智能家居系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

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1、江蘇科技大學(xué)碩士學(xué)位論文大摘要論文題目智能家居系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)研究方向嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用學(xué)科、專業(yè)電子與通信工程研究生姓名范東升導(dǎo)師姓名仲偉波填表時(shí)間2014年3月19日萬方數(shù)據(jù)大摘要智能家居系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)大摘要隨著科技水平的提高，人們對(duì)家居生活的要求也越來越高，智能家居系統(tǒng)已經(jīng)慢慢進(jìn)入人們的生活，由于這幾年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，智能家居系統(tǒng)也迎來了跳躍式發(fā)展。遠(yuǎn)程監(jiān)控需要傳輸大量的控制消息，消息的即時(shí)性成為很重要的一個(gè)參考指標(biāo)，XMPP是基于Xml語言的協(xié)議，其因開放性、及時(shí)性、擴(kuò)展性等特點(diǎn)，被IETF確立為即時(shí)消息系統(tǒng)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)中傳輸

2、的視頻數(shù)據(jù)，信息量非常龐大，對(duì)帶寬要求較高，所以需對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮傳輸，H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)與其他標(biāo)準(zhǔn)相比，采用較多先進(jìn)技術(shù)，提供高壓縮比的同時(shí)能保證編碼質(zhì)量。將XMPP協(xié)議、H.264技術(shù)以及Z-Wave無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建具備遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，且在XMPP協(xié)議框架的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)P2P數(shù)據(jù)傳輸。整個(gè)系統(tǒng)由設(shè)備端、客戶端和Openfire服務(wù)器三部分構(gòu)成。系統(tǒng)中傳輸?shù)南閄ml流，視頻數(shù)據(jù)由雙方構(gòu)建的P2P通道傳輸。本文采用混合式P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以O(shè)penfire服務(wù)器作為中心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)設(shè)備端和客戶端的消息交互，以STUN方式穿透NAT

3、構(gòu)建P2P通道。設(shè)備端采集到的視頻數(shù)據(jù)，由P2P通道發(fā)送至客戶端，客戶端調(diào)用FFmpeg解碼、播放。系統(tǒng)中的消息包括XMPP基本會(huì)話消息，視頻流控制消息、傳感器控制消息、傳感器狀態(tài)消息等，均是由Openfire服務(wù)器根據(jù)消息體中接收端JID進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的。本文以智能家居系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)為題，將智能家居系統(tǒng)構(gòu)建于XMPP協(xié)議基礎(chǔ)之上，主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分：（1）架構(gòu)XMPP系統(tǒng)。采用開源的Openfire服務(wù)器作為XMPP服務(wù)器，設(shè)備端和客戶端的XMPP客戶端部分分別由loudmouth、Qxmpp開源庫實(shí)現(xiàn)。（2）NAT穿透。采用STUN方式穿透NAT，

4、在設(shè)備端和客戶端之間構(gòu)建P2P通道，傳輸視頻流。設(shè)備端和客戶端分別向STUN服務(wù)器發(fā)送消息以獲取NAT映射后的IP和端口，然后將自身地址信息發(fā)送至Openfire服務(wù)器，由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至對(duì)端，最后互相發(fā)送打洞信號(hào)以完成NAT穿透。（3）H.264視頻流采集、解碼以及播放。設(shè)備端采集視頻流，然后從構(gòu)建的P2P通道傳輸至客戶端，客戶端接收之后，調(diào)用FFmpeg庫進(jìn)行解碼，并由Qt控件完成視頻播放。（4）Z-Wave傳感器控制及狀態(tài)顯示。在XMPP協(xié)議的框架下，統(tǒng)一定義傳感器控制消息和傳感器狀態(tài)消息的Xml流形式，ZWave-Client進(jìn)程通過HTTP協(xié)議對(duì)Z-Wave

5、網(wǎng)關(guān)進(jìn)行訪問和控制，以達(dá)到獲取傳感器狀態(tài)及控制傳感器等目的，且客戶端需根據(jù)獲取到的傳感器狀態(tài)來改變界面控件。本文實(shí)現(xiàn)的智能家居系統(tǒng)設(shè)備端采用GM8126網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)作為硬件平臺(tái)，Qt編寫的客戶端為控制端。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)穩(wěn)定，傳感器控制及時(shí)，視頻清晰且延時(shí)小，各部分均已達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)中視頻采集、P2P傳輸、視頻解碼、XMPP系統(tǒng)架構(gòu)、Z-Wave傳感器等部分的基本功能，但是系統(tǒng)仍然不是很完善，還有萬方數(shù)據(jù)大摘要一些地方需要改進(jìn)，具體為以下幾個(gè)方面：（1）NAT穿透的成功率，利用STUN方式的NAT穿透僅限于克隆式NAT，對(duì)于對(duì)稱式NAT

6、，這種穿透方式失效，應(yīng)尋找一種穿透方式可以完成對(duì)對(duì)稱式NAT的穿透。（2）視頻圖像有延時(shí)，延時(shí)雖然不大，但仍不是實(shí)時(shí)傳輸，這個(gè)方面有待提高，且圖像卡頓。（3）傳感器狀態(tài)獲取有時(shí)不是很及時(shí)，因?yàn)閆Wave-Client進(jìn)程每隔三秒才去讀取Z-Wave網(wǎng)關(guān)里的數(shù)據(jù)，這個(gè)部分可改為Z-Wave網(wǎng)關(guān)一有數(shù)據(jù)改變就主動(dòng)發(fā)送至ZWave-Client進(jìn)程。關(guān)鍵詞智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；XMPP；P2P；H.264；Openfire萬方數(shù)據(jù)AbatractResearchandimplementationofremotemonitoringtechnologyofSmartHomeS

7、ystemAbstractWiththeimprovementoftechnology,peopleproposemoreandmoredemandsforhome-livingquality,andsmarthomesystementerspeople'slives.DuetotheemergenceoftheInternetofthingstechnologyinrecentyears,smarthomesystemhasbeenundertakenaspeedydevelopment.RemoteMonitoringneedtotransferlargeam

8、ounts