基于MMS的自主机房防火报警系统的设计与实现

摘要：文章提出基于MMS的自主机房防火报警系统的总体设计。详细介绍了系统的架构、功能和关键技术实现。取得了较好的应用效果，对同类产品的设计与实现有一定的参考价值。
关键词：MMS；火灾报警；GPRS网络

0 引言
    在高校里，为了促进教学，设立了许多自主机房，机房多，管理人员少，因此机房的安全就是一大隐患，尤其是火灾隐患。虽然安装了火灾自动报警系统；但在实际使用过程中管理人员不可能时刻实时检测，这样就会延误火灾自动报警。利用MMS进行传输报警信息，为管理人员和灭火救援部门提供强有力的支持，同时可缩短报警时间，能够迅速扑救火灾，提高整体防灾减灾的技术水平。

1 MMS的实现方式
    MMS根据字面意思可译为“多媒体信息服务”，通俗称法则为“彩信”或“多媒体信息”，也被称为“GSM384”，MMS业务支持在移动终端用户之间传递包括声音、文本、图像、视频短片等内容的多媒体信息。
    MMS与目前广泛使用的短消息业务(SMS)在概念上看似很相似，但两者有着本质的区别。MMS是在GPRS网络支持下，封装在WAP协议下的高级应用程序，它除了可以发送SMS那样简单的文本信息外，还支持声音、图片和动画信息。另外，两者消息发送方式上都是相同的：都是存储一转发业务，却也存在本质的区别。SMS采用信令通道，传输能力有限，是小数据量的应用。MMS采用数据通道，用户可以随心所欲地发送和接收数据，而不再受带宽的限制。
    MMS系统有两种实现方式：基于WAP的实现和基于IP的实现。本论文主要研究MMS基于WAP的实现方式。
    在基于WAP的实现方式中，MMSC和移动网络通过WAP网关相连，MMS终端和移动网络之间使用标准的WAP无线会话协议(WSP)进行消息传输。当MMS终端发送MMS信息时，MMS信息按照WAP协议进行编码，经由移动网络传送到WAP网关，MMSC和WAP网关之间通过HTTP进行通信，从而把MMS信息传至MMSC中，MMS再进行寻址、存储和转发。如图1所示。

2 系统总体设计
    系统总体设计如图2所示，主要由摄像头、烟雾传感器、ARM和GPRS模块四部分组成。在监控状态下，当机房的烟雾达到一定浓度时，烟雾传感器将信号传递到ARM，ARM立刻打开摄像头采集图像，摄像头再将采集到的图像数据传送给ARM进行图像数据处理，ARM将处理后的图像数据通过GPRS模块以彩信的形式发送到管理人员手机中。系统通过GPRS模块以彩信或直接呼叫的方式向管理人员发送监控信息，管理人员则通过手机短信的方式对系统发送命令和进行相关设置。

3 系统硬件设计
3．1 微处理器模块
    微处理器模块是系统硬件的核心，它负责对异常情况的判断和处理工作。
    本系统采用Samsung公司的S3C2410芯片，芯片内部集成了ARM公司ARM920T处理器核的32位微控制器，带有MMU功能，能够支持处理器工作频率最高达到203MHz，是一款专门针对手持设备而设计的低功耗微处理器，具有多种电源使用模式，能有效地节约能量消耗。
    53C2410的显著特性是它的CPU核心，实现了MMU、AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线和Hatyard高速缓冲体系结构。
    53C2410的另外一个优点是外形小巧，相当于普通人的拇指甲的大小。53C2410采用了FBGA封装。整个芯片大小仅为14×14mm，在如此小的体积上，却集成了如此多的功能，性价比极高。
3．2 温度烟雾信号采集模块
    由于火灾中气体烟雾的主要成分是CO和CO2，所以气体检测采用TGS202芯片。TGS202气体传感器能够检测CO、CO2、甲烷、煤气等多种气体，其灵敏度较高、稳定性较好，尤其适合于火灾中气体的探测。
    由于火灾明火时烟雾较少，并且一些材料燃烧时会产生黑烟，而TGS202对黑烟不太敏感。为了提高报警的可靠性，在前面烟雾探测的基础上增加了温度传感器，传感器选取美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20。该芯片采用数字输出，省去了传感器信号放大、模数转换等过程。同时DS18B20具有较强抗干扰能力，非常适合用于火灾报警中。
3．3 图像采集模块
    此模块主要实现监控图像的采集及图像的模数转换，接收从微处理器发出的各种控制命令，向微处理器传输图像信息。
    图像采集的核心系统采用中星微的ZC0301摄像头微处理器芯片，ZC0301利用USB端口来与ARM进行沟通，同时芯片内建的图像处理功能包括图像信号处理、图像数据压缩及数据传输、JPEG译码功能等。ZC0302支持最高30帧／秒的图像拍摄速度。
3．4 GPRS模块
    GPRS模块主要完成图像数据的无线传输，其选型是设计的一个比较关键环节。本系统选用新加坡IWOW公司生产的TR800模块。TR800模块是一种高性能、低功耗的GPRS模块，它内嵌了TCP／IP协议栈、WAP协议栈以及MMS协议栈，这些便于用户的二次开发以及固件的升级。用户只需要使用相应的AT命令，就可以利用该模块来实现MMS的收发并从中提取所需信息。

4 系统软件设计
    本系统是基于VC++6．0实现的，图3是系统主要功能流程图，每接收到一次烟雾触发信号便进行一次拍摄图片、发送彩信报警的过程。在烟雾信号检测、拍照、发送彩信等过程中要用到PPP协议、及WAP协议。

5 结论
    本系统很好地结合了ARM与GPRS模块，实现了图像采集和MMS传输，更好地保障了自主机房的安全。本系统具有良好的可靠性、灵活性及扩展性，适应于不同的工作环境。在防火报警领域具有广阔的发展空间，同时也能够产生良好的社会效益和经济效益。