基于zigbee技术的智能家居系统设计方案

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1、基于Zigbee技术的智能家居系统设计方案摘要：对基于ZigBee技术对嵌入式Web的智能家居远程监控系统进行研究和设计。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"WEB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

3、金。　　1项目概述　　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1984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

4、，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　　本项目所使用开发板为Real6410开发板，采用三星公司的ARM11内核的处理器S3C6410.开发板上还集成了123M的DDR内存以及1GBNandFlash,同时预留了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

5、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。　　本项目对家居设备通过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"WEB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行后续的处理和识别。　　3项目总体设计方案　　3.1系统总体方案设计原则　　本项目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

6、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。图1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）WEB服务器端设计；2）客户机终端监控软件的设计。　　3.2.1WEB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

7、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WEB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

8、）通过Zigbee获取传感器相关信息。　　图2为WEB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