嵌入式智能家居安防监控系统共16页
基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计
基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计智能家居控制系统是利用嵌入式系统技术，将传感器、执行器以及通信技术融入家居系统中，实现对家居设备的自动化控制和远程监控。
该系统可以大大提升家居安全性、舒适度和能源利用效率，给用户带来更加便捷的生活方式。
本文将对基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计进行详细探讨。
一、系统架构设计智能家居控制系统通常包括以下组件：传感器、执行器、控制中心和用户界面。
传感器用于感知环境中的各种信息，如光线、温度、湿度等。
执行器用于控制家居设备，如灯光、空调、窗帘等。
控制中心负责接收传感器数据并根据用户设定的规则进行决策控制，同时将控制指令发送给执行器。
用户界面则提供给用户操作设备、监控家庭状态的接口，可以通过手机应用程序或者网页实现。
在系统架构设计中，需要考虑以下要点：1. 通信方式：智能家居控制系统需要通过网络与用户进行远程通信，可以选择Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等不同的通信方式。
Wi-Fi通信速度较快，适用于传输大量数据；蓝牙通信距离较近，适用于短距离传输；Zigbee通信消耗少，适合用于节能环保的家居系统。
2. 安全性考虑：智能家居控制系统需要采取安全措施，以防止黑客入侵或者信息泄露。
可以使用加密技术对通信进行保护，如SSL/TLS协议，同时采用身份验证机制，确保只有授权用户才能访问系统。
3. 软硬件平台选择：在嵌入式系统中，需要选择适合的硬件平台和操作系统。
常用的硬件平台有Arduino、Raspberry Pi 等，操作系统可以选择Linux、RTOS等。
选择合适的平台和操作系统可以简化系统的开发和维护工作。
二、系统功能设计1. 远程控制：用户可以通过手机应用程序或者网页远程控制家居设备。
例如，用户在外出时可以通过手机应用程序打开或关闭家中的灯光、电视等设备，以此增强家居安全性。
2. 定时控制：用户可以根据需要设置定时开关家居设备。
例如，可以设定某个时间自动打开空调、关闭窗帘，以提前为用户创造一个舒适的家居环境。
基于ARM的智能家居监控系统设计
基于ARM的智能家居监控系统设计
刘雨晴;洪宇
【期刊名称】《无线互联科技》
【年(卷),期】2024(21)6
【摘要】随着科学技术的快速发展以及人们经济收入的提高,人们的物质文化生活的需求也在日益增长。
安全舒适的家居能够提高人们生活质量,智能家居的出现恰好满足这一需求。
智能家居监控系统更是智能家居不可或缺的一部分。
文章利用ARM嵌入式技术设计了智能家居监控系统,打造更加便利的居住环境。
【总页数】3页(P35-37)
【作者】刘雨晴;洪宇
【作者单位】安徽三联学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.1
【相关文献】
1.基于ARM和ZigBee的智能家居远程监控系统设计
2.基于ARM的智能家居远程监控系统设计
3.基于ARM9的无线智能家居控制(智能监控)系统设计
4.基于ARM的智能家居远程监控系统设计
5.基于Linux的ARM-嵌入式智能家居网络监控系统设计研究
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基于嵌入式的智能家居监控系统设计
基于嵌入式 的智 能家居监控系统设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
夏 澎， 卫 东 郝
（ 林 电子 科 技 大 学 机 电工程 学 院 ， 西 桂 林 ５ １０ ） 桂 广 ４ ０４
摘 要 ：针 对 目前 智 能 家居 监 控 系统 硬 件 设 施 比较 昂 贵 ， 适 合 普 遍 使 用 的 缺 点 ， 出 了一 种 以 不 提 Ａ Ｍ９处 理 器 和 Ｌｎ ｘ操 作 系 统 为 平 台 的 嵌 入 式 智 能 家 居 监 控 系统 ， 现 了 家 居 的 远 程 视 频 监 视 和 家 Ｒ ｉｕ 实
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ７ Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ７ — ７ ０ ２ １ ）０ ０ ９ — ４ ６ ４ ７ ２ （０ ０ １ — ０ １ ０
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基于嵌入式系统的智能家居安防监控系统设计与优化
基于嵌入式系统的智能家居安防监控系统设计与优化智能家居安防监控系统的设计和优化一直是智能家居领域研究和应用的热点之一。
本文将介绍基于嵌入式系统的智能家居安防监控系统的设计和优化方法。
智能家居安防监控系统旨在保护家庭和物品的安全，并提供实时监控和警报功能。
为了实现这个目标，设计者需要考虑系统的硬件和软件设计，以及优化传感器、算法等方面。
首先，系统的硬件设计是关键一步。
在智能家居安防系统中，常用的设备包括摄像头、传感器、控制器等。
