基于Android的智能家居系统设计-客户端及云服务器的实现

1、客户端及云服毕业设计（论文）题目：基于Android的智能家居系统设计务器的实现摘要：对基于ZigBee技术对嵌入式Web的智能家居远程监控系续进行研究和设计。对家居设备通过Zigbee进行无线组网，把家居设备的信息和数字视频传输到因特网网络上，在因特网上设立一个"无线视频网关"阿里云服务器，可供外部访问；实现将家居信息如温度进行实时的显示并进行后续的利用和控制；同时将收集各处传输进来的数字视频信息进行后续的处理和识别。如入侵检测，人脸检测和识别等。智能家居又称为智能住宅，在国外常用SmartHome表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化(HomeAutomation)、电

2、子家庭(ElectronicHome、E-home)、数字家园(DigitalFamily)、家庭网络(HomeNet/NetworksforHome)、网络家居(NetworkHome)、智能家庭/建筑(IntelligentHome/Building)等。智能家居系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全。智能家居可以提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流通畅，优化人们的生活方式，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。关键字：智能家居，ZigBee技术Thesmartho

3、mesystembasedonAndroiddesign-theclientandtherealizationofthecloudserverAbstract:basedonZigBeetechnologybasedonembeddedWebresearchanddesignofsmarthomeremotemonitoringsystem.ThehouseholdequipmentthroughtheZigbeewirelessnetwork,thehouseholdequipmentinformationanddigitalvideotransmissionontheInternetnet

4、work,ontheInternettosetupa"wirelessvideogateway"WEBserver,availableforexternalaccess;Achievereal-timedisplayinformationsuchastemperatureandhouseholdforsubsequentuseandcontrol;Atthesametime,willcollectallthetransmissionindigitalvideoinformationforsubsequentprocessingandrecognition.Suchasint

5、rusiondetection,facedetectionandrecognition,etc.SmartHomeisalsoknownasSmartHome,usuallyinSmartHomeabroad.WithIntelligenthouseholdmeaningapproximateHomeAutomation,HomeAutomation,ElectronicFamily(ElectronicHome,E-Home),DigitalHome,DigitalFamily),theHomenetwork(HomeNet/NetworksforHome),networkhousehold

6、(NetworkHome),IntelligentFamily/Building(IntelligentHome/Building),etc.Smarthomesystemusingadvancedcomputertechnology,networkcommunicationtechnology,integratedwiringtechnology,willandhouseholdlifeofthevarioussubsystemsorganicallyunifiesintogether,throughtheoverallmanagement,lethouseholdlifemorecomfo

7、rtableandsafe.Functionofsmarthomecanprovideafullrangeofinformationexchange,helpkeepfamilieswithexternalcommunicationunobstructed,optimizepeople'swayoflife,enhancethesecurityofhomelife,evenforavarietyofenergycostsavings.Keywords:intelligenthousehold,ZigBeetechnology1绪论错误！未定义书签1.1 研究背景和意义错误！未定义书签1

8、.2 本设计所完成的工作错误！未定义书签2总括错误！未定义书签2.1 智能家居发展概况错误！未定义书签2.1.1 开发板主要参数错误！未定义书签2.1.2 主要研究内容错误！未定义书签2.2 毕业设计总体设计方案错误！未定义书签3功能设计错误！未定义书签。3.1 主界面错误！未定义书签。3.1.1 系统总体方案设计原则错误！未定义书签。3.1.2 系统各部分结构功能及设计错误！未定义书签。3.1.3 阿里云服务器端设计错误！未定义书签。3.2 客户机终端监控软件设计错误！未定义书签。3.3 毕业设计关键技术错误！未定义书签。3.4 传感器信息通过Zigbee传输错误！未定义书签。3.4.1 D

9、irectShow视频采集错误！未定义书签。3.4.2 多线程技术及Socket错误！未定义书签。3.5 入侵检测功能实现错误！未定义书签。3.5.1 功能描述错误！未定义书签。3.5.2 温控制错误！未定义书签。3.5.3 人脸控制错误！未定义书签。3.6 参考文献错误！未定义书签。3.6.1 总结错误！未定义书签。3.6.2 毕业设计社会和经济效益分析。.错误！未定义书签。5.总结.17致谢1.81毕业设计概述1.1 智能家居发展概况智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起的，自从美国在1

10、984真正的智能建筑出现以来，国外已经有将近30年的研究历史，而国内在这方面的研究相对较晚，从2003年才逐步应用于高端市场，而且标准不统一，如海信、海尔、清华大学等大家各自为营。由于智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化和个性化的独特魅力，使得智能家居的开发与建设成为21世纪科技发展的必然趋势。随着全球对能源和环境的要求越来越高，而智能家居在节能方面的效果优势非常明显，因此具有非常广阔的市场前景。1.2 开发板主要参数本毕业设计所使用开发板为Real6410开发板，采用三星公司的ARM11内核的处理器S3c6410.开发板上杯集成了123M的DDR内存以及1GBNandFlash,同

