基于Lab VIEW的家庭智能報警系統研究

（1.武漢工程大學智能機器人湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430074；

2.武漢工程大學計算機科學與工程學院.湖北 武漢 430074）

基于Lab VIEW的家庭智能報警系統研究

（1.武漢工程大學智能機器人湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430074；

2.武漢工程大學計算機科學與工程學院.湖北 武漢 430074）

利用Lab VIEW平臺研制了家庭智能報警系統，系統包括用戶端和接警中心端.當用戶端有警情發生時，控制主機運行相應模塊將現場采集的圖片、聲音數據經過處理后發送到保接警中心報警、顯示現場信息，并以彩信的形式發向用戶設定的手機.系統的部分硬件利用軟件虛擬化，提高了性價比.實驗結果表明，系統可以對多種可能出現的警情進行監控、防范以及緊急求助，具有性能穩定，誤報率極低，操作方便，開發周期短以及費用低廉等優點.該系統可直接用于家庭安防.

家庭安防系統；Lab VIEW；現場監控；DataSocket

0 引 言

隨著社會經濟的發展和物質生活水平的不斷提高，人們對自身的生命財產安防意識也在不斷增強，家庭及住宅小區安防系統是否完備也已成為人們日益關注的問題.因此，開發功能先進、運行可靠、實用、方便、成本低廉的家庭安防系統具有重要的社會意義.本文在大量調研了目前市場上家庭報警系統優點與不足的基礎上，研發了一種實用的家庭多功能智能報警系統.

1 系統整體功能簡介

系統分用戶端和接警中心端兩大部分.用戶端主要由四個功能模塊組成：晚間休息或離家模塊；緊急報警模塊；防騙子模塊；緊急求助模塊［1－3］.用戶端通過遙控器或語音啟動相應的功能模塊.在遙控器對有關模塊設防的條件下，當某探測器向控制主機發送報警指令、或者用戶通過遙控器向主機發送緊急報警或緊急求助指令時，主機通過相應的功能模塊啟動拾音器和對應的紅外攝像頭進行現場聲音與圖像采集，經過小波降噪等技術處理后，通過Lab VIEW中Internet工具包的FTP傳送到保安中心，并利用GPRS通信技術把處理過的數據以彩信的形式發向用戶設定的手機.用戶還可以利用手機或PC通過主界面發布的網頁域名對現場情況進行遠程實時瀏覽.緊急報警模塊還增加了語音發送報警指令的功能.緊急求助模塊是當家里老人、病人等需要幫助時，通過遙控器向主機發送求助指令，并將現場的聲音與圖像數據傳到小區保安中心及設定的手機.

此外，用戶端還有兩個輔助功能模塊，一是USB硬件設備描述符檢測程序.每當用戶插上一個USB攝像頭，該檢測程序就在其中的數組給出相應的攝像頭硬件描述符，以編號的形式給出，這是USB攝像頭與相應的探測器搭配的依據.二是手機彩信發送程序，這是針對手機不支持WWW網頁瀏覽功能的用戶.它可將警情以結構彩信INI的形式發往設定的手機.彩信貓通過USB口和主機相連后，實時檢測數據庫Master表中信息發送表的數據.一旦有報警指令，控制主機控制相應的模塊進行現場數據采集并寫入到數據庫信息發送表，彩信貓檢測到表里有要發送的數據后立即發送.

接警中心端主機主要是實時檢測用戶端是否有報警指令，若有，則播放報警音樂，閃爍警燈，顯示報警用戶相關信息，并在地圖中快速定位.也可通過 Lab VIEW 平臺的 DataSocket網絡技術［4－5］遠程瀏覽與保存客戶端采集的視頻.同時用戶手機也會接收到用戶端采集的圖片與聲音文件的結構資源彩信.保安終端的主界面上可以同時顯示10個報警用戶的信息，還可顯示報警現場視頻及歷史報警等信息.若超過10戶，則通過列表選擇需顯示的報警用戶詳細信息.點擊“打印信息”按鈕可以把報警用戶的具體信息打印出來交給出警人員；點擊“視頻保存”按鈕可以對采集的現場視頻進行保存.

