智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、<p>　　題 目： 智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　系 別： </p><

2、p>　　專 業(yè)： </p><p>　　年級(jí)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2016年2月25日</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　本人完全了解有關(guān)保障、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)畢業(yè)論文管理機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。同意省級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本畢業(yè)論文通過影印、縮印、掃描等方式進(jìn)行保存、摘編或

4、匯編；同意本論文被編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和查閱。</p><p>　　本畢業(yè)論文內(nèi)容不涉及國(guó)家機(jī)密。</p><p>　　論文題目：智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</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(guó)內(nèi)外研究

6、現(xiàn)狀7</p><p>　　2． 智能家居系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1智能家居系統(tǒng)需求分析8</p><p>　　2.2家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)9</p><p>　　2.3云服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及警報(bào)子系統(tǒng)9</p><p>　　2.3家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)10</p>&

7、lt;p>　　2.4網(wǎng)絡(luò)攝像頭10</p><p>　　3． 網(wǎng)關(guān)通信10</p><p>　　3.1網(wǎng)關(guān)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(luò)數(shù)據(jù)收集及控制12</p><p><b>　　4. 總結(jié)14</b><

8、;/p><p><b>　　致 謝15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p>　　智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在當(dāng)下人們的生活水平有了顯著的提高進(jìn)步，物質(zhì)生活也急速的豐富著，人們急切需要著更高級(jí)的物質(zhì)生活體驗(yàn)

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(shè)備的小型化以及家庭網(wǎng)絡(luò)的高速化，加上無線、和等通信技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)可以隨時(shí)隨地的高速地接入。方便成熟的云計(jì)算技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等也為智能家居的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。一方面，中國(guó)的城鎮(zhèn)化步伐正在一步步加快同時(shí)老齡化問題和空巢老人、留守兒童安全都是現(xiàn)代社會(huì)存在的問題，如何保證讓年輕人好好工作同時(shí)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(dāng)前的社會(huì)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(shí)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(jià)值服務(wù)社會(huì)。另一方面，通過智能家居系統(tǒng)對(duì)家庭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)，如果有火災(zāi)，入室盜竊等險(xiǎn)情，用戶可以在第一時(shí)間知道，并作出相應(yīng)反應(yīng)，減少損失。綜上所述，本課題有著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及社會(huì)意義。</p><p>　　但是，現(xiàn)有的設(shè)備智能程度、舒適度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足

11、人們的需求，例如：實(shí)時(shí)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(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)控以及云端服務(wù)的智能家居體系框架深入研究學(xué)習(xí)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻監(jiān)控、新型展現(xiàn)技術(shù)，并利用了云計(jì)算的多服務(wù)性、高可用性、便捷性和便宜等優(yōu)點(diǎn)，提出了一種遠(yuǎn)程且可實(shí)時(shí)控制的智能家居實(shí)現(xiàn)方案，從而為大家提供最優(yōu)的服務(wù)。本文通過互聯(lián)網(wǎng)資訊以及相關(guān)文獻(xiàn)，調(diào)研了智能家居領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)的政策、資本領(lǐng)域的投資動(dòng)態(tài)。了解了本行業(yè)的潛力及局限性，

12、同時(shí)思考和實(shí)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(shù)來實(shí)現(xiàn)，如何實(shí)現(xiàn)的問題。本系統(tǒng)涉及的技術(shù)領(lǐng)域有傳感器網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，通過對(duì)上述各種技術(shù)的調(diào)研以及學(xué)習(xí)，將各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合匯總到本系統(tǒng)。重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的安全性、簡(jiǎn)用性以及擴(kuò)展性，總體設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)，將系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行了細(xì)化到各個(gè)子模塊，并采用相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)介紹室內(nèi)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵字

13、：智能家居，遠(yuǎn)程監(jiān)控，安全，云服務(wù)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(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在當(dāng)下人們的生活水平有了顯著的提高進(jìn)步，物質(zhì)生活也急速的豐富著，人們急切需要著更高級(jí)的物質(zhì)生活體驗(yàn)，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(shè)備的小型化以及家庭網(wǎng)絡(luò)的高速化，加上無線、和等通信技

