基于校园局域网的安防系统设计

2022-05-08 16:35:03 | 浏览次数：

摘要：该文利用Rabbit 2000微处理器通过网络编程实现校园局域网的安防系统设计。该系统充分利用了校园网的资源，使用TCP/IP协议进行网络通信，提高了系统的实时性和可靠性，已通过校园网调试并取得了较好的效果。

关键词：校园局域网；安防系统；网络通信；RCM2200

中图分类号：TP223 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)19-4537-03

随着信息技术的发展，网络已经成为各种信息快速、方便地传播的通道。目前很多学校都建成了校园网，高校校园网在为学校教学、科研提供网络平台的同时也可以同时为高校安防建设服务。一些高校一次性投入用于安防建设的资金多在几万到几十万元，规模较大的高校最多投入可能达到数百万元。有限的资金投入，使安防系统的先进型、拓展性、兼容性往往不得不服从于成本，退而追求可靠性、实用性和性价比。比如全面采用网络摄像机或室外传输全部采用光纤和光端机，对于许多高校来说就不太现实。与传统的校园安防系统不同的是，校园局域网安防系统充分利用校园已有的校园局域网，通过网络资源的共享，人防与技防并举，降低成本，提升效益，来实现校园安防的一大飞跃。

1 系统整体设计

本系统主要由四个部分组成，如图1所示。其分别是安防传感器、监测节点和校园局域网、总部计算机监控中心以及监控人员。网络摄像头可以连通到校园局域网内也可以利用现有的校园视频监控系统。

该系统的主要核心器件监测节点能够对各种安防传感器传送来的信号进行处理，并具有网络接口能力能将传感器的信号通过校园局域网传送给监控中心。每个监测节点嵌入web-server，局域网中用户通过认证可以登陆该web-serve，并在该web-server的网页上观察各个安防传感器的状态并远程控制监测节点是否布防或者撤防[1]。

2 硬件设计

监测节点采用了专门为应用于中小型控制器而设计的一种高性能微处理器Rabbit公司的半导体器件Rabbit 2000微处理器，整个系统采用了强大的Rabbit 2000TM微处理器和大容量系统Flash、内存保证了处理速度和工作效能稳定，可靠，集成的以太网口使得用户免受串口通信和控制的限制，而且允许用户通过使用经济的网络软件进行瞬间的本地连接或全球范围的连接。RCM2200开发平台采用Rabbit 2000微处理器，256K的Flash及128K的SRAM，4个串口，26个I/O口，以太网RTL8019网卡。使用RCM2200模块能够通过网络或Internet来控制、监测及调试嵌入式系统[2]。

监测节点的整体硬件框架如图2所示。监测节点主要任务是监测各种安防传感器传送来的信号并在监控节点本机液晶上显示出哪个传感器报警；同时监测节点在获得安防传感器的报警信号后通过网络发送给监控中心同时更新自嵌的web-server。根据监测节点的功能，需要在核心处理器的基础上扩展外围设备，以便搭建整个监测节点系统。

监测节点硬件主要包括Rabbit2000微处理器的RabbitCore RCM2200模块、键盘控制板、液晶显示模块、传感器接收模块和UPS电源等。以下详细说明系统中各模块的功能：

1） UPS电源模块

监测节点的外部电源供给来自于UPS电源模块，通过市电220V变压成9V输出，通过5V稳压芯片给模块供电，该电源使用自带充电池的UPS变压器保证在市电停电的状态下还能保证声光报警功能正常运行。

2）液晶模块

液晶模块主要显示实时时钟和报警信息、网络的一些连接故障等。用户从液晶显示除了可以知道实时时钟并可以在网络连接出现故障时出现相应的提示。

3）传感器接收模块

传感器接收模块采用了学习型接收模块能同时解2262,2260,1527,2240等编码芯片或兼容芯片，可学习存贮15个传感器发送模块编码信息。各种安防传感器可直接采用市面上的各种安防传感器，包括门磁传感器、广角红外传感器、对射式红外传感器、烟雾传感器等等。安防传感器无线传输距离可以达到100米以上。监测节点的遥控器这里归纳于传感器发送模块，监测节点遥控可以实现无线遥控监测节点实现布控和撤防，也可以实现巡查人员的巡更作用。具体的功能可以通过编码进行区分。

