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《基于ZigBee的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)研究.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、研究與探索20093基于ZigBee的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)研究侯俊吳成東袁中甲周蕓張云洲東北大學信息科學與工程學院,遼寧沈陽,110004【摘 要】為實現(xiàn)對家庭安全的實時監(jiān)控,設計了智能家居遠程安全監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)基于ZigBee技術和GSM/GPRS網絡進行設計,能夠通過彩信和短信發(fā)出監(jiān)控圖像和報警信息,接收遠程指令;同時引入了多種傳感器,實現(xiàn)了對家用電器的遠程控制,實現(xiàn)了智能家居遠程監(jiān)控。重點闡述了系統(tǒng)的硬件、軟件設計以及系統(tǒng)的性能測試,實現(xiàn)了多個監(jiān)控裝置的無線聯(lián)網。實驗結果表明,所設計的系統(tǒng)能夠實現(xiàn)安全
2、、便捷的智能家居遠程監(jiān)控,并具有較高的可用性和可靠性。【關鍵詞】智能家居ZigBee無線通信視頻監(jiān)控一、前言本的雙向無線通信技術,主要適用于自動控制和遠程智能家居又稱智能住宅,正朝著具備無線遠程控[7]控制領域。IEEE802.15.4是ZigBee技術的基礎,與高制、多媒體控制、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ艿姆较虬l(fā)展,速率個人區(qū)域網、藍牙或802.11x無線局域網相比,其關鍵技術為兼容性強的家庭控制器和滿足信息傳輸[8]ZigBee協(xié)議更為簡單實用。[1-3]需要的家庭網絡。目前,傳輸網絡多采用綜合布線ZigBee
3、網絡的拓撲結構主要有3種:星型、樹狀和[4]技術,限制了系統(tǒng)的應用場所,而且費用較高。采用網狀網絡。網狀網絡容錯能力高、自適應力好、傳輸無線方式構建靈活便捷的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng),成距離長,但其復雜度也最高;星型網絡具有簡潔和低為當前的研究熱點。功耗等特點,使用簡單,適用于家庭的小規(guī)模、低復目前,應用于智能家居的無線通信技術主要包[9]雜度的應用;樹狀網絡則介于兩者之間。在智能家居[5]括:IrDA紅外線技術、藍牙技術和ZigBee技術等。中應用星型網絡,可獲得較高的性價比。IrDA屬于短距離、點對點的半雙
4、工通信方式,使用不2、系統(tǒng)構成便且失誤率高,不適用于家庭的組網方式;藍牙技術本系統(tǒng)采用模塊化設計方案。以嵌入式系統(tǒng)主板則因為網絡容量有限,成本較高,不適于節(jié)點較多的為核心,通過CMOS攝像頭對關鍵部位進行安全監(jiān)測,家居網絡應用。通過手機傳遞安全信息和圖像彩信,并對家用電器進本研究通過采用傳輸范圍適中、安全可靠、網絡行遠程控制,利用ZigBee模塊實現(xiàn)家用電器、系統(tǒng)主板[6]容量較大的ZigBee技術,設計智能家居遠程安全監(jiān)控和煙霧、溫度、煤氣等傳感器的無線聯(lián)網。系統(tǒng)主板系統(tǒng)。的核心控制器為S3C44B0X型
5、32位微控制器,對數(shù)據(jù)進二、系統(tǒng)架構行處理和判別,并通過彩信模塊和ZigBee模塊發(fā)出信息1、ZigBee網絡拓撲選型和指令;擴展板用以接入煙霧、紅外、煤氣等家庭安ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低成防狀態(tài)傳感器;彩信模塊將系統(tǒng)控制器所發(fā)出的家庭-10-20093研究與探索安防狀態(tài)信息發(fā)送至用戶手機,并接收用戶發(fā)送的短5、系統(tǒng)硬件接口設計信指令;ZigBee模塊負責系統(tǒng)主板、擴展板和家用電ZigBee模塊通過RS232接口與系統(tǒng)主板通過串口進器之間的數(shù)據(jù)交聯(lián)。系統(tǒng)結構如圖1所示。行通信;ZigB
6、ee模塊之間以無線網絡的形式進行數(shù)據(jù)傳輸,其中與傳感器相連的ZigBee模塊利用其普通I/O端手機口作為傳感器信號的接收端口;與家用電器相聯(lián)的煙霧傳感器GSM網絡ZigBee模塊通過繼電器控制家用電器的開關運行。系統(tǒng)彩信模塊硬件的接口設計與連接如圖2所示。CMOS攝像頭遠程手機終端RS232S3C44BOXRS232GSM/GPRS網絡擴展板處理器RS232彩信模塊紅外傳感器CMOS攝像頭ZigBee模塊ZigBee模塊圖1基于ZigBee的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)三、系統(tǒng)硬件設計煙霧傳感器等ZigBee模塊1
7、、串口攝像機家用電器串口攝像機采用了優(yōu)化的串行通訊協(xié)議,支持分圖2系統(tǒng)硬件按口設計包傳輸,使主機可以配置更小的緩存,同時提供了串口攝像機和彩信模塊使用RS232接口與TTL電平和RS232電平兩種輸出。通過串行通信實現(xiàn)與S3C44B0X處理器進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。主機之間的指令和數(shù)據(jù)的傳輸,主機可對其進行波特四、系統(tǒng)軟件設計率、圖像分辨率、發(fā)送方式等狀態(tài)參數(shù)的設定。整個系統(tǒng)軟件開發(fā)采用模塊化設計方案,具體可2、彩信模塊設計分為3個部分:ZigBee無線收發(fā)、彩信及短信收發(fā)和圖彩信模塊內置彩信協(xié)議,是集SMS
8、、MMS于一體像采集處理。的GSM/GPRS模塊。它采用AT指令進行模塊控制,通過1、ZigBee無線網絡的應用RS232接口進行控制命令和數(shù)據(jù)的傳輸。其內部集成無線通信的軟件設計主要包括:系統(tǒng)異常報警信600KB的Flash存儲空間,可供發(fā)送MMS信息時實現(xiàn)圖號的傳輸和接收、ARM處理器和ZigBee模塊之間以及片的多張上傳。各ZigBee模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸控制等,ZigBee無線通信3、系統(tǒng)控制器模塊軟件流程