22、術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)可以隨時(shí)隨地的高速地接入。方便成熟的云計(jì)算技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等也為智能家居的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。一方面，中國(guó)的城鎮(zhèn)化步伐正在一步步加快同時(shí)老齡化問題和空巢老人、留守兒童安全都是現(xiàn)代社會(huì)存在的問題，如何保證讓年輕人好好工作同時(shí)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(dāng)前的社會(huì)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(shí)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(jià)值服務(wù)社會(huì)。另一方面，通過智能家居系統(tǒng)對(duì)家庭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)，如果有火災(zāi)，入室盜竊等險(xiǎn)情，用戶可以在第一時(shí)間知道，并作出相應(yīng)反應(yīng)，減少損失。綜上所述，本課題有著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及社會(huì)意義。</p><p>　　但是，現(xiàn)有的設(shè)備智能程度、舒適度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，例如：實(shí)時(shí)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(guān)，實(shí)時(shí)

24、監(jiān)控以及云端服務(wù)的智能家居體系框架深入研究學(xué)習(xí)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻監(jiān)控、新型展現(xiàn)技術(shù)，并利用了云計(jì)算的多服務(wù)性、高可用性、便捷性和便宜等優(yōu)點(diǎn)，提出了一種遠(yuǎn)程且可實(shí)時(shí)控制的智能家居實(shí)現(xiàn)方案，從而為大家提供最優(yōu)的服務(wù)。本文通過互聯(lián)網(wǎng)資訊以及相關(guān)文獻(xiàn)，調(diào)研了智能家居領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)的政策、資本領(lǐng)域的投資動(dòng)態(tài)。了解了本行業(yè)的潛力及局限性，同時(shí)思考和實(shí)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(shù)來實(shí)現(xiàn)，如何實(shí)現(xiàn)的問題。本系統(tǒng)涉及的技術(shù)領(lǐng)域有傳感

25、器網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，通過對(duì)上述各種技術(shù)的調(diào)研以及學(xué)習(xí)，將各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合匯總到本系統(tǒng)。重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的安全性、簡(jiǎn)用性以及擴(kuò)展性，總體設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)，將系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行了細(xì)化到各個(gè)子模塊，并采用相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)介紹室內(nèi)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)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(zhì)生活，人們對(duì)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(jìn)入人們的視野，并且，隨著設(shè)備小型化、家庭網(wǎng)絡(luò)高速化、方便成熟的云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及無線、4G和WIFI等通信技術(shù)發(fā)展讓人們已經(jīng)可以隨時(shí)隨地高速的接入到網(wǎng)絡(luò)，這為智能家居的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　智能家居又稱家庭自動(dòng)化，實(shí)質(zhì)上是通過先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)將日常家居生活相關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)，有機(jī)地綜合起來同時(shí)對(duì)其進(jìn)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(jié)構(gòu)結(jié)、網(wǎng)絡(luò)通信以

27、及家電設(shè)備自動(dòng)化，構(gòu)建一個(gè)集管理、服務(wù)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(shí)具備一般家居所必須的功能，而且將具有自動(dòng)化、能動(dòng)指揮的智能得家居工具代替被動(dòng)的靜止家居設(shè)備，為家居生活提供了全方位的信息交互和設(shè)備控制的功能，從而保證了家庭內(nèi)、外部之間的信息交互暢通，使得人們可以有效的安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性和便利性，可對(duì)各種家居資源進(jìn)行合理配置，節(jié)約種能源費(fèi)用，大大

28、改善人們的生活方式提升了人們的生活質(zhì)量。</p><p>　　智能家居系統(tǒng)實(shí)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(cè)系統(tǒng)和云端服務(wù)器系統(tǒng)等。優(yōu)秀的智能家居系統(tǒng)要能夠?yàn)橛脩籼峁┮韵聨追N智能化的服務(wù)。①隨時(shí)在線的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)；智能家居所有基本功能都需要網(wǎng)絡(luò)通信，要求系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)始終相連，為各種設(shè)備應(yīng)用提供通信條件；②智能的安全防范措施：視頻監(jiān)控可對(duì)非法的入侵、火災(zāi)、煤

