一种智能家居远程监控系统的解决方案

以智能家居远程监控系统为例，在基于S3C2440微处理器和嵌入式Linux操作系统的软硬件平台上，设计并实现了一种基于Web技术的远程监控系统解决方案。网络服务器和视频服务器均内置于嵌入式Linux操作系统中。在此基础上，利用CGI技术处理HTML表单，控制系统硬件，实现交互操作，并完成用户认证、门窗控制、灯光控制、温度监控、视频监控等功能。远程用户可以通过浏览器进行实时监控，管理监控系统设备。智能家居又称数字家庭，一般指基于计算机接口技术和网络技术的智能网络系统，它将各种家用数字设备有机地结合在一起。这些家用数字设备包括电话、计算机、数字视听设备、数字家用电器和安全监控设备。这些设备通过有线或无线方式连接，为家庭用户提供简单、安全、可靠和智能的综合服务。本文以网络技术为核心，在基于S3C2440微处理器和嵌入式Linux操作系统的软硬件平台上构建了一个网络服务器和一个视频服务器。网络服务器采用Boa，视频服务器采用Servfox，结合CGI技术处理HTML表单，完成用户认证、门窗控制等家居监控功能。1系统总体结构设计图1是用于智能家庭的远程监控系统的总体结构图。室内部分主要包括家电控制、防盗报警、远程监控、火灾报警等功能模块。这些功能模块通过网络服务器连接到互联网。用户可以通过电脑登录互联网远程监控室内环境。与此同时，如果在房间中检测到异常情况，如火灾和盗窃，用户可以通过互联网得到警告。2系统硬件设计智能家居远程监控系统的硬件系统由YC2440-F开发板、网络接口、门窗控制、照明设备、温度传感器、USB摄像头等组成。YC2440-F开发板作为整个系统的控制核心，负责信息的采集和处理，控制各模块的协调，如图2所示。控制核心采用YC2440-F开发板。开发板是杨闯科技公司使用三星S3C2440处理器开发的ARM9开发板。YC2440-F开发板采用核心板扩展板结构。门窗控制模块允许用户通过互联网远程控制室内门窗的开启和关闭。如果有人以不正常的方式通过门窗进入房间，他们可以向用户发出警报。在实验中，选择步进电机来模拟门窗的控制。电机正转表示门窗打开，电机反转表示门窗关闭，如果步进电机被强行损坏，将发出警报。步进电机由集成芯片ULN2003驱动。门窗控制电路如图3所示。照明控制模块允许用户通过互联网远程控制室内照明系统的打开和关闭。在实验中，使用四个发光二极管来模拟照明系统。图4是照明控制模块的硬件电路图。温度监测模块可以实时监测室内温度，当室内温度超过50时发出报警。温度监控电路由DS18B20温度传感器实现。DS18B20采用单线技术，具有电路简单、精度高、体积小、功耗低的特点。硬件电路只需将DS18B20连接到通用输入输出端口的GPB0端。图5是温度监控模块的电路。视频监控系统可以通过摄像头实时监控室内环境，用户可以通过互联网随时观察室内环境。视频监控是通过一个普通的USB摄像头实现的。3.系统的软件设计3.1智能家居远程监控系统的软件组成智能家居远程监控系统的软件系统由设备驱动程序、嵌入式Linux操作系统和应用程序组成，如图6所示。嵌入式Linux操作系统使用2.6版内核。网络服务器使用宝儿，视频服务器使用S用户进程通过设备驱动程序文件控制硬件。设备文件的操作模式是系统调用，如打开、读取、写入、关闭等。编写设备驱动程序的主要工作是编写子功能并填充file_operations结构的字段。步进电机、发光二极管和温度传感器DS18B20均由通用输入输出控制，用作字符型设备。USB摄像头属于USB设备。下面是一个步进电机驱动程序的例子来说明Linux驱动程序的开发过程。具体步骤如下：(1)编写驱动程序源代码，并将程序源文件motor.c添加到内核的drivers/char目录。(2)在drivers/char目录中编辑配置文件Kconfig，并添加以下内容：config motor state“motor driver”(3)在char目录中打开Makefile，添加obj -$ (CONFIG_MOTOR)=motor.o(4)执行内核目录下的make menuconfig命令配置内核：在设备驱动-字符驱动下选择电机为M，退出保存设置。(5)执行命令make modules编译驱动程序模块。电机. ko的文件，即所需的步进电机驱动模块，在char目录中生成。通过NFS到发展局。(6)加载驱动模块并执行insmod motor.ko(7)建立文件节点并执行mknod/dev/MOTOR_Driver c228 0。3.3基于网络的远程监控的实现智能家居远程监控系统可以通过网络服务器为用户提供简洁、美观的操作界面。网络控制部分包括登录界面、用户认证、主界面、门窗控制、照明控制、温度监控和视频监控。用户认证是通过CGI程序实现的。首先，在登录界面中添加HTML语言的表单：用户名：密码：nbsp nbsp nbsp nbsp参数动作表示处理表单的CGI程序。表单中填写的内容将通过网络服务器以name=value1pwd=value2的形式发送给logon.cgi程序。该程序验证用户名和密码。用户认证界面如图7所示，门窗控制界面如图8所示。使用表单向网页添加两个按钮，分别控制门和窗的打开和关闭。相应的CGI程序调用步进电机的驱动器来控制电机的旋转，并模拟门窗控制。照明控制界面如图9所示。网页上增加了四个复选框，并分别提供了四个发光二极管。相应的计算机生成接口程序调用发光二极管驱动器来控制发光二极管。温度控制界面如图10所示。CGI程序调用DS18B20的驱动程序，读取温度传感器的值，然后计算温度，最后返回一个网页显示DS18B20的信息和温度。如图11所示，视频监控界面在网页中添加Java插件，接收并显示视频服务器Servfox发送的视频数据。添加2个按钮来控制视频服务器的打开和关闭。以S3C2440微处理器为控制核心，设计了智能家居的硬件平台。实现了嵌入式Linux操作系统在S3C2440微处理器平台上的移植。编写了步进电机、发光二极管和DS18B20温度传感器的驱