接警中心端的輔助功能界面，用來檢測用戶家里的電源是否意外的中斷，通過查看是整個小區停電還是個別用戶家里停電，來判斷是否有案情發生.界面中可同時顯示停電數目為10戶，當超過10戶時，可單擊停電用戶列表右邊的紅色按鈕，選擇需顯示的停電用戶具體信息.

1 系統組成

1.1 系統硬件結構

系統用戶端主要由控制主機、探測器、遙控器和數據采集卡構成.接警中心端主要有主機、警笛等組成.用戶端的控制主機負責探測器報警指令的檢測和各大監控模塊的設防與撤防及現場采集的數據處理.探測器主要包括東尼TONY-A7拾音器、USB接口的BSX-2066 CMOS攝像頭、有線門磁探測器MC-38以及六光束紅外柵欄等.數據采集卡為USB口.遙控器用于設置報警器的工作狀態，用戶通過操作按鍵，可方便地控制報警器設防、撤防、緊急求助等工作狀態，其上面四個按鍵對應四個功能模塊.系統硬件連接如圖1所示.

圖1 系統硬件連接圖Fig.1 Connection diagram of the systematic hardware

系統中的遙控接收裝置通過USB口與控制主機連接，將3.5 mm警笛插入聲卡的Line out插孔，3.5 mm拾音器并聯后插在聲卡的Line in插孔.紅外柵欄的電源正、地線分別與所配帶的電源正負線連接，信號線接在數據采集卡相應的引腳，同時將地線接在數據采集卡的GND引腳.門縫及柜子等門磁開關的兩根線分別接在數據采集卡的GND和相應的引腳.USB紅外攝像頭以及GPRS彩信貓，直接插在與控制主機相連的USB HUB口.用戶端控制主機通過Internet或電話網絡與保安終端進行數據通信.系統工作原理如圖2所示.

圖2 系統工作原理圖Fig.2 System functional block diagram

1.2 系統開發平臺簡介

系統開發所用到的軟件有：Lab VIEW2010用于家庭智能報警系統源程序代碼的編寫；SQLSever2000用于存儲和管理給手機發送的聲音和圖像彩信數據；Dreamweaver8.0和 HTML Help Workshop4.73用于編寫家庭智能報警系統Html使用幫助文件并編譯成Help.chm文件.

Lab VIEW強大的項目管理器，對于開發組織大的軟件系統非常的方便.利用Lab VIEW進行系統開發，省去了很多程序代碼，取而代之的是流程圖式的已封裝好的函數節點.它的自動多線程為編程者帶來的很大的方便，大大縮短系統開發周期［6］.

2 系統程序設計

2.1 用戶端主程序設計

用戶端啟動界面程序中，通過數組索引函數節點、字符串函數節點動態顯示硬件的裝載進度條.在層疊式順序結構中引用函數節點、屬性節點和調用節點動態地打開用戶登錄界面，打開參數設置程序和關閉用戶啟動界面.同時通過注冊表信息導入子VI把所需的注冊表信息導入到注冊表.啟動界面關閉后進入圖3所示的用戶端主程序.主程序的各功能模塊子VI實時檢測是否有報警指令.最上面的 While循環控制和處理用戶端四個功能模塊以及斷電報警事件.中間的While循環處理鼠標操作事件.最下面的三個While循環分別控制視頻圖像的顯示；動態WORD的創建與用戶的錄音及緊急報警語音密碼核對；緊急報警語音密碼開關狀態的檢測.這五個While循環的同步是靠布爾全局變量來實現.