11、时预留了256kNorFlash.底板上还提供两个四线RS-232串口,一个USBHOST接口，一个10M/100M自适应以太网接口等外设。2主要研究内容目前，各种智能家居系统的设计多以有线为主，但有线技术并不适用于智能家居的普及，安装难度大以及价格昂贵的缺点限制了其发展。因此无线通信技术应用到智能家居中必将成为将来的发展趋势和潮流。本毕业设计对家居设备通过Zigbee进行无线组网，把家居设备的信息和数字视频传输到因特网网络上，在因特网上设立一个"无线视频网关"阿里云服务器，可供外部访问；将家居信息如温度进行实时的显示并进行后续的利用控制；同时将收集各处传输进来的数字视频进

12、行后续的处理和识别。3毕业设计总体设计方案3.1 系统总体方案设计原则本毕业设计主要完成智能家居的环境变量和视频信号的监控。整个系统包括一块ARM11开发板，一个16位单片机、2个USB的CMOS摄像头；一台PC机（运行客户端的监控程序）根据功能的不同，整个系统可划分由视频采集模块、数据压缩、编码模块和视频监控PC等组成。采集模块包括USB摄像头；数据的压缩编码由ARM11处理器完成；视频监控PC完成视频客户端的功能；PC机完成对开发系统的程序开发、调试等。图1为系统的组成结构。Zigbee传感器图i系统组成结构3.2 系统各部分结构功能及设计整个智能家居系统的设计可分为两大部分：1）阿里云服

13、务器端设计；2）客户机终端监控软件的设计。3.2.1 阿里云服务器端设计首先为ARM开发板定制一个合适的Linux内核（内核版本：Linux2.6.28）,然后对其进行裁剪，使其具有基本内核功能，同时保留TCP/IP协议栈，串口协议以及相应的视频编解码模块，使系统利用尽量少的硬件资源来满足任务的处理工作。然后是开发一个运行于Linux下的阿里云服务器程序，其实现的基本功能是通过USB摄像头的图像数据采集，完成对视频信息的获取、压缩和编码（具体的编码标准为当前较为流行的H264编码）。然后通过TCP/IP协议将数据打包发送到网络，同时利用Socket实现服务器监听功能，这样就可以接受来自客户机的

14、监控请求。具体的工作内容如下：1)USB摄像头的驱动程序移植；2)H264视频编码程序移植；3)视频采集和传输的应用程序的设计；4)通过Zigbee获取传感御目关信息。图2为阿里云服务器的工作流程，图3为ARM通过网页采集的视频图像，其IP地址为：168.192.1.1:8080,此视频即可以通过网页显示，也可以通过相应基于I386或Linux的监控软件进行查看。开始III创建套接字舁监听指定端口|I视频设备初始化:(丕有无用户连接？芦TW(是I创建线程式理用户连接II本设计含源文件等全套资料联系51225467431获取代做课设毕设图2阿里云服务器工作流程图图3ARM通过网页采集的视频信息3

15、.2.2客户机终端监控软件设计客户机终端监控软件采用MFC编写，可实现来自WEB服务器端的实时视频预览、视频录制、视频截图及传感器参数的实时显示等功能。程序采用多线程技术：一个线程进行视频信息的解码和播放功能，另一个线程实现视频录制功能。另外还采用了视频信息叠加的方法，可以对环境变量进行屏幕叠加，能在录制时完成信息的录制和再现。图4为终端监控软件。图4客户机终端监控软件4毕业设计关键技术4.1传感器信息通过Zigbee传输Zigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。IEEE-802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(&l

16、t;250kbps)、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网络。本毕业设计使用Zigbee完成传感器信息的传输。传感器信息由一端Zigbee接收后发送至另一端Zigbee,然后传入RS232串口中。具体传输模型如图5所示。传感器-ZigbeeZigbee-RS232图5传感器信息通过Zigbee传输模型4.2 DirectShow视频采集DirectShow是微软公司在ActiveMovie和VideoforWindows的基础上推出的新一代基于COM(ComponentObjectModel)的流媒体处理的开发包。DirectShow技术对处理图像序列或用

17、摄像机捕获的序列尤其有用。本毕业设计使用VC开发基于DirectShow技术实现视频采集。通过#pragmacomment(lib,"winmm.lib")链接静态库winmm.lib,便可以实现windows多媒体编程。4.3 多线程技术及Socket智能家居系统客户机监控软件采用MFC编写。其中关键技术包括多线程以及Socket()。监控软件中包括previewVideo线程(通过函数UINTpreviewVideo(LPVOIDvideoCtl)实现)实现视频的预览功能以及recordVideo线程(通过函数UINTrecordVideo(LPVOIDvideoCtl

18、)实现)实现视频录制功能。打开摄像头后通过AfxBeginThread(previewVideo,&m_video)函数启动previewVideo视频预览线程，用户便可以通过监控软件预览视频图像。当用户点击录制视频按钮时，首先通过函数SuspendThread(pVideoThread->m_hThread)挂起previewVideo视频预览线程，然后通过函数AfxBeginThread(recordVideo,&m_video)启动recordVideo视频录制线程。当用户点击停止录制按钮时，软件通过函数ResumeThread(pVideoThread->m