摄像头用于拍摄实时画面，传感器用于检测入侵、火灾等异常情况，控制器用于数据处理和决策。
在硬件设计中，需要考虑设备的性能和稳定性，确保其能够正常工作并长期稳定运行。
此外，还要考虑设备与系统的互联互通，以便实现数据的传输和控制。
其次，软件设计在系统的功能实现中起着重要作用。
智能家居安防监控系统的软件设计通常包括前端和后台两个部分。
前端软件是指用户界面，用于显示设备的实时画面和提供用户操作界面。
后台软件是指系统的数据处理和决策部分，用于分析传感器数据、控制设备和生成报警通知。
在软件设计中，需要考虑系统的实时性、稳定性和可扩展性，保证系统能够及时准确地响应用户的操作和检测到异常情况。
此外，优化传感器和算法也是智能家居安防监控系统设计中不可忽视的方面。
传感器是系统的重要组成部分，用于检测入侵、火灾等异常情况。
为了提高传感器的准确性和可靠性，可以采用优化算法、增加传感器数量等方法。
同时，算法的优化也可以提高系统的实时性和响应能力，如采用高效的图像处理算法、优化数据分析算法等。
在智能家居安防监控系统的设计和优化过程中，还需要考虑系统的能耗和安全性。
为了延长设备的使用寿命和节省能源，可以采用低功耗的硬件设计和优化的软件算法。
而在安全性方面，需要考虑系统的防护措施，如数据传输加密、身份验证等，以保护用户和系统的安全。
最后，对智能家居安防监控系统进行优化是非常重要的。
优化可以从多个方面进行，如性能优化、能耗优化和成本优化等。
基于嵌入式的智能家居监控系统设计
基于嵌入式的智能家居监控系统设计作者：董玉华孙炎辉马彪来源：《数字通信》2013年第03期摘要：提出一种以嵌入式为平台的远程监测与家居控制的设计方案。
选用ARM9作为系统控制中心的处理器，利用GSM/GPRS实现智能化家居控制系统的远程通信。
该平台从GSM/GPRS接收远程的命令，通过射频模块nRF905实现对控制终端的通信，从而实现远程监控居室环境和智能化管理居室设备的预想。
此系统具有低功耗、高性能和可二次开发等特性，在智能家居控制设计中具有广泛的应用前景。
关键词：智能家居；嵌入式；Linux内核；GSM/GPRS中国分类号：TP212文献标识码：A文章编号：10053824（2013）030091040引言随着电子科学技术的高速发展和社会经济条件的日益改善，人们在生活上对精神享受和物质享受的要求也越来越高，这其中包括了对家庭居室安全防护与智能化居室管理的意识也越来越强。
一个强大的居室控制系统随之悄悄地走进我们的生活。
系统设计要能够满足家庭居室安全防护、智能化居室管理、节能和方便等要求。
使用嵌入式系统设计的居室控制系统已成为现代生活的首选。
智能家居控制系统的理念：在电子计算机中选用嵌入式控制系统，综合居室布线设计和现代通信网络科技，融合符合人体特性的需求，将居室内各种家用电子设备和家居生活的各个子系统装置统一联系起来[1]，最后组合为一个居室控制中央总系统。
例如，将居室中的安全监测控制子系统、居室光感应自动控制子系统、家电管理设备控制子系统、居室地热监测控制子系统和煤气监测控制子系统等通过无线射频与中央主控制系统通信实现监测与控制，同时还能通过远程GSM/GPRS无线通信网络监测和控制中央系统，从而实现远程监测居室环境，智能控制居室安全防护设施，以及智能化管理居室设备。
1基于嵌入式的智能家居系统构成根据智能家居的概念[2]，基于嵌入式的智能家居控制系统包括三部分：远程监控终端、家居控制中心和家居控制子系统，功能结构如图1所示[3]。
家居智能安防系统PPT课件精选全文
一旦入侵人进入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜而聚焦，从 而被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不 同，不能抵消，经信号处理而报警。
多视场的获得，一是多法线小镜而组成的反光聚焦，聚光到传感器 上称之为反射式光学系统。另一种是透射式光学系统，是多面组合一起 的透镜-菲涅尔透镜，通过菲涅尔透镜聚焦在红外传感器上。
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报警延时电路
家居智能安防系统
开机延时电路
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12V电源电路
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家居智能安防系统
+12 U
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嵌入式系统中的智能监控与报警系统设计与实现
嵌入式系统中的智能监控与报警系统设计与实现智能监控与报警系统在嵌入式系统中的设计与实现是当前技术发展的重要方向之一。
随着物联网和智能家居的快速发展，人们对安全和便利性的需求不断增加。
智能监控与报警系统的设计与实现，可以实现对室内外环境状态的实时监测和安全事件的自动报警，为人们提供更高水平的保护。
一、设计目标和功能需求在设计与实现智能监控与报警系统之前，需要确定设计目标和功能需求。
智能监控与报警系统的目标是实现对用户环境的全面监测和及时响应，同时提供安全报警功能。
以下是智能监控与报警系统的功能需求：1. 实时监测：系统应能够对室内外环境的温度、湿度、烟雾、气体浓度等参数进行实时监测，并能提供历史数据查询功能。
