智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設計-畢業(yè)論文

1、<p>　　題 目： 智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設計 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　系 別： </p><

2、p>　　專 業(yè)： </p><p>　　年級班級： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2016年2月25日</p><p>　　畢業(yè)論文（設計）作者聲明<

3、/p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　本人完全了解有關保障、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關畢業(yè)論文管理機構送交論文的復印件和電子版。同意省級優(yōu)秀畢業(yè)論文評選機構將本畢業(yè)論文通過影印、縮印、掃描等方式進行保存、摘編或

4、匯編；同意本論文被編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索和查閱。</p><p>　　本畢業(yè)論文內容不涉及國家機密。</p><p>　　論文題目：智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設計</p><p><b>　　作者單位：</b></p><p><b>　　作者簽名：</b></p><p>　　年

5、 月 日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p><b>　　1． 緒論5</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義5</p><p>　　1.2國內外研究

6、現(xiàn)狀7</p><p>　　2． 智能家居系統(tǒng)架構設計8</p><p>　　2.1智能家居系統(tǒng)需求分析8</p><p>　　2.2家庭內部數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)9</p><p>　　2.3云服務器數(shù)據(jù)存儲及警報子系統(tǒng)9</p><p>　　2.3家庭內部數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)10</p>&

7、lt;p>　　2.4網(wǎng)絡攝像頭10</p><p>　　3． 網(wǎng)關通信10</p><p>　　3.1網(wǎng)關通信子系統(tǒng)10</p><p>　　3.2攝像頭采集軟件11</p><p>　　3.3傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集及控制12</p><p><b>　　4. 總結14</b><

8、;/p><p><b>　　致 謝15</b></p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p>　　智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設計</p><p>　　摘 要：隨著科學技術和經濟的快速發(fā)展，在當下人們的生活水平有了顯著的提高進步，物質生活也急速的豐富著，人們急切需要著更高級的物質生活體驗

9、，智能家居系統(tǒng)可以提供給人們更加舒適便捷和安全的居住環(huán)境。隨著設備的小型化以及家庭網(wǎng)絡的高速化，加上無線、和等通信技術的發(fā)展，人們已經可以隨時隨地的高速地接入。方便成熟的云計算技術以及物聯(lián)網(wǎng)技術等也為智能家居的實現(xiàn)奠定了堅實的技術基礎。一方面，中國的城鎮(zhèn)化步伐正在一步步加快同時老齡化問題和空巢老人、留守兒童安全都是現(xiàn)代社會存在的問題，如何保證讓年輕人好好工作同時也兼顧好家庭后方的安全，這樣的矛盾越來越突出。</p><

10、;p>　　智能家居系統(tǒng)在當前的社會形態(tài)下意義重大，借助本系統(tǒng)，在外面工作的年輕人可以隨時隨地的照看家里的老人和孩子，免除了年輕人的后顧之憂，可以更好的創(chuàng)造價值服務社會。另一方面，通過智能家居系統(tǒng)對家庭進行實時監(jiān)測保護，如果有火災，入室盜竊等險情，用戶可以在第一時間知道，并作出相應反應，減少損失。綜上所述，本課題有著巨大的經濟價值以及社會意義。</p><p>　　但是，現(xiàn)有的設備智能程度、舒適度遠遠不能滿足

11、人們的需求，例如：實時性偏差，安裝操作較繁瑣，信息資源利用率低和數(shù)據(jù)瓶頸較多等問題。本文通過研究基于家庭網(wǎng)關，實時監(jiān)控以及云端服務的智能家居體系框架深入研究學習傳感器網(wǎng)絡技術、視頻監(jiān)控、新型展現(xiàn)技術，并利用了云計算的多服務性、高可用性、便捷性和便宜等優(yōu)點，提出了一種遠程且可實時控制的智能家居實現(xiàn)方案，從而為大家提供最優(yōu)的服務。本文通過互聯(lián)網(wǎng)資訊以及相關文獻，調研了智能家居領域的國內的政策、資本領域的投資動態(tài)。了解了本行業(yè)的潛力及局限性，

