本文關(guān)鍵詞：融合智能安防的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：智能家居系統(tǒng)是家居環(huán)境的智能化,其能夠使人們的居住環(huán)境更加便利、安全。論文基于ARM與嵌入式Linux、ZigBee網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)了一套具備智能安防監(jiān)控及遠(yuǎn)程訪問功能的智能家居系統(tǒng)。首先對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)做了設(shè)計(jì),之后從硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安防監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)方面展開。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分為zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。研究了TI公司的CC2530無線處理器,并基于CC2530處理器設(shè)計(jì)了zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),包括zigbee通信模塊及底板系統(tǒng),設(shè)計(jì)了相關(guān)的通信接口及傳感器接口；對網(wǎng)關(guān)平臺硬件系統(tǒng),研究了基于三星公司Cortex-A8內(nèi)核的S5PV210處理器平臺結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)平臺底板的硬件系統(tǒng)。針對安防監(jiān)控功能,研究了基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的視頻流運(yùn)動目標(biāo)檢測算法,研究了OpenCV庫的開發(fā)原理,將OpenCV庫移植到了嵌入式Linux平臺,并基于Cortex-A8硬件平臺及OpenCV庫對幀間差分法、背景差分法做了算法仿真。在綜合考慮時(shí)間效率及檢測效果后選擇背景差分法作為安防監(jiān)控的檢測算法。并基于Cortex-A8平臺、嵌入式Linux、OpenCV設(shè)計(jì)了安防監(jiān)控模塊軟件,在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境搭建了模擬環(huán)境對檢測性能做了測試分析。在軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,論文研究了嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)原理,主要研究了Linux程序進(jìn)程間通信方式、串口通信及嵌入式web服務(wù)器的設(shè)計(jì)原理,給出了web服務(wù)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),并基于CGI技術(shù)設(shè)計(jì)了服務(wù)器后臺程序及服務(wù)器后臺進(jìn)程與Linux端其他進(jìn)程的通信方法,同時(shí)制定了web服務(wù)器前后臺通信協(xié)議、CGI后臺程序與網(wǎng)關(guān)通信模塊的通信協(xié)議及網(wǎng)關(guān)與zigbee協(xié)調(diào)器之間的通信協(xié)議。對ZigBee網(wǎng)絡(luò)部分,研究了TI公司Z-stack協(xié)議棧,對Z-stack協(xié)議棧的運(yùn)行機(jī)理做了討論,并分析研究了基于Z-stack協(xié)議棧中ZCL庫的開發(fā)原理,選擇了4種典型設(shè)備基于ZCL標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)了應(yīng)用程序。論文實(shí)現(xiàn)了具有遠(yuǎn)程訪問功能且具備智能安防監(jiān)控特性的智能家居系統(tǒng),并對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)做了分系統(tǒng)測試及系統(tǒng)級聯(lián)調(diào)聯(lián)試,驗(yàn)證了本論文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的原理及功能的正確性。
【關(guān)鍵詞】：智能家居 ZigBee 智能安防 嵌入式服務(wù)器 Cortex-A8
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU855
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 智能家居系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容與論文章節(jié)安排15-17
• 第2章 智能家居系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)17-26
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則17
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)17-18
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)可行性分析18-19
• 2.3.1 經(jīng)濟(jì)可行性分析18-19
• 2.3.2 技術(shù)可行性分析19
• 2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-20
• 2.5 家居個(gè)域網(wǎng)通信協(xié)議20-22
• 2.6 嵌入式web服務(wù)器設(shè)計(jì)22-23
• 2.7 數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)23-24
• 2.8 消息隊(duì)列通信24-25
• 2.9 本章小結(jié)25-26
• 第3章 智能家居系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)26-38
• 3.1 硬件總體設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 Zigbee節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)27-33
• 3.2.1 ZigBee通信模塊設(shè)計(jì)27-29
• 3.2.2 ZigBee通信模塊天線29-30
• 3.2.3 ZigBee通信模塊PCB設(shè)計(jì)30-31
• 3.2.4 ZigBee底板硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-33
• 3.2.5 ZigBee底板系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)33
• 3.3 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33-37
• 3.3.1 網(wǎng)關(guān)底板系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)34-36
• 3.3.2 網(wǎng)關(guān)底板系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 安防監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38-53
• 4.1 安防監(jiān)控模塊系統(tǒng)方案38-40
• 4.1.1 安防監(jiān)控的意義38-39
• 4.1.2 安防監(jiān)控模塊方案設(shè)計(jì)39-40
• 4.2 嵌入式Linux平臺OpenCV移植40-44
• 4.2.1 OpenCV綜述40
• 4.2.2 OpenCV移植40-43
• 4.2.3 安防監(jiān)控軟硬件環(huán)境43-44
• 4.3 運(yùn)動偵測算法選取44-47
• 4.3.1 幀間差分法44-45
• 4.3.2 背景差分法45-46
• 4.3.3 光流法46-47
• 4.4 高斯模型背景差分算法實(shí)現(xiàn)47-48
• 4.5 安防監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)48-52
• 4.5.1 攝像頭的設(shè)置及分析49
• 4.5.2 時(shí)間效率分析49-50
• 4.5.3 偵測性能分析50-51
• 4.5.4 運(yùn)動區(qū)域包圍框處理51-52
• 4.5.5 運(yùn)動圖像抓拍52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 智能家居系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-75
• 5.1 Z-stack工作原理53-54
• 5.2 Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)54-56
• 5.2.1 數(shù)據(jù)傳輸幀格式54
• 5.2.2 簇屬性設(shè)計(jì)54-56
• 5.3 網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器之間通信協(xié)議設(shè)計(jì)56-59
• 5.3.1 通信協(xié)議設(shè)計(jì)56-58
• 5.3.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-59
• 5.4 ZigBee協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)59-63
• 5.5 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)63-67
• 5.6 網(wǎng)關(guān)軟件功能模塊設(shè)計(jì)67-68
• 5.7 Web服務(wù)器前后臺通信協(xié)議設(shè)計(jì)68-69
• 5.8 CGI程序與網(wǎng)關(guān)通信模塊之間通信協(xié)議設(shè)計(jì)69-71
• 5.9 網(wǎng)關(guān)通信模塊程序設(shè)計(jì)71-72
• 5.10 Zigbee節(jié)點(diǎn)信息更新模塊程序設(shè)計(jì)72-73
• 5.11 Web后臺CGI交互模塊程序設(shè)計(jì)73-74
• 5.12 本章小結(jié)74-75
• 第6章 系統(tǒng)測試75-83
• 6.1 系統(tǒng)測試方案75-76
• 6.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)功能測試76-77
• 6.3 Web服務(wù)器功能測試77-78
• 6.4 系統(tǒng)整體功能測試78-82
• 6.4.1 設(shè)備查看功能測試79
• 6.4.2 燈光控制系統(tǒng)測試79-80
• 6.4.3 傳感器數(shù)據(jù)采集功能測試80
• 6.4.4 窗簾控制功能測試80-81
• 6.4.5 入侵監(jiān)控功能測試81-82
• 6.5 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論和展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文89

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：535269