2. 远程控制：用户可以通过手机应用或电脑客户端对监控摄像头进行远程控制，实现对目标区域的全方位观测。
3. 安全报警：系统能够通过声光报警器、手机短信或邮件等方式向用户及时发送警报，以便用户采取相应的应对措施。
4. 数据存储与备份：监控系统应具备数据存储和备份能力，以便用户在需要时能够查看历史数据和备份重要数据。
5. 多传感器接口：系统应能够接入多个传感器，以实现对不同类型环境参数的监测。
二、系统组成与通信方式智能监控与报警系统可以由以下组成部分构成：1. 传感器：用于监测环境参数变化，根据不同的监测任务需求，将适当选择不同类型的传感器，如温湿度传感器、烟雾传感器、气体传感器等。
2. 控制器：用于传感器数据的采集和处理，以及报警功能的控制。
控制器可以采用单片机或嵌入式平台实现。
3. 通信模块：用于传输监测数据和报警信息。
通信模块可以选择WiFi模块、以太网模块或无线通信模块等。
4. 数据存储与分析单元：用于存储和处理监测数据，用户可以通过手机应用或电脑客户端查看历史数据和进行数据分析。
智能监控与报警系统的通信方式可以采用以下几种：1. 无线通信：利用WiFi、蓝牙或ZigBee等无线通信技术，将监测数据和报警信息传输到用户的手机或电脑。
嵌入式智能家居远程监控系统的设计与实现的开题报告
嵌入式智能家居远程监控系统的设计与实现的开题报告一、选题背景及意义随着科技的不断发展和智能家居技术的不断成熟，越来越多的人开始关注智能家居的安全问题。
在当前大环境下，家庭防护已经成为了家庭装修和家庭配置的必要考虑点。
面对家庭安防的数据巨大和常常需要随时随地进行监测，传统的安防措施已经不能满足人们的需要，远程监控成为了家庭安防的一个新模式，并且愈来愈受到了大家的青睐。
与之相对应的是，随着智能家居市场的快速扩张和新兴技术的发展，越来越多的智能家居设备和家居自动化设备不仅仅目的在于提高生活品质，更是为了创造一个更安全、更智能化的家居环境。
嵌入式智能家居远程监控平台的设计和实现可以满足家庭用户的实时监测和远程控制需求，不论用户在何处，都可以随时随地通过手机、平板等智能终端实现对家庭安防的远程控制。
另外，该嵌入式智能家居远程监控平台的设计与实现可以为各类小区住户和房屋租赁单位等提供更加全方位的安全监控保障；可以实现对家居安全等方面进行多角度、全生命周期的全方位管控；可以帮助业主降低家庭安防的管理成本，提高安全性的同时还可以节约人力资源。
二、研究的目标及内容该项目的主要目标是为实现一个完善的嵌入式智能家居远程监控平台，具体内容包括：1. 设计智能家居远程监控平台的数据采集模块。
该模块主要负责采集智能家居设备的数据，并将之传输到远程监控平台的服务器。
2. 设计远程监控平台的数据处理模块。
该模块主要负责对采集到的智能家居设备数据进行处理，并将处理后的数据展示给用户。
3. 设计远程监控平台的安全管理模块。
该模块主要负责对各类安全事件的实时监测和处理，如异常告警和安全隐患等。
4. 设计远程监控平台的远程控制模块。
该模块主要负责通过远程控制指令实现对家庭设备的远程操作。
三、技术路线该项目的主要技术路线如下：1. 硬件部分：采用嵌入式系统作为家庭智能设备及传感器的控制中心，通过嵌入式板级系统、传感器等硬件技术实现嵌入式智能家居远程监控系统的控制与监测。
嵌入式系统PPTPPT课件
物联网与5G技术
嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术结 合，实现数据处理和分析能力的提升。
物联网和5G通信技术的发展为嵌入式系统 提供了更广阔的应用空间，嵌入式系统将 更加网络化、智能化。
02 嵌入式系统硬件
微控制器
微控制器是嵌入式系统的核心，它是一 种集成电路芯片，包含了计算机的基本 组成要素，如中央处理器、存储器、输
嵌入式系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件 • 嵌入式系统软件 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统应用案例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案
01 嵌入式系统概述
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
特点
嵌入式系统在智能家居控制系统中发 挥着核心作用，通过嵌入式处理器和 相关硬件设备，实现对家庭设备的控 制和管理。
智能家居控制系统可以实现的功能包 括：远程控制、定时控制、语音控制 等，为家庭生活带来便利和舒适。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是嵌入式系统的另一个重要应用领域，通过嵌入式系统技术， 可以实现生产过程的自动化和智能化。
调研市场需求
了解行业发展趋势和市场需求，为系统设计提供参考 和依据。
制定开发计划
根据需求分析结果，制定详细的开发计划，包括时间 安排、人员分工、资源需求等。
系统设计
硬件设计
根据系统需求，设计合适的硬件架构，包括 处理器、存储器、接口电路等。
软件设计
设计嵌入式系统的软件架构，包括操作系统、 中间件和应用软件等。
01
02
03
系统集成
将硬件和软件集成在一起， 形成完整的嵌入式系统。
嵌入式智能家居安防系统的研究与实现