29、氣泄漏及老人兒童的緊急呼救等危險(xiǎn)事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可提供相應(yīng)的警報(bào)和應(yīng)急處理措施；③家電設(shè)備的自我調(diào)整及遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)家庭娛樂設(shè)備、照明設(shè)備、安防設(shè)備、溫濕度調(diào)節(jié)以及各種網(wǎng)絡(luò)家電設(shè)備進(jìn)行整合，使用戶可根據(jù)個(gè)人喜好進(jìn)行不同場(chǎng)景的配置和控制、電器設(shè)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(shí)現(xiàn)室內(nèi)的信息主動(dòng)上報(bào)；⑤家庭物業(yè)信息服務(wù)：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(duì)講系統(tǒng)，進(jìn)行語言

30、、可視對(duì)講等溝通，及時(shí)的獲取到物業(yè)服務(wù)信息等；⑥在線健康服務(wù)：醫(yī)療設(shè)備監(jiān)測(cè)家居化，把醫(yī)療監(jiān)測(cè)場(chǎng)所從醫(yī)院中心轉(zhuǎn)移到家庭內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)用戶自主檢測(cè)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(cè)服務(wù)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(duì)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(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)缺乏。雖然火熱的智能家居概念推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)品飛速發(fā)展，并很快

31、進(jìn)入市場(chǎng)，進(jìn)入進(jìn)入千家萬戶，但目前智能家居產(chǎn)品各自獨(dú)立，無統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，使得各個(gè)廠家的設(shè)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(chǎng)的更進(jìn)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(chǔ)支持，否則難以克服技術(shù)屏障，獲得長(zhǎng)足的可持續(xù)發(fā)展，例如，智能家居系統(tǒng)需要存儲(chǔ)設(shè)備煩人容量足夠大，假如存儲(chǔ)設(shè)備的容量不足，就可能造成信息無法保存，更危險(xiǎn)的是導(dǎo)致關(guān)鍵數(shù)據(jù)未保存，使得用戶對(duì)家居的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)原始的重要

32、信息丟失而導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的損失。第三、當(dāng)下智能家居設(shè)備消費(fèi)門濫和價(jià)格偏高。由于當(dāng)前軟、硬件技術(shù)等的局限性，原始產(chǎn)品成本較高，售后投入的維修以及更新成本較高，使得當(dāng)下的智能家居產(chǎn)品價(jià)格偏高，同時(shí)對(duì)用戶的知識(shí)要求偏高使得消費(fèi)群體主要集中在高高收入和高知識(shí)人群，由于智能家居服務(wù)是增值服務(wù)，家居的本質(zhì)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀<

33、;/p><p>　　智能家居系統(tǒng)包括本地內(nèi)部物聯(lián)系統(tǒng)和云端服務(wù)器，要實(shí)現(xiàn)二者的結(jié)合，必須要對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)及云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)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(diǎn)，將兩者的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行互補(bǔ)和融合，使其各自的優(yōu)勢(shì)得到最大的發(fā)揮。下面將從智能家居及云計(jì)算這兩個(gè)方面的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)深入的闡述，再結(jié)合現(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品和云服務(wù)器對(duì)接設(shè)備進(jìn)行對(duì)比分析。</p><p>　　

34、智能家居未來的市場(chǎng)潛力巨大，2014年1月份，Goggle以花巨資收購(gòu)智能家居設(shè)備廠商N(yùn)est 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(gòu)舉措上看，Goggle非常看好這個(gè)市場(chǎng)。</p><p>　　2013年年底以來，我國(guó)就有超過200億元資金流向智能家居這個(gè)行業(yè)，引起公眾對(duì)該行業(yè)的投資狂潮。根據(jù)我國(guó)的基本國(guó)

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(shí)期。通過調(diào)查的數(shù)據(jù)和結(jié)論可以看出:</p><p>　　一方面，全國(guó)不斷推進(jìn)的城鎮(zhèn)化為智能家居市場(chǎng)提供更多的潛在用戶，2013年我國(guó)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(zhì)量的不斷提高，普通民眾對(duì)日常生活賦予了更多娛樂、便捷和個(gè)性化的需求，形成了數(shù)量巨大的潛在智能家居消費(fèi)用戶群。另一方面，我國(guó)老齡化的進(jìn)程逐