4）键盘模块

键盘主要是通过按键实现布防和撤防等。如果获取网络服务器时间失败可以手动输入时钟。

5）声光报警模块

在监测节点监测到传感器发送的报警信号时，可以实现声光报警提示。

6）网络模块

RabbitCore RCM2200模块采用了以太网RTL8019网卡，主要实现网络的连接，通过实现各种网络协议实现网络通信等功能。监测节点的时钟可以通过网络时间服务器上获得当前的时间，把这个时间进行解码，用这个时间更新Rabbit2000上的RTC模块 [3]。

3 软件流程与设计

监测节点由学校信息中心分配一个固定的内网IP地址，该IP地址可以通过网关访问外网。如流程图图3所示：该节点在启动的时候可以通过网络直接通过时间服务器在网上更新时间，时间更新后可以通过Rabbit2000微处理器的RTC更新时钟，显示在液晶屏上。监测节点在布防状态时读取到安防传感器信号，监测节点首先声光报警，然后通过TCP协议socket编程发送该传感器报警信息，同时更新内嵌的web-server。这样在监控中心可以实时监测到该监控节点过来的报警信息，同时局域网也可以通过认证登陆该监测节点观察传感器的报警情况也可以通过网页来远程控制监测节点的布防和撤防。当然也可以通过smtp协议发送邮件到用户制定的邮箱，用户可以通过邮箱知道监测节点的报警情况。邮箱报警功能可以在用户不在校园网络时使用，平时不使用邮箱功能，可以通过按键选择该功能[4]。

3.1 网络编程应用

Rabbit 将编辑器、编译器、链接器、装载器和调试器集成到一体化的单一开发环境中。所有这些组件协同工作使你获得一个无缝的开发环境。使用 Dynamic C内置的编辑器进行调试非常简便，无需在线仿真器或分析器。Dynamic C集成开发环境其中一个重要优点就是：你执行和调试都在同一硬件平台上进行，在你使用的最终产品上进行硬件验证[3]。应用动态C进行网页设计时的主要问题：

在\Lib\tcpip\tcp_config.lib库文件中首先要设定系统的IP地址、子网掩码、网关和DNS等信息。在下面以笔者校园网为例说明：

#define _PRIMARY_STATIC_IP"10.1.7.17"// 静态网关

#define _PRIMARY_NETMASK"255.255.255.0"// 子网掩码

#define MY_NAMESERVER"202.138.127.66" // DSN服务器

#define MY_GATEWAY"10.1.7.254" // 网关

3.2 库函数和参数定义

不同的协议需要不同的库文件，下面是软件用到的一些库文件：

#use "dcrtcp.lib"// 主协议库

#use "http.lib"// HTTP协议库

#use smtp.lib// SMTP协议库

#define HTTP_MAXSERVERS 3// 多个socket和服务器保留端口

#define MAX_TCP_SOCKET_BUFFERS 3 // 最大tcp_socket缓冲区

程序中也需要定义一些参数，如#define USE_HTTP_DIGEST_AUTHENTICATION1打开web-server网页的认证功能。

3.3 动态网页的实现

Dynamic C提供HTTP库支持网页上的C语言功能。当用户通过浏览器可以检索到一个特别的资源，C语言可能被HTTP服务器回调运行，这种功能称为CGI功能。CGI 意思为 Common Gateway Interface, 一种基于浏览器的输入、在Web服务器上运行的程序方法。SSI是指Server-side include（服务器端包含指令），使用服务器端包含指令可以将文件内容以及有关文件的信息包含到HTML页中。还可以在ASP页中使用一些服务器端包含指令。

例如在网页中网页文件中加入 "> 这个SSI指令，得到bufang图片的环境变量；加入HREF="/bufang.cgi"> 通过网页上的按键button，执行bufang.cgi脚本，bufang.cgi程序实现网页上的图片在布防和撤防之间变换。下面是bufang.cgi程序：