第38卷第2期应用科技Vol．38，ɴ．22011年2月AppliedScienceandTechnology Feb．2011doi :10．3969/j．issn．1009－671X．2011．02．14嵌入式智能家居安防系统的研究与实现刘海亮，曹家年，郭逢丽(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要:随着生活水平的提高，智能家居行业已占据越来越重要的位置，构建一个舒适和谐的家居环境，越来越引起人们的关注和重视．本系统以ARM9平台为基础，应用嵌入式Web 、图像采集与处理、MMS 和嵌入式Linux 等相关技术，采用CGI 、SQlite 和Video4Linux 等编程技术，并结合ZigBee 、GPRS 和Internet 网络，提出了一套完整的智能家居安防系统解决方案．对现今的家居安防系统提出了一些探索性的创新，为智能安防监控系统提出了新的方法和思路．该系统功能强大，性能稳定并具有很好的扩展性．关键词:智能家居;嵌入式Linux ;ZigBee ;GPRS ;Boa 服务器中图分类号:TP277文献标识码:A文章编号:1009－671X (2011)02－0061－06The design and implementation of embedded smart home security systemLIU Hailiang ，CAO Jianian ，GUO Fengli(College of Information and Communication Engineering ，Harbin Engineering University ，Harbin 150001，China )Abstract :With the development of the living standard ，the smart home security system has occupied an increasinglyimportant position．People have attached more and more importance to building a harmonious and comfortable home environment．Based on ARM9platform ，the system uses embedded Web ，image acquisition and processing ，MMS ，and embedded Linux technology ，and CGI ，SQlite and Video4Linux programming techniques ，combines ZigBee ，GPRS and Internet network ，and thus a complete Smart Home Security System scheme is given．The paper presents an innovative idea for present the smart home security system．The system has powerful function ，stable perform-ance and good expansibility．Keywords :smart home ;embedded Linux ;ZigBee ;GPRS ;Boa server收稿日期:2010-08-26．作者简介:刘海亮(1985-)，男，硕士研究生，主要研究方向:信息系统与网络工程，E-mail :33734@qq．com．智能家居安防系统是未来家居的发展趋势，其目的是为人们提供一个安全、舒适、高效和便利的生活环境．智能安防家居已成为国内外研究的热点，具有广阔的应用价值和市场需求．传统的智能家居安防系统功能比较单一，智能程度低下，不易扩展，无法进一步构成网络和外界进行交互［1］．构建了一个基于ZigBee 和GPRS 的智能家居系统，在系统兼容性和智能化程度都有很大提高，为未来构建家居安防系统提供了新的参考依据．1系统结构和功能简介设计的嵌入式智能家居安防监控系统主要由3部分组成:用户终端(手机和PC )，嵌入式Web 服务器和ZigBee 电器终端，如图1所示．图1嵌入式智能家居系统的系统框架由ARM9处理器组成的嵌入式Web 服务器是整个系统的核心，是连接ZigBee 、GPRS 无线网络和Internet 的网关，使得三网之间可以进行无线透明传输，并可省去综合布线的费用和精力．用户在任何时间和任何地点，只需通过联网PC 打开浏览器登陆服务器，即可对家中进行实时视频监控．系统采用触发式报警方式，当家中有异常情况发生时，监控页面显示异常信息，本地产生声光报警，摄像头采集图像，并为照片打上时间标签，以MMS (multimedia messaging service )和SMS (short message service )的形式发送到用户手机．用户远程可通过网页或通过手机短信方式直接控制家中电器，本地可使用按键控制．家中电器通过ZigBee 组成星形网络，接受消息对电器进行控制，并将温度等参数传到嵌入式Web 服务器上在网页实时显示．系统移植嵌入式数据库SQlite 管理和存储图片、用户名密码和手机号等信息，可方便对后期的数据进行检索和查询．且用户只需插入U 盘或SD 卡(支持热拔插)即可完成照片和视频的转移，也可将图片和视频通过网络保存到远程PC 上．