36、漸加速，居家養(yǎng)老的理念和需求逐日增加，對(duì)智能化的家居環(huán)境也與日劇增。截止于2013年底，我國(guó)在60歲以上的老年人數(shù)量已超過2億人，占總?cè)丝诘谋壤秊?4.9%，這個(gè)比例遠(yuǎn)高于聯(lián)合國(guó)對(duì)傳統(tǒng)老齡人社會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)比例10%。預(yù)計(jì)在未來20年我國(guó)將進(jìn)入老齡化社會(huì)的高峰期。調(diào)查報(bào)告顯示，選擇在家養(yǎng)老的老人超過了90%，而很多獨(dú)生子女夫婦由于工作、生活、雙方老人難以同時(shí)兼顧等諸多原因，很難時(shí)時(shí)刻刻伴隨在父母身邊，而智能家居系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(zhì)量和安全提供了有效的保障。</p><p>　　2． 智能家居系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)</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(shí)現(xiàn)一個(gè)可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境，可通過遠(yuǎn)程控制室內(nèi)設(shè)戶使用友好的一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)要保證用戶的信息安全，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可配置可修改可擴(kuò)展的特性。對(duì)這個(gè)主旨進(jìn)行細(xì)化，本系

38、統(tǒng)的主要需求應(yīng)包括：①收集家庭內(nèi)部的信息；②處理信息；③存儲(chǔ)信息；④上報(bào)給主人；⑤主人對(duì)信息做出反應(yīng)，家庭內(nèi)部設(shè)備對(duì)用戶的操作做出相應(yīng)的動(dòng)作；⑥實(shí)時(shí)監(jiān)控。期間保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全，在家庭內(nèi)部設(shè)備被物理銷毀后還可以保留證據(jù)，用戶體驗(yàn)好。通過上述的描述，家庭內(nèi)部必須具備環(huán)境參數(shù)的采集，同時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，辨別危險(xiǎn)信號(hào)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存到遠(yuǎn)端，用戶可以和家庭內(nèi)部設(shè)備進(jìn)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(chǔ)、數(shù)據(jù)分析及報(bào)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(nèi)部數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)</p><p>　　家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足可擴(kuò)展性好、易于布線、方便使用、設(shè)備安全性和節(jié)能性高。從可擴(kuò)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(luò)來收集家庭內(nèi)部各個(gè)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(yuǎn)，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(fù)雜性，也較容易擴(kuò)展。傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且很多的電子芯片商家將微處理器結(jié)合了Zigbee協(xié)議，開發(fā)人員可以很容易對(duì)傳感器網(wǎng)進(jìn)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(jìn)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(duì)家庭內(nèi)部進(jìn)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(yuǎn)端控制實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)以擴(kuò)展視角，避免出現(xiàn)監(jiān)控死角。需要構(gòu)建一個(gè)可動(dòng)的監(jiān)控?cái)z像頭，包括了攝像頭及控制攝像頭的電機(jī)。電機(jī)可以通過用戶界面進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度應(yīng)該可控、可調(diào)。步進(jìn)電機(jī)是一種可以通過電型號(hào)脈沖序列可控的電機(jī)，因此可以滿足角度轉(zhuǎn)速可控的需求。攝像頭采用較簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，通常采用USB攝像頭即可，不需要即插即用，而且價(jià)格低廉，容易購(gòu)買。</p><p>　　2.3云服務(wù)器

42、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及警報(bào)子系統(tǒng)</p><p>　　智能家居系統(tǒng)需要一個(gè)云服務(wù)器的原因，主要是考慮數(shù)據(jù)的異地存儲(chǔ)，例如，假如將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地容易被破壞，如火災(zāi)或者人為破壞。同時(shí)系統(tǒng)也可以考慮用戶的需求，假如用戶有多套房產(chǎn)，同時(shí)部署了本系統(tǒng)，那么系統(tǒng)應(yīng)該為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的入口，簡(jiǎn)化用戶的操作。在云主機(jī)上需要部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)。該系統(tǒng)應(yīng)提供數(shù)據(jù)分析功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和融合，提供監(jiān)控報(bào)警的略，及時(shí)的將警報(bào)信息通知給用戶，