圖3 用戶端主程序Fig.3 Main program for Client

當某一模塊有報警指令時，就給110布爾全局變量賦予真值，此時上面While循環里的While循環給其中的條件結構賦予真值，通過目錄上傳子VI把采集的現場數據發往保安終端.當緊急求助有報警指令時，則給非110布爾全局變量賦予真值，此時While循環就會給下面的條件結構賦予真值，通過目錄上傳子VI發送現場采集的數據.當鼠標有相應的操作時，中間While循環里面的事件結構給予相應的處理與控制.左下方的While循環檢測到110布爾全局變量或非110布爾全局變量有一個為真，并且用于控制五個While循環同步的布爾全局變量為假條件下，將通過Amage2全局變量顯示采集的視頻圖像.

中間While循環中事件結構的第1幀通過對話框函數來響應界面關閉事件.事件結構的第2幀分別用來處理用戶點擊前面板上的“讀取采集圖片”或“讀取采集聲音”按鈕事件，通過Lab VIEW互連接口面板里的庫與執行程序子面板里的執行系統命令函數自動進入采集圖片或聲音存放的目錄，以預先設定的方式打開和瀏覽.

在目錄上傳子VI程序中首先通過執行系統命令函數檢測主機的MAC地址，并通過FTP Open SessionFTP、Login FTP、FTP MKD三個函數在FTP服務器上所設定的FTP站點目錄中創建一目錄，用來存放報警用戶傳上來的圖片和聲音數據，以及用戶數據.

斷電判斷子VI程序通過調用庫函數節點調用Windows系統動態連接庫Kernel32.dll文件里面的GetSystemPowerStatus函數來判斷用戶家里是否停電.若檢測到停電就結束前面的 While循環，執行后面條件結構為真的分支，在此分支內通過停電子VI給服務器端發送報警信息.

2.2 接警中心端系統主程序設計

接警中心端啟動界面的程序與客戶端的啟動界面類似，也是通過數組索引來動態的顯示硬件的裝載信息，如打開的設備、參數的載入及設備的初始化等；通過格式化寫入字符串函數來顯示裝載的百分比.當進度條走到100%時，通過后面的層疊式順序結構第0幀里的VI引用函數和屬性節點打開主程序，第1幀里的VI引用函數和屬性節點來關閉用戶界面.終端主程序如圖4 所示.

圖4 接警中心端主界面程序Fig.4 Alarm center-side main interface program

作為接警中心端主程序，應能在同一時間對多用戶報警進行監控.可以用VI引用函數打開VI模板，自動在內存中創建一份復本，打開多次就會創建多個復本.利用VI模板的克隆特性，對于主VI和載入VI之間的通信，通過讀寫子面板上該控件的引用Value屬性來實現.采用子面板模板，在界面放置10個子面板動態存放VI模板，顯示多用戶報警信息.

主程序上面的順序結構的第0幀是通過子面板的屬性節點來實現子面板模板的插入工作，通過其中的For循環實現控制插入子面板模板的個數.第1幀是實現用戶菜單選擇的一個事件結構.下面的兩個While循環分別用來處理用戶點擊前面板“關閉”按鈕時的事件結構和數字時鐘.數字時鐘是通過獲取時間函數得到時間，用布爾數組實現時間的顯示.然后通過獲取時間函數與最新目錄創建時間相減判斷目錄是否有新的用戶報警.若為真就通過數組插入函數插入到報警列表里，并用報警列表的數組大小來顯示報警用戶的數目.同時給布爾3賦予假值，布爾4、布爾6賦予真值，這樣左上方的兩個While循環檢測到布爾6真，且開關布爾2處于開的狀態，則啟動報警音樂及警燈.

右上方的While循環檢測到布爾5為真值后，在用戶沒有點擊停止視頻的條件下進行視頻的讀取.當點擊“保存視頻”按鈕時，通過IMAQ AVI Write Frame VI把采集的視頻圖像寫入到前面創建的AVI文件.點擊“本次報警”按鈕，則通過執行系統命令函數打開圖片和聲音文件；點擊“歷史報警信息”按鈕，進入到歷史報警信息目錄，并打開相應的報警數據；點擊“在地圖中定位”時，通過地圖定位子VI來確定報警用戶在地圖中的具體位置.地圖定位子VI通過ActiveX容器插入Microsoft Web瀏覽器控件，利用屬性節點對URL進行定位，利用調用節點函數動態輸入要定位的報警用戶的具體住址參數，便可在地圖中快速定位.