2系统硬件设计以三星公司S3C2440处理器配合Linux2．6内核作为家庭网关的平台，在此基础上利用ZigBee 模块展开无线家庭传感器网络的设计．本系统的硬件框图如图2所示．图2嵌入式智能家居系统的硬件框图图中，由S3C2440组成的嵌入式Web 服务器是整个系统的核心;外围存储电路包括64M NAND Flash 和2片32M SDRAM ;外围接口电路包括3个串口、2个USB 和网口等;GPRS 模块采用谱泰公司生产的支持彩信协议的PTW73模块，GPRS 模块发出报警信息到用户的手机，并且接受用户通过手机发出的控制信息传送至嵌入式Web 服务器，最后发送到ZigBee 网络．ZigBee 无线收发模块采用TI 公司生产的CC2430．CC2430内部有一个高性能DSSS 和一颗工业级8051控制器，并使用TI 公司提供的Z-stack 协议栈，很大程度地减轻了软件开发的工作量．ZigBee 无线网络分为协调器和终端节点，其中带有各种传感器的ZigBee 终端节点，与嵌入式web 服务器连接的ZigBee 协调器构成星形传感器网络，使各个房间都置于监控之中．各终端节点将各项环境参数通过无线发送到ZigBee 协调器，ZigBee 协调器通过串口传给嵌入式Web 服务器，并在网页上实时显示．同时ZigBee 协调器接受来自服务器的控制信息，传送给相应ZigBee 模块控制各种家电．摄像头采用内置芯片ZC301P 的摄像头，ZC301P 芯片采用新一代的CMOS 感光芯片，内置了DSP 硬件编解码器，经过DSP 处理后出来的图像是JPEG 格式，输出的图像不用再转换，很适合图片的采集以及实时监控的需要．3系统软件设计图3嵌入式智能家居系统的软件体系结构本系统的软件框图如图3所示．移植最新版本U-boot2010．6初始化系统硬件和外围设备;移植Linux2．6．13操作系统(新版内核采用V4L2编程，而视频采集程序是基于V4L 编写，故采用此版内核)安排整个系统资源和协调所有程序;应用Yaffs2·26·应用科技第38卷文件系统存储文件和程序，并在此基础上移植和编写网卡、红外和摄像头等驱动;应用程序采用多进程与多线程技术，进程之间使用消息队列与共享内存的方式进行通信;移植嵌入式Boa服务器，应用CGI 编程实现服务器端的相应功能;使用嵌入式数据库SQlite管理各种信息;移植采集视频servfox程序和流媒体服务进程spcaview，并用HTML编写了本系统的监控页面．3．1系统驱动程序的设计与移植本系统的设备驱动程序主要基于Linux2．6．13内核对红外、串口、USB、摄像头和网卡等驱动的移植和编写．本地服务器采用声光报警方式，驱动部分主要分为蜂鸣器和LED驱动．蜂鸣器驱动通过S3C2440内部的PWM产生一定的频率来控制不同的异常情况产生不同的声音［3］．对报警系统的控制通过ioctl函数实现，在驱动中分别定义了BEEP_ ON和BEEP_OFF等宏，在应用程序只需在ioctl中调用宏就可以实现对报警系统的声光控制．本地服务器端外接人体热释电红外感应模块，当红外传感器感应到有人时，在相应的引脚上产生一个跳变．驱动主要处理电平跳变产生的中断信号，在驱动中利用kill_fasync()函数产生信号通知应用程序．摄像头驱动移植spca5xx开源程序，移植摄像头驱动后需在dev/v4l目录下创建video0设备文件，还应注意内核裁剪时选上Video For Linux、Sup-port for Host－side USB和OHCI HCD support选项．S3C2440支持3个串口，嵌入式Web服务器通过串口与GPRS和ZigBee模块进行通信;而Linux内核只支持2个串口，其中1个串口是针对红外接口，所以需要修改内核源码(关于摄像头移植和串口驱动修改可查看参考文献［5］)．Linux2．6驱动中默认的是将芯片的两USB口设置为一主一从．本系统的2个USB接口一个连接USB摄像头，另一个连接U盘．因此需要修改USB 驱动，将其改为2个主口使用．在S3C2440芯片中，用MISCCR寄存器中的SEL_USBPAD位来设置的USB口，置1时为host，置0时为device．在ohci－s3c2410．c文件中的usb_hcd_s3c2410_probe()函数中添加如下代码，重新编译内核即可．unsigned long misccr;misccr=__raw_readl(S3C24xx_MISCCR);misccr|=(1＜＜3);__raw_writel(misccr，S3C24xx_MISCCR);3．2系统应用程序的设计采用多线程和多进程技术，将应用程序划分为多个独立的任务，有效地提高了系统的运行效率．本系统主要有2个进程:系统主进程和Web服务器进程，2个进程通过消息队列、信号和共享内存的方式进行通信和共享资源的访问，其中web服务器进程作为守护进程在后台执行．系统主进程的流程图如图4所示．图4系统主进程流程首先进行系统初始化，包括打开蜂鸣器、按键和串口等设备．由于线程共享进程的资源和地址空间，因此对这些资源进行操作时，必须要考虑到各个线程间资源访问的同步与互斥的问题．文中采用互斥锁机制来控制对共享资源的原子操作，调用phread_ mutex_init()函数初始化摄像头、红外和GPRS等互斥锁，并调用msgget()和shmget()函数创建并初始化消息队列和共享内存(关于LINUX C编程函数可查阅参考文献［2］，这里不再详述)．