基于WEB的智能家居远程监控系统

1、LOGO 答辩人：答辩人：* 专业：专业：控制科学与工程控制科学与工程 指导教师指导教师: *教授教授 智能家居远程监控系统 的研究与设计 2 目录目录 研究背景研究背景1 2研究内容 系统架构设计 4 系统软件和硬件设计 总结 3 5 现状分析现状分析 虽然目前市面上虽然目前市面上 存在很多关于智存在很多关于智 能家居监控的解能家居监控的解 决方案，但没有决方案，但没有 一种通用、标准、一种通用、标准、 灵活、先进的远灵活、先进的远 程控制手段。程控制手段。 传统家具设备控传统家具设备控 制系统配置和管制系统配置和管 理复杂；资源不理复杂；资源不 能自组织和协同能自组织和协同 工作；系统硬件

2、、工作；系统硬件、 软件升级和功能软件升级和功能 扩展。扩展。 传统的智能家居传统的智能家居 监控系统须根据监控系统须根据 不同用户需求，不同用户需求， 开发不同硬件和开发不同硬件和 软件，成本较高。软件，成本较高。 4 目录目录 研究背景1 2研究内容研究内容 系统架构设计 4 系统软件和硬件设计 总结 3 5 5 研究内容 v 研究设计一种智能家居设备远程监控系统，可实现用户 通过不同智能终端对家居设备的远程监视、报警、控制 等功能。 系统须具有升级容易、维护成本低廉、客户端 操作方便、可扩展性好、可移植性强等特点，体现出智 能家居的方便性和实用性，以及广泛的应用前景。 v 研究提出智能家

3、居设备监控系统相关软件和硬件设计思 路，在现有家居设备的基础上实现家居设备的智能化、 网络化，降低系统开发成本。 6 目录目录 研究背景与意义1 2研究内容 远程监控系统架构设计远程监控系统架构设计 4 系统软件和硬件设计 总结 3 5 系统总体架构设计 硬件架构设计 本文智能家居系统的设计方案主要包括四个部分：中央服务器中央服务器、网络控制网络控制 器器、传感器终端传感器终端和控制终端控制终端。其中中央服务器作为远程监控系统的部署平台， 网络控制器是家庭内部网络的控制中心，而传感器终端和控制终端作为无线 网络的终端节点。 终端节点架构设计 终端节点由传感器模块传感器模块、主处理器主处理器、无

4、线通信模块无线通信模块、家居设备家居设备和其其 他模块他模块构成，传感器模块负责采集的家居设备运行物理参数；无线通信 单元负责发送家居设备的运行状态数据，同时，接收来自用户的操作控 制指令；主处理器主要是负责对各种数据和命令进行解析和处理，对整 个终端节点的控制和管理；其他模块主要包括按键、显示设备和各种接 口。 10 软件架构设计 * 智能家居远程监控系统采用浏览器/服务器模式 （Browser/Server，B/S），是对C/S模式结构的一种改进 模式。运用这种系统架构模式，用户可以快捷、方便获取 家居设备数据和发送控制命令。B/S模式采用三层架构结构， 即整个智能家居远程监控系统划分为客

5、户端、服务端、数 据访问层，通过远程Web浏览器获取用户的系统交互界面。 11 软件架构设计 * 12 目录目录 研究背景与意义1 2研究内容 远程监控系统架构设计 4 系统软件和硬件设计系统软件和硬件设计 总结 3 5 13 硬件详细设计 * 主要包括接口电路接口电路、无无 线通信电路线通信电路和终端节点终端节点 电路电路三个部分: RS232接口设计 无线通信电 路设计 传感器节点电路 和控制节点电路 RS232串行端口电路串行端口电路 由于RS232串行通信接口采用EIA-IIS-232电平标准，无 线终端节点上采用的是LVTTL电平标准，即2V3.3V表示逻 辑1，0V0.4V表示逻辑

6、0。由于两者的逻辑状态不统一，所 以需对电平信号进行转换才能实现二者之间的通信，本文选 用MAX3232芯片实现电平信号的转换，具体电路如下图所示。 图4.3 RS232串行通信接口电路 USB端口电路端口电路 USB接口在传输数据的时候提供+5V的工作电压，因此 在无外接电源的情况下就可正常通讯。本文使用USB接口作 为程序烧写电路和调试接口，选用CP2102芯片作为USB接口 电路的主要转换芯片，电路如下图所示： 图4.4 CP2102芯片电路图 16 * 无线射频电路 在ZigBee无线网络的实际应用过程中，无线网络协调器为了扩展 网络通信距离，通常会增加一个功率放大电路，采用C2591

7、可以增加 节点问的传输距离，可以减少路由器的个数，缩短延迟及扩展家庭网 络覆盖范围。CC2591与CC2530连接电路如下图所示。 图4.5 CC2591与CC2530连接电路图 家居设备控制软件实现家居设备控制软件实现 用户通过前端界面控制、监视智能家居设备 时，向智能家庭网关中的应用服务器发送对 智能家居设备的远程命令请求。 智能家庭网关通过RS232串口，将接收到的 用户命令数据根据ZigBee通信协议经由无线 家庭内部网络发送至终端设备。 ZigBee终端节点接受到协调器的相关命令数 据包解析、发送至目标设备执行单元，并将 控制结果沿反向返回至用户界面。 18 * 图5.4 家居设备控

8、制模块程序实现流程图 家居设备控制程序 19 家居设备参数采集程序家居设备参数采集程序 图5.5 家居设备参数采集模块程序实现 20 家居设备查询程序家居设备查询程序 图5.6 家居设备查询模块程序实现流程图 21 目录目录 研究背景与意义1 2研究内容 系统架构设计 4 系统软件和硬件设计 总结总结 3 5 22 遇到的问题遇到的问题 p 本文初步实现了基于无线通信技术和Web服 务技术的智能家居监控系统，但功能过于单 一，缺少智能家居娱乐和智慧家庭医疗等新 型应用，需日后进行更深一步的研究。 p 在控制节点的设计问题上，由于各厂商的家 居设备缺乏统一、标准的通信接口，造成系 统应用范围相对狭窄，是智能家居系统研究 的难点和重点。 23 创新点和亮点创新点和亮点 v可扩展性强可扩展性强：基于Web的智能家居远程监控平 台能轻易与诸如小区综合信息系统实现对接。 v维护、升级简单维护、升级简单：由于采用B/