43、讓用戶的家庭在出現(xiàn)問題時(shí)，能及時(shí)處理以減少損失。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流的云服務(wù)器有阿里云主機(jī)，百度云主機(jī)、新浪云主機(jī)等云服務(wù)提供商，為個(gè)人和公司提供穩(wěn)定安全的云服務(wù)。</p><p>　　2.3家庭內(nèi)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(hào)監(jiān)控開關(guān)量等信息。由于采集點(diǎn)位置主要分布較遠(yuǎn)，不易布線，故對(duì)這些傳感

44、器釆用無線的接入方式，傳感器簡(jiǎn)單部署即可，通過無線網(wǎng)絡(luò)接入。以網(wǎng)關(guān)為中心釆用星型部署方式，集中將數(shù)據(jù)報(bào)告到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一收集后傳輸至云端數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，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(diǎn)既可以作為數(shù)據(jù)釆集，也可作為簡(jiǎn)單開關(guān)，通過繼電器，可以采用弱電控制強(qiáng)電從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)功能。在遇到緊急的事件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉或打開某些設(shè)備。以達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。</p><p><b>　　2.4網(wǎng)絡(luò)攝像頭&l

45、t;/b></p><p>　　攝像頭根據(jù)實(shí)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(shè)備上所產(chǎn)生的模擬的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，然后將其儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)內(nèi)。其的工作流是:捕捉視頻信號(hào)~將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字模式一加以壓縮一存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)上一加工運(yùn)用。而數(shù)字?jǐn)z像頭的工作流程是:直接捕捉影像信號(hào)一通過串口、并口或USB接口一存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)上一加工運(yùn)用?？梢钥闯?，數(shù)字?jǐn)z像頭比模擬攝像頭更為先進(jìn)、便捷，而且數(shù)字

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

47、信</b></p><p>　　3.1網(wǎng)關(guān)通信子系統(tǒng)</p><p>　　網(wǎng)關(guān)是本系統(tǒng)的重點(diǎn)部位，其負(fù)責(zé)溝通室內(nèi)設(shè)備和外部的云服務(wù)器，故網(wǎng)關(guān)必須有接入互聯(lián)網(wǎng)功能，而且為了接入攝像頭云臺(tái)，必須帶有USB接口，4個(gè)GPIO接口來控制步進(jìn)電機(jī)。同時(shí)需要一個(gè)以上的串口和I2C接口等通信接口。同時(shí)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枰W(wǎng)關(guān)外部接口豐富，容易擴(kuò)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(jiǎn)寫為RPi，或者RasPi/RPi)是為學(xué)生計(jì)算機(jī)編程教育而設(shè)計(jì)，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(jì)算機(jī)發(fā)燒友和創(chuàng)客的追捧，曾經(jīng)一“派”難求。別看其外表“嬌小”，內(nèi)“心”

