基于PC機和虛擬儀器技術實現(xiàn)圖形報警系統(tǒng)的設計

引言

隨著電子技術和計算機自動控制技術的引入，報警設施的自動化、智能化水平在不斷提高。同時，隨著高層建筑和大型綜合性建筑的增加，使報警系統(tǒng)更加復雜化和立體化，對報警系統(tǒng)提出了多功能性，即不單是防盜，還包括防火，有害氣體報警等一系列的要求。準確、及時地獲取報警信息和記錄報警信息，有助于安防人員做出快速的反應，減少損失，也為日后分析原因提供了依據(jù)。當前的圖形報警系統(tǒng)主要有以下幾種類型：一種是由分區(qū)控制器、報警器、總控制器等報警模塊組成的多級式報警系統(tǒng)，PC機主要與總控制器進行連接，只是負責報表、打印、顯示等功能；另一種是以視頻監(jiān)控為主的，通過捕捉處理圖像進行報警，有專用的主機和設備，雖然功能強大，但是價格昂貴。根據(jù)上述背景情況，以PC機作為主控機，開發(fā)了一款圖形報警系統(tǒng)。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是實驗室虛擬儀器集成開發(fā)平臺的簡稱，它是目前國際上應用最廣泛的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境之一，它具有工業(yè)標準的圖形化編程工具，主要用于開發(fā)測試、測量、和控制系統(tǒng)。LabVIEW和傳統(tǒng)的編程語言有很多相似之處，如：數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)運算、控制結(jié)構等，但是LabVIEW采用圖形語言進行編程，使編程更靈活、方便。本系統(tǒng)上位機軟件采用LabVIEW進行編寫，可降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，并可以根據(jù)用戶的需要對系統(tǒng)做出快速的更改。

1 系統(tǒng)構成

報警系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分包括各種類型的傳感器、防區(qū)模塊、USB／RS-485轉(zhuǎn)接器、PC機及通信電纜；軟件部分主要是利用LabVIEW開發(fā)的圖形報警軟件。防區(qū)模塊主要由AT89C2051單片機、SN75176，總線收發(fā)器和地址編碼器組成。傳感器正常工作時I／O口是低電平，當有警情時產(chǎn)生高電平。I／O口接收到報警信號后，把產(chǎn)生警情的傳感器的地址碼通過SN75176總線收發(fā)器經(jīng)過報警總線發(fā)送到上位機。報警總線包括兩條RS485數(shù)據(jù)線和兩條電源線。使用USB／RS485轉(zhuǎn)接器使系統(tǒng)既擁有了USB，總線較強的擴展能力，又具有RS485總線較遠的傳輸距離。當上位機接收到防區(qū)模塊發(fā)送的地址碼后，將該地址碼傳入ACCESS數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)庫中得到該地址碼所對應的傳感器的詳細信息，然后以圖形、文字、聲音三種方式進行報警。記錄模塊對該次報警進行記錄，以便于今后的查詢。

2 軟件設計

2．1 數(shù)據(jù)庫連接

Access數(shù)據(jù)庫是一個關系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)庫小巧，系統(tǒng)資源占用少，與Windows兼容性好的優(yōu)點，可以根據(jù)用戶定義的關系存儲、處理和管理數(shù)據(jù)信息。它由許多基本的表組成，用來存放不同的信息，同時可對表間的關系進行設計。LabVIEW提供了豐富的外部程序接口，如ActiveX和．NET，所以可以通過AD0、DA0、AD0．NET等方法與數(shù)據(jù)庫進行連接。采用LabSQL來進行LabVIEW和Access數(shù)據(jù)庫的連接，LabSQL，是一個通過AD0開源的數(shù)據(jù)庫訪問工具，可以當作普通的VI進行調(diào)用。Access數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)控點信息表由以下字段組成：傳感器地址碼、傳感器類型、傳感器所在樓層、傳感器所在區(qū)域、傳感器標示、傳感器坐標（X坐標，Y坐標）。報警信息記錄表由傳感器地址碼、類型、報警時間、報警日期等字段組成。管理人員權限表由人員編號、登陸記錄、權限代碼等字段組成。當產(chǎn)生報警信息時，防區(qū)模塊會把產(chǎn)生警情的傳感器的地址碼發(fā)送到PC機。系統(tǒng)接收到該地址碼后，首先通過ADO Connection Create．vi與ADO建立連接，然后通過ADO Connection Open．vi打開DSN，DSN由ConnectionString指定。利用ConcatenateStrings字符串合成功能把地址碼組合成完整的SQL查詢語句。ADO SQL execute．vi通過該查詢語句，可以得到該傳感器的詳細信息。

