基于物联网的安全家居管理系统开发

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1、基于物联网的安全家居管理系统开发　　摘要：在树莓派开发板安装WindowsloT，利用微软认知服务的人脸识别技术、Windows10通用应用开发技术以及MicrosoftAzure云服务平台构建安全家居管理系统。主要功能有：回家刷脸进门；阻挡嫌疑访客并拍照记录；监控家中火源，获取家中温湿度；远程控制门锁开关。　　关键词：物联网；树莓派；微软人脸识别API；Azure云服务；Windows10　　引言　　物联网技术被看作是信息领域一次重大的发展和变革机遇，从通信对象和过程来看，物联网技术的核心是物与物以及人与物之间的信息交互，可实现信息获取、信息传输、

2、信息处理等功能。[1]使用微软最新的物联网技术+C/S结构+云服务模式实现当前用户的需求，整个系统架构设计清晰且易于后期的维护与升级。　　1硬件技术平台、软件开发平台　　1.1树莓派　　树莓派（英语：RaspberryPi）是英国的树莓派基金会开发的微型计算机，因为它便宜的价格，信用卡般的大小和强大的性能，迅速被推向市场，在其基础上搭建了各种平台以实现特定的需求。基于树莓派所自定义的安全家居系统可实现基础功能，加上传感器、摄像头等部件便可进行识别、监测室内状况。[2]　　1.2开发平台――Windows10　　Windows10是一款支持PC、平板、

3、手机、物联网硬件等跨设备的操作系统。Windows10通用应用程序原生支持X86架构和ARM架构，此平台支持基于云的服务――通知服务、漫游数据、Azure等。[3]Windows10支持多种开发语言，本系统中的程序主要采用C#语言编写。　　2系统设计与架构　　2.1设计思路　　采用运行Windows10IoTcore的树莓派2代作为中控主机；使用MicrosoftAzure作为云服务数据处理平台，同时也作为树莓派与客户端的通信平台；运行于跨设备的UWP（UniversalWindowsPlatform）应用作为客户端。　　2.2Azure云服务平台―

4、―服务器、数据库、人脸识别API　　Azure服务器端的程序实现数据的增删改查，Azure端同时存在一个照片库即人脸信息表（FaceList）将用户上传的照片使用API处理成FaceList，当程序调用人脸对比API时，将树莓派端传来的照片作为参数传入，与FaceList进行匹配，得出结果并根据识别结果创建相应通知消息并推送至客户端；在Azure的数据库中创建用户表、通知表、温湿度状态表、陌生人表等主要信息表。　　2.3树莓派配置　　硬件配置：摄像头、温湿度传感器、红外传感器、扩音器、电锁。　　软件配置：初始化设备程序――获取GPIO控制器，将所有接

5、入设备的引脚的初始电压置为高（GpioPinValue.High）；温湿度传感器程序――设置Timer计时器事件[4]，每隔3分钟触发，为温湿度传感器传入低电压进行工作（默认不工作的状态是高电压），记录当前的数据并存储至Azure数据库，若温度过高（疑似有起火状况），则创建消息通知从服务器发送至客户端；红外传感器程序――当有人靠近时，触发相应的事件处理程序并调用摄像头；摄像头工作处理程序――将摄像头拍摄的照片序列化成流作为请求体，发送Post请求至服务器。　　2.4客户端――UWP??用　　注册用户：根据用户填写的信息，以及选择的照片将用户信息存入创

6、建的数据库，照片序列化成流存入Azure用于人脸识别的图片库中（FaceList）。　　查看温湿度：树莓派测得的数据存入数据库，再将数据读出查出显示到当前页面。　　查看陌生人列表：非家庭成员多次访问失败，将自动拍照保存至数据库，采用ListView列表控件来显示，创建相应模型，将从数据库中的数据处理成此模型的List集合绑定于ListView控件。[5]　　远程开关：客户端开关按钮事件向服务器发送请求，服务器处理程序将触发树莓派中的门锁开发处理事件，实现门锁的开与关。　　3技术分析　　3.1人脸识别API使用　　3.2推送通知　　开发者首先将通知消息

7、内容发送到微软的云服务器上（推送服务器），由推送服务器将消息发送到用户设备上。推送服务器通过为每个应用程序分配一个唯一的URI来确定将通知转发给目标用户。每个客户端运行后需要向推送服务器申请一个URI，将要推送通知的内容（XML格式的文档）以HTTPPost方式发送到该通道的URI即可。在向服务器提交的字段中包含应用在应用商店的SID值和客户端密钥，提交方式为Post。[8]　　4功能模块及展示　　4.1功能模块　　访客控制：在HC-SR501人体红外感应模块探测到人体后，树莓派会自动启动摄像头捕获人脸，获取到清晰人脸后，将图像以Post消息体的方式

8、发送给位于Azure上的FaceRecognitionAPI，将图像处理并返回每个人脸唯一对应的FaceId