12、同時思考和實現(xiàn)這一系統(tǒng)的主要功能需求以及各種需求需要采用何種技術來實現(xiàn)，如何實現(xiàn)的問題。本系統(tǒng)涉及的技術領域有傳感器網(wǎng)絡、視頻監(jiān)控技術、計算機網(wǎng)絡通信技術等，通過對上述各種技術的調研以及學習，將各種技術的優(yōu)點結合匯總到本系統(tǒng)。重點考慮系統(tǒng)的安全性、簡用性以及擴展性，總體設計智能家居系統(tǒng)，將系統(tǒng)的功能需求進行了細化到各個子模塊，并采用相應的技術進行設計以及實現(xiàn)，重點介紹室內及系統(tǒng)的設計。</p><p>　　關鍵字

13、：智能家居，遠程監(jiān)控，安全，云服務器</p><p>　　Design of smart home security monitoring system</p><p>　　Abstract: With the rapid development of science and technology and economy, moment in the people's living

14、 standards have improved significantly, material life is also rapidly rich, there is an urgent need for more advanced material life experience, the smart home system can provide people with more convenient and comfortabl

15、e living environment. With the miniaturization of the equipment and the high speed of the home network, as well as the development of wireless, and other communication technol</p><p>　　Smart home system in t

16、he current society is of great significance, with the system, working in young people can anytime, anywhere to look after the home of the elderly and children, eliminating the worries of young people, can better create v

17、alue and social service. On the other hand, through the intelligent Home Furnishing system for real-time monitoring of the family, if there is a fire, burglary and other dangerous situations, the user can know in the fir

18、st time, and react, reduce losses. In </p><p>　　But the existing equipment intelligence and comfort can not meet people's needs, such as: the problem of real-time installation deviation, complex operatio

19、n, low utilization rate of resources and data bottleneck more etc.. The through study based on home gateway, real-time monitoring and cloud services of smart home system framework, in-depth study of learning sensor netwo

20、rk technology, video surveillance technology, the new display technology, at the same time, using the advantages of cloud com</p><p>　　Key words：Smart home, remote monitoring, security, cloud server</p&

21、gt;<p><b>　　1． 緒論</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義</p><p>　　隨著科學技術和經濟的快速發(fā)展，在當下人們的生活水平有了顯著的提高進步，物質生活也急速的豐富著，人們急切需要著更高級的物質生活體驗，智能家居系統(tǒng)可以提供給人們更加舒適便捷和安全的居住環(huán)境。隨著設備的小型化以及家庭網(wǎng)絡的高速化，加上無線、和等通信技

22、術的發(fā)展，人們已經可以隨時隨地的高速地接入。方便成熟的云計算技術以及物聯(lián)網(wǎng)技術等也為智能家居的實現(xiàn)奠定了堅實的技術基礎。一方面，中國的城鎮(zhèn)化步伐正在一步步加快同時老齡化問題和空巢老人、留守兒童安全都是現(xiàn)代社會存在的問題，如何保證讓年輕人好好工作同時也兼顧好家庭后方的安全，這樣的矛盾越來越突出。</p><p>　　智能家居系統(tǒng)在當前的社會形態(tài)下意義重大，借助本系統(tǒng)，在外面工作的年輕人可以隨時隨地的照看家里的老人和

23、孩子，免除了年輕人的后顧之憂，可以更好的創(chuàng)造價值服務社會。另一方面，通過智能家居系統(tǒng)對家庭進行實時監(jiān)測保護，如果有火災，入室盜竊等險情，用戶可以在第一時間知道，并作出相應反應，減少損失。綜上所述，本課題有著巨大的經濟價值以及社會意義。</p><p>　　但是，現(xiàn)有的設備智能程度、舒適度遠遠不能滿足人們的需求，例如：實時性偏差，安裝操作較繁瑣，信息資源利用率很低和數(shù)據(jù)瓶頸較多等問題。本文通過研究基于家庭網(wǎng)關，實時