19、_hThread)恢复previewVideo视频预览线程。终端监控软件通过previewVideo线程以及recordVideo线程便能很好的实现客户机的视频预览和视频录制功能。线程模型如图6所示|型JCWinTIne&d;SuspendTbread挂超*乂启动previu；Yida线程|的线程视频布宽。中inTlnead:Sued巳ndThr巳ad挂起巾心口叩”肥。线程'CinThread:ResumeThread:智能家居系统使用Socket()实现客户机与服务器之间的通信。通过USB摄像头采集数据，对数据进行获取、压缩和编码后通过TCP/IP协议将数据打包发送到网络，同

20、时在服务器端创建Socket()进行监听，来接受客户机的请求。当客户机发送connect()连接请求后，服务器通过accept()接收客户机连接请求。然后服务器与客户机之间通过send()函数和recv()函数实现发送、接收数据。Socket()通信模型如图7所示。服务器客户端Socket0socket()bind()1isten()connect()accept0recv().发送信息send()send0发送信息>,recv0图7Socket通信模型4.4 入侵检测功能实现为了减少网络传输和系统的压力，在视频采集端，每采集一次图像就对采集的数据进行一次处理。该函数设定一个图像发生变化

21、的阈值c_lim%然后将图像所有像素之差与阈值c_limit进行比较，如果大于阈值c_limit,则认为图像发生了变化，否则即认为没有变化，则不将该次采集的图像数据写入JPEG文件保存，这样可以极大地提高视频存储的能力，同时减少各资源的浪费。4.5 利用openCV库实现人脸检测OpenCV是Intel公司面向应用程序开发者开发的计算机视觉库，其中包含大量的函数用来处理计算机视觉领域中常见的问题，例如运动分析和跟踪、人脸识别、3D重建和目标识别等。在openCV函数可编程过程中，CvSize和IpImage是两个比较常用的结构。CvSize结构表示矩形尺寸的结构，结构中分别定义了矩形的宽度和高

22、度。IpImage结构主要针对视觉方面处理。软件实现中首先通过函数IpImage*cvCreateImage(cvSize(img->width,img->height),8,1)为图像分配内存，然后使用函数cvCvtColor(img,gray,CV_BGR2GRAY)将RGB图像转为灰度图像。为了让输入图像大小相同通过cvResize(gray,small_img,CV_INTER_LINEAR)对图像进行缩放，函数cvEqualizeHist(small_img,small_img)实现灰度图像直方图均衡化。然后利用函数cvHaarDetectObjects(small_im

23、g,cascade,storage1,1.1,2,CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING,cvSize(30,30)对图像进行脸部检测，最后利用函数cvGetSeqElem、cvRound、cvCircle将脸部用圆圈标示。图8为脸部检测效果图本设计含源文件等全套资料联系Q：1225467431获取代做课设毕设图8脸部检测效果图5结束语毕业设计社会和经济效益分析。主要用途和应用范围：1）对机要部门的监视、控制和报警，如档案室、文件室、金库、博物馆等；2）工厂、市场等的监视，如工厂生产过程、市场、营业厅、展览厅、货场等的监视；3）对交通运输的监视，如公共交通、铁路车站、铁路调度等的监视

24、；4）用于安全报警，如防盗、防火等的报警；5）在安全身产方面的应用，如煤矿等。经济效益：随着人们生活水平的提高，大家对智能家居的需求越来越高，而作为中国房地产的配套产业，中国的智能家居经过多年发展，已成为一个集控制、计算机、家电等多种新技术为一体的新兴产业。但是，由于市场不规范、行业标准不完善，市场发展并不是很成熟，如今还处于群雄逐鹿的“战国时代”.具有很大的市场潜力。社会效益：随着哥本哈根会议和"十二五规划"当前，当低碳减排已成为一项国家行动，而智能家居在这方面有自己的优势。其不仅智能而且节能，具有较高的社会效益5.总结智能家居是系统性的产品，主要有控制器和执行器组成。其

25、中该系统的通讯模式、系统构架、系统功能等是关键的。市场主流智能家居产品的通讯模式大概有10多种。其中不乏各种国际标准和国家标准的。所以，你断难取舍源自你题目太大而无法落地。用Zigbee方式做家居内的I/O控制，有成熟的250KZigbee解决方案，如果你水平高，可以尝试做IMZigbee的I/O+简单音视频智能家居系统。论文好办，解决了物理模型后，直接把解决方案中的芯片介绍60%称的开发感受40幅进去即可。补充说明：简易智能联动控制产品设计，也可以考虑“人体红外感应”，可广泛应用于走道、玄关、卫厨、衣柜等处灯光甚至设备开关控制。资料、IC、方法等可以百度“电子设计KT-0003”，20块钱1个。如果能将433Mhz的无线收发（市面很多解决方案，关键是这种融合的思路是一种创新）做进去，还能实现逻辑联动。致谢经过长期的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成