防盗报警系统充分利用了GSM网络覆盖广、可靠性高、不受距离限制等优点，形成了集实时数据采集和远程监控于一
4、体的安全监控系统。可用于家庭和企事业单位。既能防盗、防灾又便于公安部门取证破案。是维护治安、保护财产和打击盗窃犯罪的一件利器。1.系统的总体结构家庭报警系统由硬件和软件两大部分组成，其中硬件部分由各报警感应器、紧急呼叫按钮、感应器控制器、摄像头、麦克风、调制解调器、电话线路、宽带网络线路、电子钥匙智能插座、计算机、固定电话、移动电话等组成。软件部分包括多功能报警系统软件及感应器控制器芯片中的软件模块。其中报警感应器由市场上常见的报警器进行改装而成，而感应器控制器是自行进行设计并写入汇编代码而成。对用户而言，需提供的硬件设备必须有：摄像头、麦克风、调制解调器、电话线、计算机、固定电话、移动电话。
5、而其它设备和软件统均自行设计。本系统集GSM无线通信技术、计算机控制技术、实时数据采集技术、远程监控于一体，实现了家居安全防盗系统的及时监测功能。其系统总体结构图如图1所示。图1系统总体结构图手机模块具有两大功能，即MMS(多媒体短信)功能和GPRS无线上网功能。MMS最为吸引人之处是能传输包括文本、图片、动唾以及视频等在内的数据信息。GPI(无线分组业务)能够随时为用户提供透明的IP通道，可直接访问Intemet中的所有站点和资源；采用信道复用技术，实现永远在线。利用GPRS无线接入技术组成无线数据传输系统有很大的应用范围，如远程监控、调度、报警、遥控等。本文利用GPRS无线接入和GSM短信
6、技术设计一种安全防盗报警系统。系统的主要用途为：防盗报警(远程短信报警)；火灾、煤气泄漏报警(烟雾探头、煤气泄漏探测器)；抢劫报警(紧急求救按钮)；家门非法入侵报警(门磁控感应器)、门窗非法入侵报警(玻璃破碎感应器即震动传感器)；阳台非法入侵报警(红外探头)；夜归照明设警，锁门、解警，开门(遥控器控制)；断电报警(带备用电池)；拍照功能(运用摄像头拍下入侵者照片，并传送至用户，用于公安取证)；手机遥控解警，开锁、手机遥控设警，锁门、手机遥控设置自动人警，无自动人警；声光报警，吓退盗窃者。在使用中，报警信息可以通过MMS发送至用户手机，或者还可以发送至小区监控中心，在外上班、度假的人们可以授权小
7、区管理人员对其房屋进行安全管理。报警终端与保安中心采用GPRS传输方式，实现永远在线。2.GSM介绍GSM(Globalsystemformobilecommunication)是一种无线数字蜂窝通信系统网络规范。它定义了建设该网络及提供服务的各种标准，这些标准有欧洲电信标准化协会(ETSI)掌管。实现中通常使用的频率为900MHZ，1800MHZ，1900MHZ。1其中中国的GSM网实现在900MHz和1800MHZ频率上，也就是常说的GSM的双频。我国GSM移动通信网具有提供语音业务、传真、短信等通信业务的能力，其中短信功能因履盖范围广、投入成本低、可靠性较好等优点，适合于设计一些无线应用
8、系统和产品，能满足实时性要求不高的小数据业务的需要。2.1SMS的概念及特点SM是短信息服务（ShortMessaegeservice)的简称，是通过手机发送和接收有限长度的文本信息的功能。文本信息是词语，数字和字母的组合，一条短消息可以包含160个英文字母(7一bit编码)或70个非拉丁字母(16一bit编码)，如中文汉字或阿拉伯字等Unicode编码。SMS属于GSM第一阶段(Phasel)的标准。但目前SMS已经被集成到了很多网络标准中，GSM，CDMA，TDMA，PHS，PDC等移动网络都支持SMS，这使SMS成为一项非常普及的移动数据业务。SMS具有以下几方面的特点:1)SM采用的是