24、監(jiān)控以及云端服務的智能家居體系框架深入研究學習傳感器網(wǎng)絡技術、視頻監(jiān)控、新型展現(xiàn)技術，并利用了云計算的多服務性、高可用性、便捷性和便宜等優(yōu)點，提出了一種遠程且可實時控制的智能家居實現(xiàn)方案，從而為大家提供最優(yōu)的服務。本文通過互聯(lián)網(wǎng)資訊以及相關文獻，調研了智能家居領域的國內的政策、資本領域的投資動態(tài)。了解了本行業(yè)的潛力及局限性，同時思考和實現(xiàn)這一系統(tǒng)的主要功能需求以及各種需求需要采用何種技術來實現(xiàn)，如何實現(xiàn)的問題。本系統(tǒng)涉及的技術領域有傳感

25、器網(wǎng)絡、視頻監(jiān)控技術、計算機網(wǎng)絡通信技術等，通過對上述各種技術的調研以及學習，將各種技術的優(yōu)點結合匯總到本系統(tǒng)。重點考慮系統(tǒng)的安全性、簡用性以及擴展性，總體設計智能家居系統(tǒng)，將系統(tǒng)的功能需求進行了細化到各個子模塊，并采用相應的技術進行設計以及實現(xiàn)，重點介紹室內及系統(tǒng)的設計。</p><p>　　當下社會經濟與科學技術飛速發(fā)展，顯著的提高了人們的生活水平，不斷的豐富人們的物質生活，人們對于居住的環(huán)境有了更高期望，智

26、能家居生活理念也逐步進入人們的視野，并且，隨著設備小型化、家庭網(wǎng)絡高速化、方便成熟的云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術及無線、4G和WIFI等通信技術發(fā)展讓人們已經可以隨時隨地高速的接入到網(wǎng)絡，這為智能家居的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎。</p><p>　　智能家居又稱家庭自動化，實質上是通過先進計算機技術將日常家居生活相關的各個子系統(tǒng)，有機地綜合起來同時對其進行統(tǒng)籌管理而形成的高度智能化智慧家庭；這是基于住宅的建筑結構結、網(wǎng)絡通信以

27、及家電設備自動化，構建一個集管理、服務于一體的良好居住環(huán)境，為人們提供安全、舒適、便利以及環(huán)保的家居生活。具有智能家居系統(tǒng)的家庭和傳統(tǒng)家居相比，同時具備一般家居所必須的功能，而且將具有自動化、能動指揮的智能得家居工具代替被動的靜止家居設備，為家居生活提供了全方位的信息交互和設備控制的功能，從而保證了家庭內、外部之間的信息交互暢通，使得人們可以有效的安排時間，增強家居生活的安全性和便利性，可對各種家居資源進行合理配置，節(jié)約種能源費用，大大

28、改善人們的生活方式提升了人們的生活質量。</p><p>　　智能家居系統(tǒng)實現(xiàn)家居智能化于子系統(tǒng)有效的融合，主要組成子系統(tǒng)有：智能家電控制系統(tǒng)、安防控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和云端服務器系統(tǒng)等。優(yōu)秀的智能家居系統(tǒng)要能夠為用戶提供以下幾種智能化的服務。①隨時在線的網(wǎng)絡通信服務；智能家居所有基本功能都需要網(wǎng)絡通信，要求系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)始終相連，為各種設備應用提供通信條件；②智能的安全防范措施：視頻監(jiān)控可對非法的入侵、火災、煤

29、氣泄漏及老人兒童的緊急呼救等危險事件進行實時監(jiān)控，并可提供相應的警報和應急處理措施；③家電設備的自我調整及遠程控制實現(xiàn)對對家庭娛樂設備、照明設備、安防設備、溫濕度調節(jié)以及各種網(wǎng)絡家電設備進行整合，使用戶可根據(jù)個人喜好進行不同場景的配置和控制、電器設備的智能控等；④友好的交互式控制：通過各種傳感器（如光電、煙霧、溫濕度、紅外等）實現(xiàn)室內的信息主動上報；⑤家庭物業(yè)信息服務：能提供管理家庭信息和并與物業(yè)公司聯(lián)系，例如通過樓宇對講系統(tǒng)，進行語言

