智能家居监控系统的设计与实现_本科毕业论文设计

第一章

1.1 系统的背景和研究意义

绪 论

安全是一个社会和企业赖以生存和发展的基础， 尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化， 手段更隐蔽， 加强现代化的安防技术就显得更为重要。 安全防范技术就是在这个意义上发展起来的， 它是电子技术、 传感器技术、 计算机技术和现代通信技术等高科技技术相结合的产物。它在预防和打击犯罪，维护社会治安，预防灾害事故，减少国家、 集体财产和人民生命等方面起到了一般防范手段难以或者不可能起到的作用。 安全防范技术系统和产品是预防和打击犯罪以及预防灾害事故发生的锐利武器， 是社会治安综合治理的重要内容，它将使我们逐步告别一把锁头保平安的时代。

利用安全防范技术进行安全防范首先对犯罪分子有种威慑作用，使其不敢轻易作案。 如安防系统能及时发现犯罪分子的作案时间和地点， 使其不敢轻易动手， 所以对预防犯罪相当有效。 其次， 一旦出现了入侵、 盗劫等犯罪活动， 安全技术防范系统能及时发现， 及时报警， 电视监控系统能自动记录下犯罪现场及犯罪分子的犯罪过程， 以便及时破案， 节省了大量的人力、 物力。 重要单位， 要害部门安装了多功能、 多层次的安防监控系统后， 大大减少了巡逻值班人员的工作强度，提高效率，减少开支。摄像头监视系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。随着科技的飞速发展，CCD摄像机技术日趋成熟和商品化，在监视系统中，可以把被监视场所的图像内容传送到用户终端设备，使被监控场所的情况一目了然。同时， 监视终端还可以与防盗报警等其它安全技术防范体系联动运行， 使防范能力更加强大。监视终端的另一特点是它可以把被监视场所的图像及声音全部或部分地记录下来， 这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。

微电子计算机技术高速发展的今天， 应用于监视电视系统中的技术越来越多， 各种设备日趋先进和完善。对于设计者来说最重要的一点是如何将先进的技术和设备有机地加以结合，根据用户的实际情况使系统切实地发挥出安全防范的威力。 1.2 智能家居系统概述

随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。信息 化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技 术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间， 更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。家居智能化技术起源于美国，它是以 家为平台进行设计的。

智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为

物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。

智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成

技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅 高新技术的含量和居民居住环境水平。

大型的智能家居控制系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、

电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。 1.3 系统的现状分析

在智能家居监控系统未广泛使用之前，监测室内温度还需要依靠温度计；还没有用于监控室内烟雾浓度的装置；还没有用于监控是否有外人闯入的装置；还没有报警系统。随着近些年信息技术和硬件技术以及计算机网络技术的不断发展，家居也先从传统的毫无安全可言的普通家居发展到有一定安全性的智能家居，再发展到今天的数字化、信息化的智能家居，这些变化使得智能家居越来越现代化、人性化，人民的生命和财产安全也得到了很好的保障。随着互联网的飞速发展，人们可以利用手机通过网络和自家的监控系统建立连接，实时动态的监控家里环境变化。 1.4 系统设计主要任务

本文利用凌阳ARM9嵌入式开发板，S5PV210 CPU核心板和装有Linux系统或装有Linux虚拟机的PC机一台。本设计包括：硬件驱动程序接口的封装、监控软件的编写、设备操作与维护软件三大部分。

1. 硬件部分：

智能家居控制系统其硬件部分主要由八大部分构成，即LED灯、蜂鸣器、按键、以太网模块（dm9000）、ds18b20温湿度传感器、烟雾传感器（ADC）、s5pv210 CPU板模块与接口和电源部分。用户可以通过GPRS模组上的RS232接口和PC机直接相连接使用，通过SHT11温湿度传感器检测温度变化，电源部分则为各个部分提供工作电源。

2. 软件部分：

软件设计部分主要由三大部分构成：即底层驱动程序接口函数、监控软件、上层操作与维护软件。

第二章

2.1 软件的功能需求 2.1.1 监控功能

1. 监控室内温度

软件的功能和性能描述

通过温度传感器（ds18b20）定时对室内温度进行采样，如果室内温度超过设定的温度阀值，系统自动对室内温度异常进行处理（蜂鸣器报警、led灯闪烁）。

2. 监控红外传感器

通过按键来模拟红外传感器，以阻塞或者异步通知方式进行对红外传感器进行监控， 如果红外传感器探测有非法份子闯入，系统自动对异常进行处理（蜂鸣器报警、led灯闪烁）。

3. 监控室内烟雾浓度

通过测电压值来模拟烟雾传感器，定时对室内烟雾浓度进行采样，如果室内烟雾浓度超过设定的烟雾浓度阀值，系统会自动对室内异常进行处理（蜂鸣器报警、led灯闪烁）。 2.1.2 智能服务器

1. 获取室内参数

通过获取各个芯片的参数，来动态显示室内相关信息，比如当前室内温度，湿度，烟雾浓度，场景状态等。

2. 配置管理

通过智能服务器终端界面进行参数配置。 2.1.3 智能客户端

1. 故障报警

系统内部产生的各种故障可以上报至操作维护终端， 软件支持告警过滤、 告警复位等功能，重要告警，存储到FLASH ，以备查阅。

2. 性能管理

系统内部相关工作参数上报至操作维护终端。 3. 配置管理

系统相关参数支持设置和查询。 3. 软件版本管理

系统支持软件版本的查询和软件的在线升级。 4. 系统自检

系统支持自检，故障定位到模块级。

2.2 软件的性能需求

1．支持3G网络

支持3G网络之后，能通过3G网络进行通信，使得通信变得更加快捷和方便。 2．支持视频传输

支持视频输出之后，能用摄像头，通过网络来传输视频信号，使得通信变成可视

化。

第三章

3.1 硬件结构概述 3.1.1 系统硬件框图

软件总体结构设计

智能家居系统由TPAD ，3GModem，ZIGBEE，PC三个单元组成，硬件框架如图3-1， 各个单元，除了3GModem都有相应的软件在运行。

各个单元电源目前板卡是单独供电，没有使用PMIC进行有效管理。

TPAD是整个家居系统的控制中心和处理单元，主要对温度，烟雾，红外进行采集和分析，并且能通过CMOS或者CCD摄像头进行视频采集，并且能够与ZIGBEE，3GModem 进行通信。

3GModem主要能够进行语音通话，网络传输； ZIGBEE无线通信模块进行控制命令的处理。

图3-1 智能家居系统硬件框架示意图

3.1.2 硬件接口描述

1．操作维护平面