9、存储一转发模式，即短消息被发送出去之后，不是直接发送给接收方，而是先存储在短信服务中心(ShortMessageserviceCenter，SMSC)，然后再由短消息中心将短消息转发到接收方。如果接收方当时关机或不在服务区内，SMSC就会自动保存该短消息，等到接收方在服务区出现的时候再发送给他。2)SMS对发送信息具有保证的双向服务，与普通的寻呼机制不同。寻呼机的发送方不清楚消息是否发送成功，而5路发送方可以在将短消息发送出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败的信息，以及不可达的原因。3)SMS可以与语音，数据，传真等业务一起进行同步传输。由于SMS是非对称业务，它使用短消息SS7信令信
10、道传输数据分组，所以即使在业务信道处于高峰期的情况下，也照样可以使用短消息顺利通信，SMS还可以实现全国和国际漫游。2.2SMS的开发GSM07.05及CSM07.07协议中对终端设备跟移动台之间通信作了规定。MEstatusMEcontrdATcmdsresponsesTETAMEUSERAPPUCATIONGSNETWORKnetworkmessages图2GSM协议中TE和ME的连接GSM协议中TE和ME的连接图2所示。ME(MobileEquipment):是最低层的通信模块，它负责无线的传输。AT(TerminalAdPator):是AT命令的解释器，使整个ME的外部接口标准化。AT
11、的接口就是著名的AT命令集，ETSI标准的GSM07.07一500(ATComandSetForGSMMobileEquipment)详细描述了AT命令集的规范.九十年代初，AT命令仅被用于modem操作。由于没有控制移动电话文本消息的先例，因此开发了一种叫SMSBlockMode的协议，通过终端设备(TE)或电脑来完全控制SMS。几年后，主要的移动电话生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM研制了一整套AT命令，其中包含对SMS的控制。AT命令在此基础上演化并被加入GSM07.05标准，以及之后的GSM07.07标准。TE(Temina1Equipmennt):是类似计算机的终端，
12、用来控制况ME.对SMS的控制共有三种实现途径:最初的BlockMode;基于AT命令的TextMode;基于AT命令的Mode;到现在，FDU己取代BlockMode，后者逐渐淡出。TextMode和(Protoco1DescriptionUnit)Mode都是基于AT指令的。如果要阅读手机上的短消息，手机会为你迭择一种合适的编码。那么一个可以阅读SMS消息的应用要么使用文本模式，要么使用模式。如果使用文本模式，那么应用将被绑定(或受限)于一些预先设置的编码选择中，在某些情况下这是不够的。如果使用模式，那就可以使用任何编码方式。基本的PDU命令是AY+GMGR，AT+CMGL，AT+CMGS
13、。例如读取电话上全部未读过的SMS消息，最简单的办法是用AT+CMGL=0;而用AT+CMGL=4则可读取全部SMS消息，无论己读过与否。再如AT+CMGF=0用于设置PDU模式AT+CMGS=0用于检测Modem是否支持SMS命令。这些AT指令还有很多，详细地说明可见GSM07.07协议。而在开发中控制和使用GSM/GPRS等无线传输模块进行数据交换就是通过这些AT指令的用法。3.系统功能实现报警系统的主要功能是实现防盗、防火等报警。为了更好地发挥计算机软件操作的灵活性，使得整个系统更加高效、可靠，辅助功能也不可少，整个系统所涉及的设计内容如下。31感应器的设计在传统报警感应器中加装无线遥控
14、模块，使其触发信号能够通过无线的方式发射到感应器机顶盒，如对传统红外线感应器的电路进行改装，添加一个用于汽车遥控钥匙的无线模块。通过红外线感应器及微波感应器的多元组合方式组成防盗报警，通过温度感应器、CO气体感应器及光电感烟感应器的多元组合方式组成防火报警系统。另外通过可燃气体感应器的设计实现防煤气泄漏的报警系统，通过紧急呼叫按钮的设计来实现防紧急病情或突发事件的报警。32感应器控制器的设计通过对一块电路感光板进行显影等系列工序，并汇编代码写入AT89C51芯片制作成一块智能化电路板，封装在盒中，制作成感应器控制器。感应器控制器是一个连接有各感应器及计算机串口的设备，是整个系统设计的主体，其硬