30、、可視對講等溝通，及時的獲取到物業(yè)服務信息等；⑥在線健康服務：醫(yī)療設備監(jiān)測家居化，把醫(yī)療監(jiān)測場所從醫(yī)院中心轉移到家庭內部，實現(xiàn)用戶自主檢測和管理自己的健康狀態(tài)，為用戶提供方便、持續(xù)的身體醫(yī)療監(jiān)測服務剛。</p><p>　　近幾年以來，隨著智能家居行業(yè)的高速發(fā)展和人們對家居智能化要求不斷提高，智能家居行業(yè)的問題和挑戰(zhàn)日益突出。第一、智能家居的技術規(guī)范及標準缺乏。雖然火熱的智能家居概念推動了相關產品飛速發(fā)展，并很快

31、進入市場，進入進入千家萬戶，但目前智能家居產品各自獨立，無統(tǒng)一的技術規(guī)范標準可以遵循，使得各個廠家的設備很難相互兼容，給用戶帶來很大不便，從而極大地限制了智能家居市場的更進一步發(fā)展。第二，智能家居系統(tǒng)需要優(yōu)秀的硬件提供基礎支持，否則難以克服技術屏障，獲得長足的可持續(xù)發(fā)展，例如，智能家居系統(tǒng)需要存儲設備煩人容量足夠大，假如存儲設備的容量不足，就可能造成信息無法保存，更危險的是導致關鍵數(shù)據(jù)未保存，使得用戶對家居的數(shù)據(jù)信息進行處理時原始的重要

32、信息丟失而導致不可預測的損失。第三、當下智能家居設備消費門濫和價格偏高。由于當前軟、硬件技術等的局限性，原始產品成本較高，售后投入的維修以及更新成本較高，使得當下的智能家居產品價格偏高，同時對用戶的知識要求偏高使得消費群體主要集中在高高收入和高知識人群，由于智能家居服務是增值服務，家居的本質是居住，在收入一般的普通家庭，用戶覺得智能家居是可有可無的，不影響住房的居住</p><p>　　1.2國內外研究現(xiàn)狀<

33、;/p><p>　　智能家居系統(tǒng)包括本地內部物聯(lián)系統(tǒng)和云端服務器，要實現(xiàn)二者的結合，必須要對當前現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)及云計算的發(fā)展現(xiàn)狀進行深入的分析研究，通過了解二者的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展特點，將兩者的技術優(yōu)勢進行互補和融合，使其各自的優(yōu)勢得到最大的發(fā)揮。下面將從智能家居及云計算這兩個方面的國內外發(fā)展現(xiàn)狀進行詳細深入的闡述，再結合現(xiàn)有的智能家居產品和云服務器對接設備進行對比分析。</p><p>　　

34、智能家居未來的市場潛力巨大，2014年1月份，Goggle以花巨資收購智能家居設備廠商Nest Labs和人工智能廠商Deep Mind,Goggle提出了Home Kit開發(fā)套件Aandr@Home等智能家居概念。從Goggle的研發(fā)和收購舉措上看，Goggle非常看好這個市場。</p><p>　　2013年年底以來，我國就有超過200億元資金流向智能家居這個行業(yè)，引起公眾對該行業(yè)的投資狂潮。根據(jù)我國的基本國

35、情和城鎮(zhèn)化不斷加速，老年化的不斷加劇，智能家居行業(yè)也必將迎來發(fā)展的黃金時期。通過調查的數(shù)據(jù)和結論可以看出:</p><p>　　一方面，全國不斷推進的城鎮(zhèn)化為智能家居市場提供更多的潛在用戶，2013年我國城鎮(zhèn)化率為53.7%，到2020年將升至60%以上。隨著人們生活水平和生活質量的不斷提高，普通民眾對日常生活賦予了更多娛樂、便捷和個性化的需求，形成了數(shù)量巨大的潛在智能家居消費用戶群。另一方面，我國老齡化的進程逐

36、漸加速，居家養(yǎng)老的理念和需求逐日增加，對智能化的家居環(huán)境也與日劇增。截止于2013年底，我國在60歲以上的老年人數(shù)量已超過2億人，占總人口的比例為14.9%，這個比例遠高于聯(lián)合國對傳統(tǒng)老齡人社會的標準比例10%。預計在未來20年我國將進入老齡化社會的高峰期。調查報告顯示，選擇在家養(yǎng)老的老人超過了90%，而很多獨生子女夫婦由于工作、生活、雙方老人難以同時兼顧等諸多原因，很難時時刻刻伴隨在父母身邊，而智能家居系統(tǒng)的實時視頻監(jiān)控手段及智能化的