接警中心端主程序還具有對多用戶停電報警進行監控的功能.采用Lab VIEW提供的Subpanel和VI模板，在用戶界面放置10個子面板用來顯示停電報警信息.其順序結構第1幀通過文件／目錄信息函數查看是否有停電報警用戶的數據存放了五分鐘，符合條件則通過刪除函數刪除.第2幀通過文件／目錄信息函數和一維數組排序函數對停電報警文件進行排序，找到最后一個報警文件并在第3幀里通過文件／目錄信息函數與獲取時間函數來判斷此文件是新的報警信息，如果為真就直接插入到停電報警列表里，并給布爾6、布爾3賦予真值.當上面的兩個 While循環檢測到布爾6為真時打開報警音樂.在順序結構的第4幀里檢測到布爾3為真，并在停電報警列表非空的條件下讀取報警客戶端上傳的用戶信息，通過相應的顯示控件顯示停電報警用戶的具體信息.

3 結 語

在總結了目前市場上家庭報警系統優勢與不足的基礎上，以Lab VIEW2010為平臺開發了家庭智能報警系統.該系統能讓各用戶在最短的時間看到和聽到現場發生的情況，改善了接警中心被動出警的狀況；對于以送信、抄表等為由入戶迷倒用戶的案犯也無法逃脫系統的監控.同時本系統也是一套家里老人、病人發生意外情況等緊急求助的好幫手，給家庭帶來了真正的全新的安全理念.實驗結果表明，該系統運行平穩，性能可靠；各個傳感器和程序模塊的組合能夠準確完成報警、記錄、傳輸的功能；試驗中沒有發生誤報和漏報情況；系統存儲容量較大，功能較完善，費用低廉，開發周期短，操作極為方便，達到了預期的效果.同時其良好的性價比，也為本系統的普及打下基礎.

［1］程勇.基于Lab VIEW 的家庭智能報警系統研究［D］.武漢：武漢工程大學計算機學院，2011.

［2］王會清，程勇.基于Lab VIEW的軟件許可證系統設計［J］.武漢工程大學學報，2011，33（4）：81-84.

［3］王會清，程勇.家庭安防系統中聲音信號的小波分析與降噪［J］.武漢工程大學學報，2011，33（10）：96-100.

［4］許林烽，倪天權.基于Lab VIEW與DataSocket的測試系統設計［J］.微計算機信息，2006，22（12）：166-168.

［5］王思華，葉文生，雷兆宜.DataSocket技術及其在虛擬儀器遠程測控系統中的應用［J］.暨南大學學報：自然科學與醫學版，2000，21（3）：43-48.

［6］陳錫輝，張銀鴻.Lab VIEW8.20程序設計從入門到精通［M］.北京：清華大學出版社，2007.

Development of intelligent household alarm system based on LabVIEW

WANG Hui-qing1，2，CHENG Yong1，2
（1.Hubei Province Key Laboratory of Intelligent Robot；Wuhan 430074，China；
2.School of Computer Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China）

An intelligent household alarm system is developed based on Lab VIEW.Which consists of two parts：surveillance and warning receivers.When the family is being trespassed on，the surveillance part in the family will run the corresponding module to collect audio and video data and send the processed data to the warning receivers，including user＇s mobile phone preset by the GPRS MODEM，for alarm and audio and video information on the spot.The cost performance of the system is higher due to the virtualization of Lab VIEW.Experimental results show that the system may be applied to the monitoring，the guard in various possible alarm situation as well as emergency aid with stable performance，few false alarm，easy operation，short development cycle.It can be installed in home without modification.

home safety precautions system；Lab VIEW；field monitoring；DataSocket

陳小平

TP277

A

10.3969／j.issn.1674-2869.2011.11.020

1674－2869（2011）11－0078－05

2011－10－08

王會清（1957－），男，副教授，碩士.研究方向：計算機測控、數字信號處理.