2．2 圖形報警

圖形報警的主要功能是實現(xiàn)平面圖在屏幕上的顯示，并提示報警點?，F(xiàn)有的圖形報警系統(tǒng)普遍采用兩種方法，一種是程序內(nèi)建的繪圖程序，這種方法的優(yōu)點是不依靠其他繪圖軟件，使用方便，但是繪圖能力較弱，地圖效果不好。第二種是建立與其他專業(yè)的繪圖軟件（如：AUTOCAD）的連接，這種方法雖然可以得到高質(zhì)量的地圖，但是用戶很難獨自完成地圖，也不便于以后對地圖的更改。而本系統(tǒng)不再對繪圖軟件進行限制，用戶可以使用任意的繪圖軟件進行地圖的描繪，只要最后把圖片保存為JPG或者BMP的圖片格式，并釋放到指定位置，系統(tǒng)就會自動調(diào)用地圖文件。

報警點在地圖顯示為一個閃爍的圓點，對于圓的繪制采用了Bresenham算法生成圓弧，圓心位于原點的圓有四條對稱軸x=0，y=0，x=y，x=-y，則利用圓的對稱性可減少計算量。若已知圓弧上一點（x，y），則可以得到其關于四條對稱軸的其他7個點，這種性質(zhì)稱為圓的八對稱性。因此只要掃描轉(zhuǎn)換八分之一圓弧，就可以求出整個圓弧的像素集。Bresenham算法產(chǎn)生八分之一圓弧的遞推公式為：

當查詢完該地址的詳細信息后，ADO SQL execute．vi將查詢后的結(jié)果以數(shù)組形式輸出。通過Index Array索引數(shù)組功能，可以獲得該地址碼所對應的地圖文件名稱。然后通過Concatenate Strings字符串合成功能形成相對路徑，配合基路徑后就可以通過build path創(chuàng)建出完整的路徑。Read JPEG Fjle．vi通過該路徑可以讀取地圖文件，并將該地圖文件以圖像數(shù)據(jù)的形式傳送到Draw FlattendedPixmap．vi。同時，Index Array索引數(shù)組功能也獲得了傳感器的坐標，但是由于得到的結(jié)果是字符串，所以要通過Decimal string To Number先轉(zhuǎn)換成數(shù)字，通過Bundle捆綁后傳送到Draw Flattended Pixmap．vi。然后采用公式節(jié)點實現(xiàn)Bresenham算法后通過DrawFlattended Pixmap．vi實現(xiàn)報警點的圖形顯示。

2．3 通信模塊

通信模塊主要負責上位機和防區(qū)模塊之間的通信。通信模塊通過巡更檢查的方式對防區(qū)模塊進行呼叫，防區(qū)模塊如果正常工作且沒有警情發(fā)生時，防區(qū)模塊給上位機一個應答，上位機收到該應答后繼續(xù)呼叫下一防區(qū)模塊。如過有警情發(fā)生，防區(qū)模塊則把產(chǎn)生警情探頭的地址碼發(fā)送到上位機。如果防區(qū)模塊在規(guī)定時間內(nèi)無應答，則通信模塊重復呼叫一次，仍無應答，則產(chǎn)生故障報警，并繼續(xù)呼叫下一防區(qū)模塊。通信模塊可以根據(jù)傳輸距離靈活設置傳輸速度，默認狀態(tài)下傳輸速率設置為1200波特率，在這個速度下傳輸距離可達到2公里左右。

2．4 記錄模塊

記錄模塊主要負責對報警信息的記錄的存儲，并且能夠查詢和打印。報警信息的記錄包括報警探頭的ID、位置、類型和報警的日期和時間。存儲功能主要把報警記錄保存入數(shù)據(jù)庫或者是Excel文件，以便于日后的查詢和統(tǒng)計，操作員可以對數(shù)據(jù)查看和打印，但是不具有對數(shù)據(jù)進行更改的權限。打印功能通過打印機實現(xiàn)。

當產(chǎn)生報警信息時，GetData／Time In Sermonds．vi獲得當前的日期和時間，通過Format Data／Timestring．vi把時間按照指定的格式進行顯示，然后通過Build Array．vi把時間和其他信息通過數(shù)組進行顯示。

3 結(jié)束語

圖形報警系統(tǒng)為安防人員提供了一種圖形化操作界面，有利于安防人員準確、直觀地進行監(jiān)控，并可以迅速做出判斷、減少損失。采用LabVIEW進行開發(fā)，降低了工作量，并且使程序靈活，有利于以后根據(jù)用戶的要求進行修改。采用PC機作為控制機簡化了系統(tǒng)結(jié)構，降低了成本，而且對于PC機的性能要求不高，便于賓館學校等場所的使用。

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