37、生活方式為子女照顧老人，為提高老年人在家中的生活質量和安全提供了有效的保障。</p><p>　　2． 智能家居系統(tǒng)架構設計</p><p>　　2.1智能家居系統(tǒng)需求分析</p><p>　　用智能家居系統(tǒng)要實現(xiàn)一個可以實時的監(jiān)控室內環(huán)境，可通過遠程控制室內設戶使用友好的一個系統(tǒng)，同時要保證用戶的信息安全，實現(xiàn)系統(tǒng)可配置可修改可擴展的特性。對這個主旨進行細化，本系

38、統(tǒng)的主要需求應包括：①收集家庭內部的信息；②處理信息；③存儲信息；④上報給主人；⑤主人對信息做出反應，家庭內部設備對用戶的操作做出相應的動作；⑥實時監(jiān)控。期間保證數(shù)據(jù)存儲安全，在家庭內部設備被物理銷毀后還可以保留證據(jù)，用戶體驗好。通過上述的描述，家庭內部必須具備環(huán)境參數(shù)的采集，同時需要對數(shù)據(jù)進行處理，辨別危險信號數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存到遠端，用戶可以和家庭內部設備進行交互。從上述分析中看出，系統(tǒng)可以分為四大部分，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

39、，數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析及報警子系統(tǒng)，用戶界面及交互邏輯分子系統(tǒng)等。</p><p>　　2.2家庭內部數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)</p><p>　　家庭內部數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設計必須滿足可擴展性好、易于布線、方便使用、設備安全性和節(jié)能性高。從可擴展性和易于布線上考慮，系統(tǒng)必須采用無線的采集數(shù)據(jù)方式，通過無線傳感器網(wǎng)絡來收集家庭內部各個區(qū)域的各種環(huán)境信息，例如煙霧信息，溫度、濕度信息，光照信息等，因

40、收集信息分布較遠，且不易布線，故必須采用無線的通信手段，這樣，既減少了布線的復雜性，也較容易擴展。傳感器網(wǎng)絡經過多年的發(fā)展，已經相當成熟，而且很多的電子芯片商家將微處理器結合了Zigbee協(xié)議，開發(fā)人員可以很容易對傳感器網(wǎng)進行開發(fā)。較出名的芯片為TI公司出品的CC2430芯片，功耗極低，開發(fā)者可以通過讓芯片進行體眠降低功耗，提高芯片電池的使用壽命。</p><p>　　系統(tǒng)需要對家庭內部進行圖像監(jiān)控，必須部署監(jiān)控

41、攝像頭，而且攝像頭需要通過遠端控制實現(xiàn)自由轉動以擴展視角，避免出現(xiàn)監(jiān)控死角。需要構建一個可動的監(jiān)控攝像頭，包括了攝像頭及控制攝像頭的電機。電機可以通過用戶界面進行控制調節(jié)。電動機轉動的角度應該可控、可調。步進電機是一種可以通過電型號脈沖序列可控的電機，因此可以滿足角度轉速可控的需求。攝像頭采用較簡單的網(wǎng)絡攝像頭，通常采用USB攝像頭即可，不需要即插即用，而且價格低廉，容易購買。</p><p>　　2.3云服務器

42、數(shù)據(jù)存儲及警報子系統(tǒng)</p><p>　　智能家居系統(tǒng)需要一個云服務器的原因，主要是考慮數(shù)據(jù)的異地存儲，例如，假如將數(shù)據(jù)存儲在本地容易被破壞，如火災或者人為破壞。同時系統(tǒng)也可以考慮用戶的需求，假如用戶有多套房產，同時部署了本系統(tǒng)，那么系統(tǒng)應該為用戶提供一個統(tǒng)一的入口，簡化用戶的操作。在云主機上需要部署網(wǎng)絡服務器、數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)應提供數(shù)據(jù)分析功能，對數(shù)據(jù)進行比較和融合，提供監(jiān)控報警的略，及時的將警報信息通知給用戶，