然后调用pthread_create()函数创建各个线程．其中接受短信线程将短信内容进行处理，并加入到协议帧发到ZigBee模块控制家中电器．温度和红外检测线程通过read()函数读取ZigBee模块发送过·36·第2期刘海亮，等:嵌入式智能家居安防系统的研究与实现来的温度值和室内的状况，保存到主进程的全局变量．处理系统信息线程通过共享内存的方式将温度值和室内状况传给Web服务器，服务器通过相应CGI程序在浏览器上实时显示．如果温度过高或有人进入，则通过msgsnd()函数，将相应消息加入消息队列．处理消息线程通过msgrcv()函数接收到消息，调用声光报警线程，并完成拍照和发送彩信．3．3嵌入式Web视频服务器程序的设计本系统移植了Boa服务器，Boa服务器是一个单任务的小巧而高效的服务器．作为一个单任务Web服务器，Boa依次完成用户的请求，而不会fork 出新的进程来处理，且Boa支持CGI编程，能够为CGI程序fork出一个进程来执行．CGI是通用网关接口的简称，其建立了Web服务器与Web浏览器之间的交互．服务器部分主要是使用C语言编写相应CGI程序，CGI进程与主进程并行执行，应用消息队列和共享内存的方式与主进程进行通信．CGI程序只需通过交叉编译为后缀名是．cgi的形式即可．系统移植SQlite数据库管理家居的环境参数，存储用户的账号密码、手机号和图片视频等信息．SQlite体积小，提供了对ANSI SQL92的支持．使用数据库方式，使得数据和应用程序相互独立，通过事务来进行调度和并发控制，有效地对数据进行了存取、查询等共享操作，确保系统具有较好的整体性能［4］．本系统通过调用CGI程序访问SQlite数据，将环境参数和照片等信息显示到网页上．视频服务器通过移植servfox和spcaview服务建立，servfox程序建立在Web服务器之上，使用Linux下的V4L函数和MJPEG图像压缩器完成视频信号获取和压缩．Spcaview流媒体进程和TCP网络传输协议完成了视频图像远程的传输．视频服务器不断监听端口，如有连接请求则建立TCP连接，之后servfox将不断向端口提供采集的数据流［5］．其中关于Boa、SQlite和servfox等的移植方法其他资料讲得已经介绍很清楚，下面介绍单击拍照按钮实现图像的采集与处理的整个流程(如图5所示)，详细介绍CGI、SQlite和图片采集的编程方法，系统其他功能与此流程类似，不再介绍．首先用户点击“拍摄照片”按钮向服务器发出HTTP请求(CGI请求)．Web服务器收到该请求后创建拍摄照片的CGI进程，并将该请求数据变成环境变量，启动CGI程序．该部分代码如下所示:图5拍摄照片处理流程fprintf(stdout，“Content－type:text/html;charset =utf－8\n\n”);//打印HTML头fprintf(stdout，“＜html＞＜title＞device_test＜/ title＞\n”);fprintf(stdout，“＜body＞”);char*cntl=getenv(“QUERY_STRING”);//获得环境变量mqid=msgget(ftok(MQ_KEY，0)，0);//打开消息队列struct Mesg*ptr_mesg;ptr_mesg=(struct Mesg*)malloc(sizeof(struct Mesg));if(strcmp(cntl，“camera_capture”)==0)ptr_mesg－＞mesg_type=MSG_CAMERA_CAP-TURE;msgsnd(mqid，ptr_mesg，1，0);//添加消息队列free(ptr_mesg);fprintf(stdout，“＜/body＞＜/html＞”);该CGI程序完成了对环境变量的处理，并向主进程发送拍摄照片的消息．下面是主程序中消息处理线程的部分代码:struct Mesg*mesg_buff;mesg_buff=(struct Mesg*)malloc(sizeof (struct Mesg));msgrcv(mqid，mesg_buff，1，0，IPC_·46·应用科技第38卷NOWAIT);//读取消息long mtype=mesg_buff－＞mesg_type;switch(mtype){case MSG_CAMERA_CAPTURE:if(pthread_mutex_trylock(＆camera_mutex)= =0)pthread_create(＆tid_camera，NULL，camera_cap-ture_webpage，NULL);……//其他消息的处理}处理消息线程循环接收web服务器发来的消息，经过判断之后启动拍摄照片线程，进行拍照，最后将照片信息保存到SQlite数据库，便于以后查询管理．下面是拍照线程部分代码，首先通过get_pic-ture_name()获得时间标签作为照片名字，该函数如下所示:get_picture_name(char*path，char*jpeg-name，int type){time_t t;//获取日历时间struct tm*timetm;timetm=gmtime(＆t);//化为格林威治时间strftime(year，5，“%Y”，timetm);strftime(month，5，“%m”，timetm);……//存为2010－06－2610:17:20．