49、卻很強(qiáng)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(nèi)加載Linux的DIY迷你主板，BeagleBone Black也維持了同樣的性能水準(zhǔn)，但其售價(jià)卻只有上代產(chǎn)品的一半。BeagleBone Black售價(jià)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(shí)，Beaglebone Black的接口也相當(dāng)豐富，包括1個(gè)USB接口、1以太網(wǎng)接口、Micro-HDMI接口和兩個(gè)46針接口。</p><p>　　3.2攝像頭采集軟件</p><p>　　在監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)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(jī)的視像數(shù)據(jù)監(jiān)控的應(yīng)用軟件。應(yīng)用范圍廣泛，包括商業(yè)或家居防盜等。ZoneMinder支持單一或多臺(tái)視像鏡頭應(yīng)用，包括攝取、分析、記錄、和監(jiān)視來源，要使ZoneMinder正常運(yùn)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(gè)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的圖像識(shí)別，即判斷某指定區(qū)域之內(nèi)是否有外來人或物入侵，如果有的話則可以將相關(guān)的圖像和視頻保存起來，并通過網(wǎng)絡(luò)使得你可以再然和可以連網(wǎng)的地方進(jìn)行監(jiān)視。iSpy和ZoneMinder類似，功能強(qiáng)大。VLC是一個(gè)視頻播放器且也可以配置成為視頻服務(wù)器，但是視頻需要使用VLC播放器的插件才可以在網(wǎng)頁(yè)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(wù)器的CPU開銷，減少了視頻幀壓縮的大量計(jì)算資源，減輕了嵌入式設(shè)備和服務(wù)器的壓力，是一個(gè)不可多得的輕量級(jí)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(gè)input-plugin對(duì)應(yīng)到多個(gè)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(chǔ)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(jìn)行多種配置。同時(shí)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(shí)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(shè)置啟動(dòng)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(dòng)腳本各個(gè)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(wù)器的端口號(hào)為1234;</p><p>　　一w’pwd'/www表示http的根目錄為當(dāng)前目錄下的路徑。</p><p>　　3.3傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集及控制<

58、;/p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)采集室內(nèi)各種環(huán)境數(shù)據(jù)，同時(shí)也作為室內(nèi)其它設(shè)備的控制。網(wǎng)關(guān)也將室內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)量較小，網(wǎng)關(guān)通過串口控制與無線傳感器網(wǎng)關(guān)的匯聚點(diǎn)進(jìn)行交互，串口通信采用SLIP協(xié)議進(jìn)行封裝。一方面從傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)是較大的課題，不再深入探討，本項(xiàng)目?jī)H僅是對(duì)其的一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)

59、編號(hào)，即為該傳感器的唯一標(biāo)示。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過該id進(jìn)行尋址傳輸。網(wǎng)關(guān)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(fù)責(zé)接收傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，而網(wǎng)口監(jiān)聽線程負(fù)責(zé)接收來自云服務(wù)器的用戶指令。網(wǎng)關(guān)需要調(diào)和這兩者之間的通信交互。與之對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)組成一組，之間通過對(duì)列交互，串口接收線程是生產(chǎn)者，網(wǎng)口發(fā)送線程為消費(fèi)者，二者共享串口接收緩存

60、對(duì)列，在開發(fā)時(shí)，采用鎖機(jī)制對(duì)該對(duì)列進(jìn)行保護(hù)、設(shè)計(jì)，如圖所示：</p><p>　　信息下發(fā)流程與上報(bào)流程類似，不再贅述。主要的區(qū)別在于通信協(xié)議格式轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　4. 總結(jié)</b></p><p>　　得益于通信技術(shù)發(fā)展，這為設(shè)備的通信打下了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)各種的開源硬件以及開源項(xiàng)目日益的豐富，致使各個(gè)領(lǐng)域都有了高速的發(fā)展，

61、而當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)不再滿足于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，進(jìn)而推進(jìn)到了智能家居的物物通信，此時(shí)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(duì)智能家居的現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)政策導(dǎo)向的研究。認(rèn)為智能家居在未來將有極大的發(fā)展前景。對(duì)我國(guó)的城鎮(zhèn)化和人口老齡化這兩大社會(huì)問題有極大的現(xiàn)實(shí)意義。因此選定該題目作為研究的內(nèi)容。</p&

62、gt;<p>　　通過對(duì)智能家居相關(guān)技術(shù)研究，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)、云臺(tái)監(jiān)控及云端web開發(fā)等技術(shù)的研究，從底層的硬件選擇到上層軟件開發(fā)，學(xué)習(xí)了大量的知識(shí)，最終設(shè)計(jì)并開發(fā)了一個(gè)可行的原型系統(tǒng)。并且通過了測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性、易用性、可擴(kuò)展性，完全滿足原有的設(shè)計(jì)設(shè)想。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p><b

63、>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]孫健.智能家居電動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[[J].機(jī)械工程與自動(dòng)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(shè)計(jì)[[D].西南交通大學(xué)，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(shè)計(jì)與研究[[D].

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