43、讓用戶的家庭在出現(xiàn)問題時，能及時處理以減少損失。當前國內主流的云服務器有阿里云主機，百度云主機、新浪云主機等云服務提供商，為個人和公司提供穩(wěn)定安全的云服務。</p><p>　　2.3家庭內部數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)</p><p>　　智能家居系統(tǒng)需要采集的主要環(huán)境信息有：溫度、濕度、煙霧、火焰等信息，以及通過門窗的紅外信號監(jiān)控開關量等信息。由于采集點位置主要分布較遠，不易布線，故對這些傳感

44、器釆用無線的接入方式，傳感器簡單部署即可，通過無線網(wǎng)絡接入。以網(wǎng)關為中心釆用星型部署方式，集中將數(shù)據(jù)報告到網(wǎng)關。網(wǎng)關統(tǒng)一收集后傳輸至云端數(shù)據(jù)庫存儲，以便數(shù)據(jù)處理及歷史數(shù)據(jù)查詢。無線傳感器節(jié)點既可以作為數(shù)據(jù)釆集，也可作為簡單開關，通過繼電器，可以采用弱電控制強電從而實現(xiàn)遠程開關功能。在遇到緊急的事件時，可以實現(xiàn)遠程關閉或打開某些設備。以達到遠程控制的目的。</p><p><b>　　2.4網(wǎng)絡攝像頭&l

45、t;/b></p><p>　　攝像頭根據(jù)實現(xiàn)方式可分為數(shù)字和模擬兩大類。模擬攝像頭把視頻采集設備上所產生的模擬的視頻信號轉換成為數(shù)字信號，然后將其儲存到計算機內。其的工作流是:捕捉視頻信號~將模擬信號轉換成為數(shù)字模式一加以壓縮一存儲至計算機上一加工運用。而數(shù)字攝像頭的工作流程是:直接捕捉影像信號一通過串口、并口或USB接口一存儲至計算機上一加工運用?？梢钥闯?，數(shù)字攝像頭比模擬攝像頭更為先進、便捷，而且數(shù)字

46、攝像頭的整體成本較低，故數(shù)字攝像頭是現(xiàn)在電子市場上的主流攝錄設備。同時，由于串口、并口的傳輸速率遠小于USB接口的傳輸速率，故目前市場上可見的大部分產品以USB數(shù)字攝像頭為主。</p><p>　　網(wǎng)絡攝像頭基本上是每家每戶的必須品，且絕大部分攝像頭為USB網(wǎng)絡攝像頭，為了使本系統(tǒng)的成本更低，故擬采用USB網(wǎng)絡攝像頭作為本系統(tǒng)的攝像設備。</p><p><b>　　3． 網(wǎng)關通

47、信</b></p><p>　　3.1網(wǎng)關通信子系統(tǒng)</p><p>　　網(wǎng)關是本系統(tǒng)的重點部位，其負責溝通室內設備和外部的云服務器，故網(wǎng)關必須有接入互聯(lián)網(wǎng)功能，而且為了接入攝像頭云臺，必須帶有USB接口，4個GPIO接口來控制步進電機。同時需要一個以上的串口和I2C接口等通信接口。同時處理能力上也需要能處理高清的視屏及音頻數(shù)據(jù)等?？傊?，需要網(wǎng)關外部接口豐富，容易擴展。

48、下面介紹兩種創(chuàng)客使用最多的卡片是電腦Raspberry Pi和BeagleBone BlackCBBB)。</p><p>　　1：Raspberry Pi：Raspberry Pi(中文名為“樹毒派”，簡寫為RPi，或者RasPi/RPi)是為學生計算機編程教育而設計，只有銀行卡大小的卡片式微型電腦，其基于Linux系統(tǒng)。自問世以來，受眾多計算機發(fā)燒友和創(chuàng)客的追捧，曾經一“派”難求。別看其外表“嬌小”，內“心”

49、卻很強大，視頻，音頻等功能通通皆有，可謂是“麻雀雖小，五臟俱全”。</p><p>　　2：BeagleBone Black：Beaglebone可以在十秒之內加載Linux的DIY迷你主板，BeagleBone Black也維持了同樣的性能水準，但其售價卻只有上代產品的一半。BeagleBone Black售價為45美元(約合人民幣280元)，其硬件配置包括1 GHz ARM Cortex-A8處理器，3D圖形

