智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉佳

摘要 本文主要對(duì)智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，針對(duì)人們對(duì)智能家居使用的需求，通過對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件及軟件的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在Wi-Fi環(huán)境背景下的智能家居監(jiān)控，可以遠(yuǎn)程對(duì)家居用品的運(yùn)行狀況隨時(shí)查看，將監(jiān)控系統(tǒng)與智能家居相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)家庭環(huán)境以及家具產(chǎn)品的智能管理，有效的提升人們的生活質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】智能家居 遠(yuǎn)程監(jiān)控 設(shè)計(jì)研究

隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)在人們的生產(chǎn)生活領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，推動(dòng)著社會(huì)信息化的進(jìn)程，改變著人們的生活方式。智能家居的出現(xiàn)，使人們對(duì)智能家居產(chǎn)品充滿著好奇與期待。我國智能家居的發(fā)展相對(duì)來講比較緩慢。主要原因在于開發(fā)技術(shù)的不成熟。目前國內(nèi)許多傳統(tǒng)家電巨頭企業(yè)不斷進(jìn)入到智能家居市場，先進(jìn)型、經(jīng)濟(jì)型的智能化家居設(shè)備已經(jīng)投入使用。在這種背景下，智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)勢在必行，為智能家居的使用提供技術(shù)保障。

1 智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

一般情況下，智能家居主要為用戶提供安全控制、信息交流、娛樂視聽等功能，在智能監(jiān)控系統(tǒng)的環(huán)境下，各種設(shè)備可以進(jìn)行相互操作，這些功能的實(shí)現(xiàn)一定要建立在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基礎(chǔ)上，本文所設(shè)計(jì)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能如下：

1.1 家居安防

家居安防是智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的一項(xiàng)功能，因?yàn)榘踩侨藗儗?duì)日常生活的最基本要求。一旦紅外線報(bào)警裝置工作啟動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過蜂鳴器與語音系統(tǒng)來實(shí)施本地報(bào)警。

1.2 網(wǎng)絡(luò)家居

隨著人們生活質(zhì)量的逐漸提高，對(duì)家居用品的智能化需求逐漸提升。在智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)家居屬于重要組成部分，網(wǎng)絡(luò)家居代表著家居智能化的發(fā)展方向。通過聯(lián)網(wǎng)接口，可以使家具用品與遠(yuǎn)程繼續(xù)內(nèi)控系統(tǒng)相連接，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)家居用品的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.3 家居娛樂功能

該功能主要包括視聽娛樂以及游戲等，可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)家居影院、投影機(jī)、電視機(jī)等的自動(dòng)播放以及錄像。

2 智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 采用攝像頭與傳感器來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

通過傳感器對(duì)室內(nèi)情況進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，將所產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)通過GPRS傳遞給用戶，用戶可以通過GPRS攝像頭直接遠(yuǎn)程了解室內(nèi)情況。

2.2 以手機(jī)發(fā)送短信的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)家居的遠(yuǎn)程控制

用戶可以向家居控制器發(fā)送編輯好的短信指令，當(dāng)控制器接收到指令后，會(huì)按照相應(yīng)的指令進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.3 結(jié)合不同位置的傳感器來設(shè)置報(bào)警級(jí)別

在家居中的不同位置安裝多個(gè)傳感器，將報(bào)警信號(hào)根據(jù)位置進(jìn)行分類處理，報(bào)警信號(hào)達(dá)到低的級(jí)別，可以通過控制器進(jìn)行處理，報(bào)警信號(hào)達(dá)到高級(jí)別時(shí)，會(huì)同時(shí)通知用戶與報(bào)警中心。

2.4 通過模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性

智能家居對(duì)安防以及監(jiān)控的要求是有所不同的，所以需要對(duì)各種監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求來選擇監(jiān)控模塊。

3 智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括電源電路、串口通信電路、復(fù)位電路、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)通信以及圖像采集等模塊，如圖1所示。

該硬件結(jié)構(gòu)主要通過穩(wěn)壓電源進(jìn)行供電，時(shí)鐘模塊主要由外部RC振蕩電路組成，這種組成形式可以提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。復(fù)位電路具有按鍵復(fù)位和上電復(fù)位的功能，通過外圍控制電路對(duì)電氣設(shè)備的開關(guān)進(jìn)行控制。

3.2 Wi-Fi無線傳輸模塊設(shè)計(jì)

Wi-Fi傳輸模塊設(shè)計(jì)選用美滿電子科技的產(chǎn)品，成本較低、性能良好，在程序運(yùn)行的過程中功耗較低，并且具有良好的兼容性。

3.3 核心處理

該系統(tǒng)采用CPU接口單元與內(nèi)部總線相連接的方式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳輸，在連接的過程中，具有兩個(gè)獨(dú)立的DMA通道，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接存儲(chǔ)，并且允許CPU執(zhí)行其他命令。