15、件部分部分和软件部分均是相互独立的，感应器控制器是所有感应器与计算机沟通的桥梁，每个感应器所获得的感应信号均被感应器控制器所接收，再由感应器控制器对各感应信号进行相应识别和处理，并将处理后的感应信号通过串口送至计算机，由计算机对其采取相应的报警动作。具体实现电路图如图3所示。图3感应器控制器电路图33防盗器的设计防盗器由主控制器、遥控发射器、红外探头、照明灯、摄像头、门磁感应器、烟雾传感器、煤气探测器、振动传感器、蜂鸣器、报警灯、直流稳压电源、备用电池等部件组成。系统结构图如图所示。系统在警戒状态下。当单片机检测到各探测器的报警信号后，单片机将控制GSM，GPI手机模块向用户发送相应的报警信号
16、，并将摄像头拍摄下来的非法入侵者的照片存储或传送至用户手机，同时控制声光报警；遥控接收单元接收到解警命令后，打开家门和照明灯；当外部电源被非法剪断时，系统利用备用电池工作，并发送断电报警；控制指令带密码保护功能，其控制密码和报警号码存储在非易失存储器EEPROM中。34报警验证设计通过报警系统软件对摄像头和麦克风等硬件设备进行相应的设置，在感应信号被触发时自动打开摄像头对现场进行拍摄。麦克风对现场进行声音录制，将所拍摄的图片和录制的声音文件通过Intemet上传到glP服务器，用户在远端登录到FIP服务器查看图片或倾听声音便能够清楚地了解现场所发生的事情。35语音报警设计当住宅用户家中有警情出
17、现时，计算机从各感应器取得经识别后的感应信号后，从软件系统中调出相应的语音文件，将语音信号以比特流的形式发送给调制解调器，调制解调器将数字信号转换为模拟的语音信号发送到公用电话网，在公用电话网中经各地的电话程控交换机或无线通信交换机将语音报警信号送至用户的办公电话或用户手机中。36留言功能设计用户在对系统进行布防时，整个电话线路虽处于空闲状态，但由于用户不在家，不方便接听，通过留言功能可告知用户有谁来电或因何事来电。37智能插座设计在感应器被触发时，为了更加高效地产生报警，可由软件系统驱动智能插座来启动现场报警，如开灯或音响可以吓走盗贼，开电风扇或排气扇来驱散被泄露的煤气。38短信报警设计报警
18、系统软件在接收到感应信号时，对其进行相应的识别，通过事先录入的短信条目将短信发送到住户的手机。短信报警方式有两种，其一是通过互联网上的短信网关来实现，系统自动登录到短信网关并通过网关上传短信信息到用户手机；其二是通过连接至计算机串口的短信发送模块将短信信息从SIM卡发送至用户手机。39电子钥匙设计通过电子钥匙(普通遥控器)将无线控制信号发送到感应器控制器，感应器控制器对其进行信号识别，并将其发送给计算机报警软件系统来对系统进行灵活地设置，如：添加或修改设备，系统设防或解防等。310软件设计计算机是整个系统的核心部件，而软件系统是整个系统的灵魂。软件系统的设计较为复杂，可实现的设备管理、电话管理
19、、用户管理等管理功能，将计算机网络、手机通信网络、电话网络等有机地结合起来形成一个整体对感应信号产生一系列的报警动作。通过系统软件使得整个系统变得越来越实用，不但能满足家庭住户安全需求，而且使用户的操作变迁更为灵活和方便。所采取的警报动作均靠它来完成，它必须包括设防和解防设置、住户电话列表管理、感应器管理、报警语音和短信等功能。使得整个系统能充分地捕捉到所需要的信息。使用Modem进行语音报警，需要了解设备号、设备名称、设备位嚣、本次报警所使用的语音文件、要拔入的电话号码、所启用的智能插座等信息。311GSM短信报警的实现采用通常的无线GSM发送接收设备就能实现多媒体短消息的传送。实现简单，具
20、有通信成本低、频谱利用率高、系统容量大、业务种类多、保密性能好、抗干扰能力强、通话质量高、国际自动漫游等优点。它利用信令信道传输。不用拨号建立连接，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心。由短消息服务中心在发给最终的信宿。是目前应用最广泛的通信方案。在相关的系统中往往使用手机模块来实现与短消息中心的联系。主要原因在于：使用手机模块利于系统集成。成本较低。而使用手机虽然也可以实现相应功能但是需要外加数据线。成本相当高。但是要注意的是手机模块中使用UnicMe编码方式。所以首先必须国标码转换成UnicMe。312GSM终端硬件设计在整个系统中，GSM终端应具备这两个主要功能：1）接收并判