50、加速器，一副PRU 32位RISC CPU， 2GB ROM， MicroSD卡槽和512MBRAM。同時，Beaglebone Black的接口也相當豐富，包括1個USB接口、1以太網(wǎng)接口、Micro-HDMI接口和兩個46針接口。</p><p>　　3.2攝像頭采集軟件</p><p>　　在監(jiān)控領域內有很多的開源監(jiān)控軟件，例如ZoneMinder, iSpy, VLC和Mjpg

51、-Streamer等開源軟件。ZoneMinder是一套基于Li~操作系統(tǒng)的攝像機的視像數(shù)據(jù)監(jiān)控的應用軟件。應用范圍廣泛，包括商業(yè)或家居防盜等。ZoneMinder支持單一或多臺視像鏡頭應用，包括攝取、分析、記錄、和監(jiān)視來源，要使ZoneMinder正常運行起來必須首先配置好Li~下的PHP, MySQL環(huán)境，而且還有在系統(tǒng)上至少有一個攝像頭能穩(wěn)定工作，接下來就可以通過ZM的Web介面監(jiān)控重要場所了。使用ZM最大好處是可以在攝像頭監(jiān)視的

52、情況之下實現(xiàn)動態(tài)的圖像識別，即判斷某指定區(qū)域之內是否有外來人或物入侵，如果有的話則可以將相關的圖像和視頻保存起來，并通過網(wǎng)絡使得你可以再然和可以連網(wǎng)的地方進行監(jiān)視。iSpy和ZoneMinder類似，功能強大。VLC是一個視頻播放器且也可以配置成為視頻服務器，但是視頻需要使用VLC播放器的插件才可以在網(wǎng)頁上播放</p><p>　　MJPG-streamer是一款開源監(jiān)控軟件可從攝像頭采集圖像，把圖像以數(shù)據(jù)流的形

53、式通過基于HTTP協(xié)議將圖像傳輸至瀏覽器，并展現(xiàn)給用戶。它利用了某些Webcams的硬件圖像壓縮功能從而來降低了服務器的CPU開銷，減少了視頻幀壓縮的大量計算資源，減輕了嵌入式設備和服務器的壓力，是一個不可多得的輕量級的視頻監(jiān)控解決方案。軟件通過插件(plugin)的形式在增加系統(tǒng)的靈活度，可將一個input-plugin對應到多個output-plugins,輸入的方式有inputee file.so(從文件輸入)，input uvc

54、.so(從攝像頭輸入)等，輸出的方式有output file(將視頻流存儲到文件)、output http(通過http協(xié)議傳輸?shù)綖g覽器)等，可見Mjpg Streamer配置靈活使用方便，可根據(jù)需要進行多種配置。同時也支持照片截取功能。故Mjpg-Streamer適合更適合本系統(tǒng)的需求。</p><p>　　本系統(tǒng)采用input uvc.so作為輸入將outputee http.so作為輸出來實現(xiàn)系統(tǒng)的直播&l

55、t;/p><p>　　監(jiān)控。下載最新的Mjpg-Streamer樹墓派上，編譯安裝后，設置啟動腳本</p><p>　　start-mjpg streamer.sh為:</p><p><b>　　#!bin/sh</b></p><p>　　export LD_ LIBRARYse PATH=$(pwd)</p&g

56、t;<p>　　./mjpg streamer -i ./input uvc.so -f 15 -o output http.so -p 1234 -w 'pwd'/www</p><p>　　啟動腳本各個參數(shù)的意義:</p><p>　　-i input uvc.so表示input uvc.so從USB攝像頭獲取圖像作為輸入;</p><

57、p>　　-f巧表示幀數(shù)為巧幀每秒;</p><p>　　一o output http.so表示以http作為輸出;</p><p>　　一p 1234表示http服務器的端口號為1234;</p><p>　　一w’pwd'/www表示http的根目錄為當前目錄下的路徑。</p><p>　　3.3傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集及控制<