3.4 網(wǎng)絡(luò)功能

網(wǎng)絡(luò)功能是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)基本硬件需求，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的強(qiáng)弱來對(duì)協(xié)議進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)MAC層的數(shù)據(jù)傳輸與交換，MAC數(shù)據(jù)可以進(jìn)行重組與分片，并且具有省電模式和智能管理信息庫。另外，具有共享密匙的驗(yàn)證和開放系統(tǒng)服務(wù)。

3.5 主存接口與設(shè)備

主機(jī)使用SDIO及G-SPI設(shè)備接口，外設(shè)總線使用UART、GPIO以及串行接口，使用幀緩沖器作為存儲(chǔ)器，主要目的是發(fā)送幀隊(duì)列及接口數(shù)據(jù)的緩沖，并且能夠啟動(dòng)系統(tǒng)ROM。

4 智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件系統(tǒng)主要包括通信模塊、Linux內(nèi)核、程序驅(qū)動(dòng)以及應(yīng)用程序等。每個(gè)軟件系統(tǒng)功能模塊之間都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

4.1 Linux系統(tǒng)中的We b服務(wù)臺(tái)

Linux主要是一種操作系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的功能，該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于具有比較精準(zhǔn)和簡便的內(nèi)核，可以支持多任務(wù)工作，該技術(shù)可以在不同的CPU中進(jìn)行工作，支持不同的體系結(jié)構(gòu)，并且具有嵌入式的驅(qū)動(dòng)集，對(duì)周邊的硬件設(shè)備給予支持。

4.2 Linux平臺(tái)構(gòu)建

關(guān)于嵌入式的Linux平臺(tái)構(gòu)建，一定要具有交叉編譯的環(huán)境，在對(duì)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的過程中，一般不會(huì)有過多的資源，所以要在具有較高性能的主機(jī)中進(jìn)行編譯，對(duì)Linux主機(jī)進(jìn)行配置，串口工具在Windows平臺(tái)中使用超級(jí)平臺(tái)，在Linux中使用mlmcom軟件。

4.3 Wi-Fi模塊驅(qū)動(dòng)

系統(tǒng)主機(jī)驅(qū)動(dòng)與WLAN設(shè)備中固件架構(gòu)如圖2所示。

WLAN固件及Host驅(qū)動(dòng)架構(gòu)都以模塊化的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，WLAN固件包括無線網(wǎng)卡的硬件驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、硬件接口驅(qū)動(dòng)、MVC管理以及數(shù)據(jù)服務(wù)等。

5 智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端需要在Android系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶登錄、險(xiǎn)情報(bào)告、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。在軟件啟動(dòng)之后，用戶在登錄界面輸入賬號(hào)與密碼，登錄在家居服務(wù)中心，可以對(duì)家居基本信息進(jìn)行查看，對(duì)家居環(huán)境的查看可以選擇圖像方式，也可以選擇視頻方式，在登錄的狀態(tài)下能夠查看家居產(chǎn)品的一場圖像列表，選擇性的對(duì)圖像進(jìn)行捕獲，在正常通信的狀態(tài)下，能夠接收到客戶端的險(xiǎn)情報(bào)告信息。

圖像監(jiān)控的工作流程如下：啟動(dòng)個(gè)人相冊(cè)、獲取用戶ID、設(shè)置視圖列表、獲得用戶相冊(cè)列表、設(shè)置空間布局、獲取圖片信息、顯示圖片。

智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工作流程：監(jiān)控客戶端啟動(dòng)MySecurity根據(jù)用的消息請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)中心，服務(wù)中心會(huì)根據(jù)用戶ID與請(qǐng)求在數(shù)據(jù)庫中對(duì)相應(yīng)信息進(jìn)行匹配，向用戶轉(zhuǎn)發(fā)視頻監(jiān)控請(qǐng)求?？刂贫私邮盏街噶钪髥?dòng)安防監(jiān)控系統(tǒng)，將壓縮編碼視頻通過Socket發(fā)送到服務(wù)中心，創(chuàng)建個(gè)人視頻文件，再轉(zhuǎn)發(fā)視頻流到客戶端中，客戶端接收視頻流之后，會(huì)在界面中對(duì)視頻進(jìn)行播放。用戶可以對(duì)播放畫面進(jìn)行暫停與播放控制。在停止對(duì)視頻觀看時(shí)，要通知客戶端終止發(fā)送視頻流輸出，關(guān)閉相應(yīng)的視頻輸出設(shè)備。

6 結(jié)束語

本文以電子技術(shù)作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的全新系統(tǒng)，便于用戶對(duì)家居用品隨時(shí)查看，并且可以對(duì)其進(jìn)行控制。在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的背景下，可以實(shí)現(xiàn)家居電氣之間的相互銜接，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控了解家居用品的運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)于智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的未來實(shí)踐，需要不斷摸索與開發(fā)出具有較高水平的遠(yuǎn)程監(jiān)控，更加深入的完善人們?nèi)粘＜揖淤|(zhì)量。

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