基于嵌入式技术的智能家居监控系统的研究与设计

论文摘要

安全防范问题仍然是现代人们普遍关心的问题。传统模拟家居监控产品已不能满足社会的需要,将逐渐被数字化的产品取代。随着嵌入式技术、多媒体技术、网络技术的快速发展,网络化、智能化成为家居监控系统发展的必然趋势。本文针对这一发展趋势,设计了一种基于嵌入式技术的智能家居监控系统,可以应用在现代智能住宅小区中。本系统分成两大部分:智能控制主机系统和报警中心监控系统,智能控制主机系统处于每个家庭中,报警中心监控系统处于整个小区的报警中心值班室中。本系统可实现的功能:每户家庭中的智能控制主机系统实时检测家庭中的环境数据,如温度、煤气浓度等。若有环境数据超出预警值,则发送报警信息和环境数据到报警中心监控系统,同时传输监控摄像头采集的现场图像。报警中心监控系统分别显示接收到的环境数据和图像,值班人员可以根据监控界面了解现场情况以采取相应行动。在智能控制主机系统中,本文设计并组建了一种基于ZigBee协议的无线传感器网络来检测家庭中的环境数据。在分析了ZigBee协议的基础上,编写了ZigBee模块的Linux驱动程序,设计了传感器网络的主节点和从节点的功能,设计了一种专用的应用层数据格式来进行内部通信;在分析了视频处理流程的基础上,设计并实现了一种遵守Video4Linux规范的基于分段映射技术的采集图像方案和一种基于多线程技术的图像采集、压缩和传输的系统功能;在分析了利用RTP/RTCP协议传输流媒体过程的基础上,设计并实现了一种基于分片机制的MPEG-4数据流的封装方案,并通过该协议发送封装数据;在分析了环境数据特点的基础上,设计并实现了一种封装整体环境数据方案,封装的环境数据采用UDP协议传输。在报警中心监控系统中,本文设计并实现了基于多线程技术的压缩图像接收、解压和显示的功能,实现了对接收到的环境数据按照打包规则进行解包、然后显示的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及意义
• 1.4 论文的结构
• 第2章 系统设计方案及硬件结构
• 2.1 智能家居监控系统的设计方案
• 2.1.1 报警传感器网络模块
• 2.1.2 视频采集压缩模块
• 2.1.3 网络传输模块
• 2.1.4 监控显示模块
• 2.2 智能控制主机系统的硬件结构设计
• 2.2.1 系统存储电路设计
• 2.2.2 外围接口电路设计
• 2.2.3 报警传感器网络电路设计
• 2.3 报警中心监控系统的硬件结构设计
• 2.4 小结
• 第3章 嵌入式系统平台的建立
• 3.1 嵌入式系统交叉编译环境的建立
• 3.2 嵌入式Linux移植
• 3.2.1 Linux移植流程
• 3.2.2 Bootloader的移植
• 3.2.3 Linux内核移植
• 3.2.4 YAFFS2文件系统的制作
• 3.3 小结
• 第4章 报警传感器网络模块设计
• 4.1 ZigBee技术概述
• 4.2 传感器网络设计
• 4.2.1 ZigBee模块Linux驱动设计
• 4.2.2 网络主节点功能软件设计
• 4.2.3 网络从节点功能软件设计
• 4.2.4 主从节点通信过程
• 4.3 小结
• 第5章 视频采集压缩模块设计
• 5.1 基于Video4Linux规范的开发
• 5.1.1 Video4Linux概述
• 5.1.2 视频采集编程所涉及的关键数据结构及用途
• 5.1.3 视频采集编程流程
• 5.1.4 基于分段映射技术的图像采集方案
• 5.2 基于MPEG-4的视频压缩技术
• 5.2.1 MPEG-4算法概述
• 5.2.2 MPEG-4算法的实现
• 5.2.3 基于多线程技术的图像采集压缩传输
• 5.3 小结
• 第6章 网络传输模块设计
• 6.1 流媒体技术
• 6.2 RTP/RTCP实时传输技术
• 6.2.1 RTP/RTCP概述
• 6.2.2 RTP/RTCP协议的实现与裁剪
• 6.3 数据封装与传输
• 6.3.1 基于分片机制的流媒体数据封装
• 6.3.2 流媒体数据发送
• 6.3.3 环境数据封装与传输
• 6.4 小结
• 第7章 监控显示模块设计
• 7.1 基于多线程技术的图像接收解压显示
• 7.2 视频回放
• 7.3 检测数据的接收
• 7.4 界面显示
• 7.5 小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 本文工作总结
• 8.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文