jpg 格式store_to_database(jpegname，year，month，day，hour，minute，seconds，t);//存入SQlite数据库}接下来需将图片信息存入SQlite数据库，首先调用sqlite3_open()打开数据库，然后调用sqlite3_ exec()函数执行SQL语句，最后使用sqlite3_close ()函数关闭该数据库．int ret;char c［］=“‘，’”;char end［］=“‘)”;char sql［200］=“insert into pictures values (NULL，’”;strcat(sql，path);strcat(sql，c);strcat(sql，year);strcat(sql，end);……//根据SQL语句格式填写完整int rc=sqlite3_open(PATH，＆db);//下有出错处理rc=sqlite3_exec(db，sql，0，0，＆zErrMsg); sqlite3_close(db);本系统图像采集程序使用Video4Linux编程，V4L是Linux对图像传感器之类的图像设备支持文件，V4L包含了一系列的API和图像语音驱动．首先使用init_videoIn()函数初始化vdIn结构，然后通过调用v4lGrab()函数就可以拍摄照片了．void take_one_picture(char*path){struct vdIn videoIn;char videodevice［］=“/dev/video0”;int format=VIDEO_PALETTE_JPEG;int width=352;int height=288;memset(＆videoIn，0，sizeof(struct vdIn));if(init_videoIn(＆videoIn，videodevice，width，height，forma，grabmethod)==0)v4lGrab(＆videoIn，path);//拍摄照片}发送中文短信需通过访问SQlite数据库查出要发送的手机号，然后通过AT指令发送．文中使用的GPRS模块支持MMS协议，只需将JPEG格式照片通过处理，通过AT指令即可完成彩信的发送．3．4ZigBee协调器及其终端程序的设计ZigBee的家庭网络需要采集家居信息，实时的进行监控，并将这些信息传送给web服务器上．为了有效地管理这些数据，需要执行统一用户协议．下面介绍该系统使用的通用数据格式，如图6所示．图6用户协议帧格式用户协议帧由帧头、数据和帧尾组成．其中帧头由0xAA表示．地址信息是所访问模块的短地址信息．操作类型码使用十六进制数分别表示设备开关操作、参数查询操作、调节控制操作和设备配置操作．二值参数表示设备的状态．整形参数表示要发送的数据，根据不同操作设置不同的含义．累加和用校·56·第2期刘海亮，等:嵌入式智能家居安防系统的研究与实现验数据的正确性．帧尾标志为0xFF［6］．本系统选用了TI公司的Z-Stack协议栈．Z-stack符合ZigBee2006规范标准，是ZigBee协议的具体实现．Z-Stack运行在OSAL(operation system abstraction layer)的操作系统上，本部分的主要任务是对OSAL的应用层进行开发，主要分为2部分:协调器和终端设备的应用开发．协调器开发主要包括发起网络，分配网络地址，实现绑定，接受/发送信息等事件．终端设备开发主要包括加入网络，接受控制命令和送环境参数给协调器等．系统融合了数据采集和串口通信等功能．因此以Z-stack中SimpleApp 为模板进行无线传输，加入SerialApp程序，添加新的任务用于串口通信．4结束语智能家居安防监控系统是一个复杂的系统，涉及到通信、计算机、自动化、建筑等多个领域．本系统具有无需布线，多种报警方式，多种控制家电方式，系统稳定可靠等特点，为智能家居系统提出了新的方法和思路．但本系统对产品化还有一定的距离，对硬件的扩展和软件的设计还需进一步的改善，从而实现整个系统的高度集成化和智能化．参考文献:［1］龙明桂，陈书开．基于GPRS的远程安防监控系统［J］．微计算机信息，2008，24(12/1/2):46-48．［2］陈健，宋健健．LINUX程序设计［M］．3版．北京:人民邮电出版社，2007:16-28．［3］韦山东．嵌入式Linux应用开发完全手册［M］．北京:人民邮电出版社，2009:40-58．［4］刘琼，马海波．SQlite在嵌入式Web服务器中的应用研究［J］．微计算机信息，2010，26(3):44-46．［5］龚尧非，金静．嵌入式Linux下的视频服务器的设计［J］．电子测量技术，2010，33(4):72-74．［6］韩双双．基于ZigBee无线网络的智能家居系统关键技术研究［D］．长春:吉林大学通信工程学院，2009:35-36．(上接第60页)参考文献:［1］SPAGNOLO P，ORAZIO T D，LEO M，et al．Moving object segmentation by background subtraction and temporal analy-sis［J］．Image and Vision Computing，2006，24:411-423．［2］YUE Hao，SHAO Chunfu，ZHAO Yi，et al．Study on mov-ing pedestrian tracking based on video sequences［J］．