基于嵌入式技術(shù)的智能家居系統(tǒng)研究

1、基于嵌入式技術(shù)的智能家居系統(tǒng)研究【摘要】隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平和安全意識的也在不斷提高，在現(xiàn)代化小區(qū)中，人們越來越重視居住環(huán)境的安全監(jiān)視，例如火災(zāi)、煤氣泄漏、外人非法入侵等情況。所以，人們的居住地需要有效的監(jiān)視，并能及時將異常情況告知戶主或相關(guān)的機構(gòu)。智能家居系統(tǒng)可以為用戶提供智能化的控制方案,使用戶的生活更加便捷、高效,為家庭的日常生活避免不必要的資源浪費,提供可靠、健全的安全保障。智能家居了網(wǎng)絡(luò)、自動控制、傳感等多種技術(shù)，并涉及生態(tài)、環(huán)境、能源等多個領(lǐng)域的工程技術(shù)。除了滿足自動控制的需求之外，還可以實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、以及個性化等一系列功能。本文即闡述了如何實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)及其方

2、案設(shè)計?！娟P(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng)，智能家居，GSM，QtEmbedded一.前言日新月異的電子信息科技為智能監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展帶來無窮的活力。隨著微電子、光電子、微波、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，空間距離感大大縮小，視覺、聽覺的范圍已經(jīng)不再為距離所限制。智能家居是通過網(wǎng)絡(luò)按擬人化的要求而實現(xiàn)的，其擁有家庭產(chǎn)品自動化、智能化等特點。智能家居可以定義為一個系統(tǒng)，利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、無線技術(shù)將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起。相較于普通家居而言，它可以提供全方位的訊息交換功能，幫助家庭與外部保持訊息交流的暢通。同時，智能家居強調(diào)人的主觀能動性，要求重視人與居住環(huán)境的協(xié)調(diào)，使人能夠隨心所欲

3、地控制室內(nèi)居住環(huán)境。二. 智能家居概述智能家居，或稱智能住宅。智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通訊、訊息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居是在家庭產(chǎn)品自動化、智能化的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)按擬人化的要求而實現(xiàn)的智能家居可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)，利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、無線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起。人們正在進入以計算機、網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信為特征的信息社會。自動化概念的引入，使安全監(jiān)控設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。隨著人類移動范圍越來越大，人們所關(guān)心的信息越來越多或者需要控制的對象的距離越來

4、越遙遠。為了能及時、有效地獲取所關(guān)心的信息并進行相關(guān)控制，遠程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展成為一個廣受關(guān)注的熱點。三系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及方案設(shè)計1. 本系統(tǒng)主要由Liod ARM開發(fā)平臺、系統(tǒng)擴展板、GSM模塊組成。（一）Liod ARM為系統(tǒng)核心，主要完成對系統(tǒng)擴展板的控制、對GSM收發(fā)的短消息進行解析和處理進行及視頻數(shù)據(jù)采集傳輸；（二）擴展板電路主要負責(zé)傳感器數(shù)據(jù)的采集、家用電器開關(guān)的控制、接收和處理來自Liod開發(fā)平臺的控制信息以及將傳感器報警信息、家用電器開關(guān)狀態(tài)信息反饋給Liod平臺；（三）GSM模塊負責(zé)短消息的收發(fā)。2智能家居系統(tǒng)的基本功能（一）立和遠程服務(wù)端的連接，能夠自行創(chuàng)建分配資源，并且能夠調(diào)用

5、開發(fā)人員指定的函數(shù)處理客戶端請求。（二）能夠收集各傳感器信息，并發(fā)送到服務(wù)端。（三）夠接收服務(wù)端的命令并執(zhí)行；，能夠執(zhí)行客戶遠程或現(xiàn)場輸入的命令。3. 家庭網(wǎng)關(guān)開發(fā)平臺的建立本系統(tǒng)在Liod開發(fā)平臺的Linux操作系統(tǒng)下完成，采用嵌入式Qt作為軟件開發(fā)平臺，以嵌入式Qtopia-170作為用戶平臺界面，視頻監(jiān)控采用Intel開源的計算機視覺類庫OpenCV中相關(guān)視頻處理函數(shù)，在構(gòu)建系統(tǒng)平臺方面包括Linux操作系統(tǒng)、OpenCV以及嵌入式QtQtopia的移植等三方面的構(gòu)建。（一）嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，必須建立起一個配套的開發(fā)環(huán)境。此開發(fā)環(huán)境通常包括操作系統(tǒng)配置工具、