21、断分析CPU送至的传感器数据及时送往移动终端；2）接受移动终端的查询，向其应CPU送至放的传感器信息。主要部件为微处理器及GSMModem。正常工作中，微处理器，将接收到的温度传感器采集到的温度编制成短信息，并控制GSMModem连接GSM网络，发送该短信。同时，通过GSMModem正确接收移动终端发来的查询或设置报警范围的短信，并给出正确应答。4.系统特点和优势在安全防范领域的报警系统中，其数字化产品相当丰富，竞争相当激烈，但凭着技术的创新和对安全防范领域的深刻理解，此报警系统有以下几点优势。1)功能齐全，完全能够满足家庭住户的所有安全需求。通过红外线感应系统及门磁感应系统来实施防盗报警；通
22、过烟雾感应器来实施火灾报警系统；通过可燃气体感应器实施煤气泄露报警；通过紧急呼叫按钮实施突发事件报警；通过智能开关对现场采取紧急措施进行相应的预处理；通过摄像头和麦克风对现场进行相应的录制和拍摄，为现场留下相应的分析数据；通过调制解调器为用户实施固定电话留言功能。2)设置灵活，通过软件系统按照用户需求对硬件进行相应的设置。住户可根据实际情况任意添加或修改多个报警电话，如办公室固定电话、用户手机、小区值班电话、派出所值班电话以及火警119、匪警110等。也可根据房间的实际情况任意添置感应器或挪动感应器的位置来达到准确、高效地触发感应信号。可通过遥控器按照住户的生活节奏来对任意感应器进行设防或解防
23、，做到操作方便实用。3)经济实惠，通过较为简单的配置就能实现功能强大的报警系统。由于电脑的日渐普及，只须添置几个相应的感应器和遥控器就可实施语音报警，其成本也就是几百元而已，而固定电话、手机等均成为了每个家庭住户的必备通讯工具，其成本则可忽略不计。因此，这种低成本的报警系统，对住户来说只需再花费不到2000元就可完全拥有这一套报警系统(除了电脑、电话之外)，相对其它综合性报警系统来说，住户可节省上万元的成本。4)准确高效，通过多功能、全方位的报警措施能较好地解决误报问题。通过多个不同位置的感应器对信号源进行感应来证实感应信号的真伪，通过多个不同的报警电话和不同报警方式来避免漏报问题，通过FTP
24、查看报警现场的拍摄信息或通过报警电话倾听现场录制的语音信息来辨别现场报警的真假。5.结语短消息服务作为GSM网络的一种基本业务,已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视,基于这种业务的各种应用也正迅速发展。本文所介绍的短消息系统通过与企业实际信息管理紧密结合，解决了过去信息传递过程中存在的诸多问题，有效提高了企业信息的及时性、准确性和利用率。因此,该短消息报警系统以其先进的技术、崭新的概念以及稳定的性能已经获得广大用户的接收和认可，具有广阔应用前景和市场空间。致谢：柯老师在论文提出到完成的过程中始终给予悉心的指导和教诲，使我受益匪浅。对此，谨表示衷心的感谢。参考文献：1周学泳,石丹.短消息
25、(SMS)与WAP的开发及应用M.北京:电子工业出版社,2002,12.2鲁志康.多媒体报警及监视系统的设计.计算机工程与设计.2000,21(4):36383胡继英.安防自动化在智能住宅中的应用.房材与应.2001,(2):15184张金泉.一种新型民用防火防盗报警器的研制.燕山大学学报.2OO0,24(1):71735张波,杨国华.基于公用GSM网的数据传输系统的设计与应用J.无锡商业职业技术学院学报,2005,9,5(4). 6戴美泰，吴志忠，邵世祥，等GSM移动通信系统优化M北京：人民邮电出版社。20037张一哲，杨晓晴，李晓娟基于公众电话网的住宅远程智能报警和遥控系统设计J低压电器，2007(12)：1417，3011
