基于GSM/WLAN的无线智能家居监控系统设计与实现

论文摘要

21世纪是信息化的时代,随着电子、计算机和通信技术的发展以及人们生活水平的提高,人们对每日息息相关的家居功能有了更高的期望。不仅要求住宅能满足一般的居住需求,还越来越多地注重家庭生活中每个成员的安全、舒适与便利程度。这样的需求前提诞生了智能家居产品,它的基础平台是住宅,集合了建筑布线、互联通信、家居安防、系统自控及音视频技术,创建了一个高效的日常生活事务的管理系统,有效地提升了家庭生活的安全、方便和舒适性,并满足人们对于环保的需求。本文提出了一种基于嵌入式ARM处理器平台及GSM和WLAN无线网络通信技术的智能家居解决方案。该系统可对家中的突发情况(外人入侵、火情及天然气泄漏等)进行监视报警,并第一时间通过GSM短消息的方式通知用户。用户亦可使用GSM短消息远程遥控家中的各类家电设备(电源、空调、照明系统等)及各类报警传感器的使能与否。以上监视的视频信号及传感器工作情况均可通过WLAN传至小区服务端,便于集中管理。硬件部分采用下位机和上位机的层次结构。下位机包括嵌入式主控板和单片机扩展板。嵌入式主控板主要实现视频数据采集、报警数据和视频数据的无线传输、解析并处理GSM短消息并对传感器模块板进行控制。单片机扩展板主要实现传感器数据的采集、接受主控模块发来的控制信号对家电设备进行控制。系统软件部分选用Linux操作系统,移植了Bootloader、内核和根文件系统,图形用户界面选用QT,程序设计上采用分功能模块化的思路,分别设计了视频监控程序、网络通信程序、传感器和家电设备控制程序、GSM短消息收发控制程序和单片机扩展板程序。经过实验测试,本文提出的智能家居系统可以稳定地运行,传感节点工作正常,系统可以及时处理传感器报警信号并完成GSM短消息的收发,服务端可以流畅地显示摄像头采集的数据,实现了预期的功能。该系统具备一定的实用价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外智能家居的研究现状及发展趋势
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的结构
• 第二章 相关理论和技术介绍
• 2.1 嵌入式处理器
• 2.2 嵌入式操作系统
• 2.3 Qt程序设计
• 2.4 OpenCV计算机视觉库和IPL图像处理库
• 2.5 GSM模块与AT命令集
• 2.6 无线局域网WLAN
• 2.7 相关传感器介绍
• 本章小结
• 第三章 系统整体设计和方案选型
• 3.1 系统设计的目标与需求分析
• 3.2 系统硬件方案设计
• 3.2.1 系统硬件方案选型
• 3.2.2 系统硬件结构框图
• 3.3 系统软件方案设计
• 3.3.1 系统软件方案选型
• 3.3.2 系统软件结构框图
• 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 下位机嵌入式主控板电路设计
• 4.1.1 SDRAM内存接口电路设计
• 4.1.2 Flash存储器电路设计
• 4.1.3 串口电路设计
• 4.1.4 USB接口电路设计
• 4.2 下位机单片机扩展板电路设计
• 4.2.1 传感节点接口电路设计
• 4.2.2 家电设备控制接口电路设计
• 4.2.3 串口电路设计
• 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 嵌入式Linux交叉开发环境的搭建
• 5.1.1 宿主机平台的搭建
• 5.1.2 Bootloader的移植
• 5.1.3 Linux内核的配置和移植
• 5.1.4 根文件系统的构建
• 5.2 下位机系统软件设计
• 5.2.1 单片机扩展板程序设计
• 5.2.2 嵌入式主控板Qt图形用户界面设计
• 5.2.3 嵌入式主控板传感节点报警控制程序设计
• 5.2.4 嵌入式主控板视频监控程序设计
• 5.2.5 嵌入式主控板GSM短消息收发控制程序设计
• 5.2.6 嵌入式主控板无线网络通信程序设计
• 5.3 上位机系统软件设计
• 5.3.1 上位机Qt图形用户界面设计
• 5.3.2 上位机服务端程序设计
• 本章小结
• 第六章 系统实现与测评
• 6.1 系统实现
• 6.2 系统测评
• 6.3 总结与展望
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文