6、編譯環(huán)境、下載工具和調(diào)試環(huán)境。開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，因為嵌入式系統(tǒng)的特有局限，不可能具有很大的存儲能力和友好的人機交互界面，所以一般丌發(fā)環(huán)境都必須安裝在PC上，而通過Toolchain生成的最終目標文件將可以運行在相應(yīng)的目標平臺上。（二） OpenCVQtEmbedded是一個多平臺的C+圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，其對象容易擴展，可移植性好，支持多個GUI平臺的交互開發(fā)。Qtopia是Trolltech公司為采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)的電子設(shè)備而開發(fā)的綜合應(yīng)用平臺。（三）嵌入式Qt的移植Qt是一個優(yōu)秀的跨平臺的C+圖形用戶界面庫。它良好的封裝機制使得Qt的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開

7、發(fā)來說是非常方便的。q提供了一種稱為signalsslots的安全類型來替代callback，這使得各個元件之間的協(xié)同工作變得十分簡單。四客戶端(Liod板)程序設(shè)計客戶端程序即Liod板程序主要包括數(shù)據(jù)通信、視頻采集和發(fā)送控制命令等三個方面，其中數(shù)據(jù)通信包括與擴展板、GSM模塊的RS232通信和與服務(wù)器端的通信；視頻數(shù)據(jù)采集主要包括客戶端的視頻預(yù)覽和視頻數(shù)據(jù)傳輸；發(fā)送控制命令則主要根據(jù)短信內(nèi)容、擴展板傳感器報警信息發(fā)送各種控制命令。1.GSM操作程序設(shè)計GSM(Global System for Mobile communication)系統(tǒng)是目前基于時分多址技術(shù)的移動通訊體制中比較成熟、完

8、善、應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。目前己建成的覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，是我國公眾移動通信網(wǎng)的主要方式，主要提供話音、短信息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)?；贕SM短消息功能可以做成傳輸各種檢測、監(jiān)控數(shù)據(jù)信號和控制命令的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，能廣泛用于遠程監(jiān)控、定位導(dǎo)航、個人通信終端等。由于公眾GSM網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再組建專用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短消息應(yīng)用將得到迅速普及。2.擴展板接口程序設(shè)計系統(tǒng)擴展板主要完成接收Liod平臺發(fā)送來的控制命令和采集傳感器警報信息并將警報信息通過串口上傳到Liod平臺。Liod平臺根據(jù)警報信息和警報使能標志啟動自動報警處理操作，在

9、網(wǎng)絡(luò)連通的情況下，通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)端進行報警。3. 用戶操作界面設(shè)計系統(tǒng)由以Liod開發(fā)板為用戶端，與一臺基于PC的服務(wù)端組成，通過有線無線方式實現(xiàn)視頻、傳感器等信息采集后的傳輸，并使用GSM實現(xiàn)與用戶手機通訊的功能。服務(wù)器端程序在基于Redhat9 Linux操作系統(tǒng)的q平臺上開發(fā)。五結(jié)束語隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，家居智能化的要求也在不斷地提高和專業(yè)化，本文提出了一個既適合當(dāng)前需要又具有一定技術(shù)優(yōu)勢的智能家居控制終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了基于移動通信網(wǎng)的遠程控制與監(jiān)視、遠程報警以及其它一些家庭自動化功能。雖然目前智能家居系統(tǒng)有了一定的發(fā)展,并且國內(nèi)市場上也開始出現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品,但是從總體的發(fā)展程度來看還是暫時落后于歐美國家。進行適合國人使用的智能家居系統(tǒng)研究是很有必要的。嵌入式電子產(chǎn)品已經(jīng)大量出現(xiàn)于社會的各種領(lǐng)域,嵌入式技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前最熱門的研究領(lǐng)域之一。目前智能家居系統(tǒng)尚有極大的發(fā)展空間，在組網(wǎng)方面，有線傳輸復(fù)雜費力、不好維護，無線傳輸穩(wěn)定性差、傳輸距離受限，都是亟待解決的問題，人們對此看法不一，仍需探索。近年來我國智能家居行業(yè)逐漸形成，其廣闊的前景及巨大的經(jīng)濟效益將逐步展現(xiàn)，智能家居的研究和應(yīng)用通常會涉及到許多技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。隨著計算機技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和通信技術(shù)的不斷進步、智能家居的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在智能家居的必將