58、;/p><p>　　傳感器網(wǎng)絡負責采集室內各種環(huán)境數(shù)據(jù)，同時也作為室內其它設備的控制。網(wǎng)關也將室內無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)匯聚點，由于無線傳感器網(wǎng)絡采集的數(shù)據(jù)量較小，網(wǎng)關通過串口控制與無線傳感器網(wǎng)關的匯聚點進行交互，串口通信采用SLIP協(xié)議進行封裝。一方面從傳感器網(wǎng)絡獲取到感知的數(shù)據(jù)，另一方面從用戶接收控制指令，執(zhí)行用戶的命令。傳感器網(wǎng)絡是較大的課題，不再深入探討，本項目僅僅是對其的一個簡單的應用。每個傳感器節(jié)點都有一個

59、編號，即為該傳感器的唯一標示。在ZigBee網(wǎng)絡中通過該id進行尋址傳輸。網(wǎng)關的接收數(shù)據(jù)的程序流程如下圖:</p><p>　　上圖中串口監(jiān)聽線程負責接收傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，而網(wǎng)口監(jiān)聽線程負責接收來自云服務器的用戶指令。網(wǎng)關需要調和這兩者之間的通信交互。與之對應的好友網(wǎng)口發(fā)送線程和串口發(fā)送線程，串口接收線程與網(wǎng)口發(fā)送線程對應組成一組，之間通過對列交互，串口接收線程是生產者，網(wǎng)口發(fā)送線程為消費者，二者共享串口接收緩存

60、對列，在開發(fā)時，采用鎖機制對該對列進行保護、設計，如圖所示：</p><p>　　信息下發(fā)流程與上報流程類似，不再贅述。主要的區(qū)別在于通信協(xié)議格式轉換。</p><p><b>　　4. 總結</b></p><p>　　得益于通信技術發(fā)展，這為設備的通信打下了良好的基礎，同時各種的開源硬件以及開源項目日益的豐富，致使各個領域都有了高速的發(fā)展，

61、而當今社會已經不再滿足于點對點的通信，進而推進到了智能家居的物物通信，此時提出了Iot C Internet of things的概念。物物聯(lián)通，體現(xiàn)的最多的就是在家庭生活上，可以大大的改善人類的生活。 </p><p>　　本文通過對智能家居的現(xiàn)狀及國內政策導向的研究。認為智能家居在未來將有極大的發(fā)展前景。對我國的城鎮(zhèn)化和人口老齡化這兩大社會問題有極大的現(xiàn)實意義。因此選定該題目作為研究的內容。</p&

62、gt;<p>　　通過對智能家居相關技術研究，包括傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)、云臺監(jiān)控及云端web開發(fā)等技術的研究，從底層的硬件選擇到上層軟件開發(fā)，學習了大量的知識，最終設計并開發(fā)了一個可行的原型系統(tǒng)。并且通過了測試，驗證了系統(tǒng)設計的可行性、易用性、可擴展性，完全滿足原有的設計設想。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p><b

63、>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]孫健.智能家居電動窗簾的設計與實現(xiàn)[[J].機械工程與自動化，2012,02:133-135.</p><p>　　[2]車小偉.基于ARM9的模塊化智能家居控制系統(tǒng)設計[[D].西南交通大學，2013.</p><p>　　[3]何聰一種基于MSP430的無線家居智能控制系統(tǒng)的設計與研究[[D].

64、武漢紡織大學，2013.</p><p>　　[4]周立功、實驗箱百度文庫[EB/OL] . http: //wenku. baidu. com/view/e756d3 96daef5 ef7ba0d3 ca# html</p><p>　　[5]夏麗.智能LED照明系統(tǒng)設計[fD].西安電子科技大學，2014.</p><p>　　[6]黃玉金，董浩斌.C8051

65、F020高速ADC采樣的代碼優(yōu)化[J].電子產品世界，2012,01:47-49.</p><p>　　[7]李天山.基于單片機的室內環(huán)境監(jiān)測儀設計與實現(xiàn)[[J].濱州學院學報，2012,03:92-95.</p><p>　　[8]李江全，劉恩博，胡蓉，等.LabVIEW虛擬儀器數(shù)據(jù)采集與串口通信測控應用實戰(zhàn)[M].北京:人民郵電出版社.2010.</p><p>