项目计划书_基于树莓派智能家庭监控系统

1、嵌入式临就业培训嵌入式临就业培训项目计划项目计划书书（20152016 学年 第 2 学期） 题 目： 基于树莓派智能家庭监控系统基于树莓派智能家庭监控系统 专 业： 计算机科学与技术计算机科学与技术 班 级： 13 计算机计算机 2 班班 姓 名： 陈扬陈扬 韩松灵韩松灵 薛神堂薛神堂 学 号：1307012206 1307012213 1307012240 指导教师： 许高攀许高攀 洪朝群洪朝群 谢荣生谢荣生 成 绩： 计算机与信息工程学院2016 年6月14日基于树莓派智能家庭监控系统基于树莓派智能家庭监控系统项目计划书项目计划书1 智能家庭监控国内开发和应用现状智能家庭监控国内开发和应

2、用现状1.11.1 国内应用现状国内应用现状从个人生活经历来看，智能家居还是一个遥远的词汇，大多数老百姓还没有接触到这些东西。不知道是价格的原因，亦或现在的智能家居还只概念炒作，行业的大方向此处不做过多评论。现仅就上面提到的几家：苹果公司命名为HOMEKIT 的系统核心是苹果的移动设备，换言之，用户可以通过 IPHONE 控制包括门锁、照明、调温器等等的家具设备。 虽然 GOOGLE 公司并未宣布创建类似的智能家居系统，但是，GOOGLE 很在就在虎视眈眈家居设备自动化这个领域。GOOGLE 公司最近才向专门研发智能调温器以及火警预报器的公司NEST 投资了 32 亿美元显然，GOOGLE 早

3、就有计划进入智能家居领域了。所以虽然智能家居监控现在离普通群体大众比较遥远，但是已经有厂商做一些开始有感觉、可用的智能家居。举个小米的例子：看他们是不是真的可以用一个几百块钱的产品 DIY，不需要专门上门安装的人员安装一个安防。答案是可以的，而且做得还不错。使用了 5 个红外传感器，5 个窗户感应器，这个安防在主人离开家的时候，它不单只是可以检测到有没有人进来，如果有人进来，主人的手机会收到一个推送，通知有人进入了安防区域。主人一打开这个消息的时候，手机上不单单只可以看见这个信息，同时我还可以看见内置摄像头拍摄的这一段视频。这一整套东西不超过 1000 块，几套智能家居套装，两个摄像头，再加一

4、个路由器，基本上就是 1000 块组建的安防，用户自己 DIY，不需要专业人员安装。现在智能家居其实是可以玩起来了，所以今天来说，对智能家居落地不落地的事情很乐观，认为整个行业都应该非常乐观。 无论从硬件还是软件角度来看，在智能互联网的今天，能够将用户体验，交互，随着智能家居平台不断地开放，智能家居的兼容性方面也会得到提高，不同产品之间能够相互联连、相互控制，更加接近智能家居互联互通的“初衷”，这样才能让家家户户感受到真正的“智能” 。1.21.2 国内市场现状国内市场现状其次在社会背景下，我们知道现代的家居智能化系统的概念起源于上世纪70 年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好

5、的发展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在 90 年代末家居智能化系统才得以进入国内，但发展速度惊人，至今已存在相当数量的智能化小区及住宅。所谓智能家居是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全进行监控报警，并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。家居智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来，并进行集中或异地的监控、管理，保持家庭住宅环境的舒适、协调。与普通的家居相比，智能家居不仅具备传统的居住功能，提供舒适温馨，高效安全的高品位生活环境，还将一个被动静止的居住环

6、境提升为一个有一定智慧协助能力的体贴的生活帮手，进一步优化住户的生活质量。许多国家先后提出了不同的智能家居方案，例如，早期新加坡模式的智能化家居系统包括：安防报警、可使对讲、三表抄送、监控、家居控制、智能布线箱、宽带网络接入等。而现今的智能化家居系统拥有更加优越且复杂的配置。例如，网上购物、远程报警、紧急求助等新功能就是根据现在社会的发展，人们日益暴涨的需求而开发设计的。2 项目设计方案项目设计方案本文所要实现的功能，在市面上都已经有成型的产品。我所做的是要把几个有关智能家庭应用的独立功能同时在一块板子上面实现，并试着扩展自己的功能。以此来解决独居的老人或是在家暂时无人照看的小孩总是会让人担心

7、，在这样的情况下，本项目设计的家庭监控可根据监控画面变化发出报警提示，减少监控者的担心。在这个过程中，让我们也学习 ARM/LINUX 开发，或者在树莓派上面的开发厘清一条思路。同时尝试扩展智能手机的功能。所提到的智能家居的各个方面市面上都已经有了成型的产品。自己感觉比较有意义的是：为我们家庭或者学校建立互联网网关控制提供了一点参考，为开源/自由软件的事业做出了一点个人贡献，这个是最重要的。3 方案论证与设备选型方案论证与设备选型3.13.1 方案认证方案认证本课题基于嵌入式 Linux 实现视频采集、传输、显示、预警。硬件平台为Raspberry Pi 3，通过在 Raspberry Pi

8、3 上外接摄像头采集视频图像，同时通过网络传输视频图像，结合 simplecv 计算机视觉，识别图像人像移动，做出预警判断，实现实时监控。本课题同时提供嵌入式端和摄像头的实时图像显示。在下位机端，要求实时的对图像识别解析，并且将图像实时的显示，必须有高效率的实时编码库和图形显示库的支持。系统采用 simplecv 图像处理识别库，对图像的识别具有高处理能力。Simplecv 是一个开源的计算机视觉库，它为图像处理、模式识别、三维重建、物体跟踪、机器学习和线性代数提供了各种各样的算法，也为本设计提供有力支持。研究内容研究内容是基于树莓派 3，实现语言 PYTHON，调用 SIMPLECV 机器学

9、习，连接控制摄像头模块，检测镜头画面的变化，并发送变化信息到监控设备，监控人员可回看缓存的视频资料，确定发生的事件。基于此项目定位，我们可以将它应用到家庭防盗（如果考虑到夜间防盗，可添加红外摄像头） ，家居老人安全状况监控，家庭儿童活动监控。基于计算机视觉和树莓派，想要将让此产品地位发挥作用。3.23.2 设备选型设备选型1)主控单元元件名称参考规格数量实物参考图Raspberry Pi3 代 B 型一块网线多种规格1 条USB 连接线多种规格1 条Micro-SD16GB 80MB/s TF(Micro SD)Class10 UHS-I一个2)摄像头控制模块元件名称参考规格数量实物参考图摄像

10、头罗技（Logitech）C270 高清网络摄像头一个摄像头支架适合夜视摄像头一个3)步进电机旋转模块元件名称参考规格数量实物参考图步进电机Uln2003驱动板+5V 步进电机一个杜邦线母对母5 根4 项目分工及进度安排项目分工及进度安排项目分工项目分工姓名姓名学号学号具体分工具体分工陈扬1307012206项目代码实现，讲解答辩韩松灵1307012213文档编写分析，器材购买，成品的测试与调试薛神堂1307012240项目模块实现，成品的测试与调试项目进度安排项目进度安排：日期日期内容内容6 月 6 日指导老师布置任务，小组成员根据自己的需求设定产品实现功能6 月 7 日根据自己设定产品，成员收集所需资料。包括书籍，论坛，网页等平台需求获取，成员根据所获取的资料，讨论项目可行性，确定项目发展方向。6 月 8 日烧写树莓派系统，配置树莓派连接