J Transpn Sys Eng＆IT，2007，7(4):47-51．［3］CARMONA E J，MARTINEZ-CANTOS J，MIRA J．A new video segmentation method of moving objects based on blob-level knowledge［J］．Pattern Recognition Letters，2008，29:272-285．［4］ZHOU D，ZHANG H．Modified GMM background modeling and optical flow for detection of moving objects［J］．2005 IEEE International Conference on Systems，Man and Cyber-netics，2005，3(10/11/12):2224-2229．［5］WEI Zhiqiang，JI Xiaopeng，WANG Peng．Real-time mov-ing object detection for video monitoring systems［J］．Jour-nal of Systems Engineering and Electronics，2006，17(4): 731-736．［6］KIM J B，KIM H J．Efficient region-based motion segmenta-tion for a video monitoring system［J］．Pattern Recognition Letters，2003，24:113-128．［7］FORESTI G L，MICHELONI C，PICIARELLI C．Detecting moving people in video streams［J］．Pattern Recognition Letters，2005，26:2232-2243．［8］CELIK T，DEMIREL H，OZKARAMANLI H，et al．Fire detection using statistical color model in video sequences ［J］．Journal of Vision Communication＆Image Representa-tion，2007，18(2):1-9．［9］陈韩锋，戚飞虎．视频对象分割中基于Gibbs随机场模型的时空分割结合方法［J］．电子学报，2004，32(1):34-37．［10］BICEGO M，CRISTANI M，MURINO V．Unsupervised scene analysis:a hidden Markov model approach［J］．Com-puter Vision and Image Understanding，2006，102(1):22-41．［11］ZHANG Wei，FANG Xiangzhong，YANG Xiaokang．Mov-ing vehicles segmentation based on Bayesian framework for Gaussian motion model［J］．Pattern Recognition Letters，2006，27:956-967．·66·应用科技第38卷。
基于嵌入式BS架构的智能家居远程监控系统开发的开题报告
基于嵌入式BS架构的智能家居远程监控系统开发的开题报告一、选题背景智能家居在现代家庭中的应用越来越广泛，通过智能化控制设备，可以提高居住环境的舒适性和安全性。
智能家居远程监控系统是智能家居系统的重要组成部分，通过网络技术，可以实现对家居环境的远程实时监控，包括环境温度、湿度、照明、安防等方面。
同时，远程监控可以通过手机等移动端实现，方便用户对家居环境进行控制和管理。
嵌入式BS架构是一种较为常见的应用于Web服务的系统架构，主要特点是以浏览器作为客户端，将应用程序部署在Web服务器端，通过互联网实现远程访问。
基于嵌入式BS架构的智能家居远程监控系统可以充分利用Web技术的优势，实现远程监控和控制的功能。
二、研究目标本项目旨在开发基于嵌入式BS架构的智能家居远程监控系统，实现以下目标：1. 实时监控家居环境参数，例如温度、湿度、照明等。
2. 提供远程控制功能，例如远程调节灯光亮度、开启或关闭电器设备等。
3. 提供安全监控，例如远程查看家庭安全摄像头的画面、收到警报等。
4. 实现多用户、多设备管理，并提供安全认证和数据保护机制。
5. 优化系统性能，提高用户体验。
三、技术路线系统采用嵌入式BS架构，以Web服务器作为系统内核，通过浏览器访问实现远程监控和控制。
系统技术路线如下：1. 硬件平台选择嵌入式系统，包括单板机、传感器、开关等组成。
2. 使用ARM微处理器架构，安装Linux操作系统，使用C/C++编程语言。
3. 使用Web服务器软件实现BS框架，例如Apache、Nginx等。
4. 使用分布式数据库管理系统，例如MySQL、NoSQL等。
5. 采用AJAX技术实现实时交互，使用HTML5/CSS3、JavaScript等网页设计技术。
四、预期的研究成果本项目的预期成果包括：1. 编写可运行的系统代码和相关文档，实现基于嵌入式BS架构的智能家居远程监控系统。
2. 实现实时监控、远程控制、安全监控等基本功能和多用户、多设备管理。