基于物联网的平安家居系统毕业设计论文(编辑修改稿)

基于物联网的平安家居系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

lmOS,uCLinux。 TinyOS 是目前无线传感网络研究领域使用最为广泛的操作系统。 TinyOS 使用 nesC 语言编写，基于 TinyOS 的应用程序也使用 nesC 语言编写。 nesC 语言是专门为资源及其有限，硬件平台多样化的传感节点设计的开发语言。 nesC 借鉴了传统的 C 语言的一部分重要特性，如变量声明，函数定义等，同时也赋予了自己特性。 无线通信系统的发展与成熟 3G/4G 无线传输技术在数据传输的应用 在 3G 网路中，数据的传输首先是多元的，视频信息、数据流、音乐电影等多媒体数据都可以轻松、高质量的完成传输；其次是传输的即时性，无论从室内相对固定环境下地 2Mb/s 的传输速率，还是室外快速移动环境下的 144Kb/s 的传输速率，中小数据都可以完成及时且完整的传输；在全面的基站覆盖率下，信息的地域性也可以很好的解决，尤其是对于一些很难建立起 Wifi等无线网络系统的恶劣环境下，利用手机信号传输是很好的选择。 可以说， 3G 技术解决了现实的各种网络业务对信息要求越来越多、越来越快、越来越广的难题，为移动互联网提供了重要的技术支撑。 所谓移动互联网，就是将移动通信和互联网两者结合起来，成为一体。 相对于前两代移动通信服务，利用在传输声音和数据的速度上的提升， 3G 能够提供包括网页浏览、视频会议、电子商务、节目电视直播等多图 节点操作系统 TinyOS、 MOS 的数据对比 基 于 物 联 网 的 平 安 家 居 系 统 第 12 页 种原来只存在于互联网上的应用服务。 对于未来的物联网发展庞大的 3G 用户群是不可或缺的，而且 3G 的许多便捷服务更是物联网服务最基本的平台。 4G， 就在 3G 通信技术 正处于酝酿之中时，更高的技术应用已经在实验室进行 研发。 因此在人们期待第三代移动通信系统所带来的优质服务的同时，第四代移动通信系统的最新技术也在 实验室 悄然进行当中。 那么到底什么是 4G 通信呢。 4G 是第四代移动通信及其技术的简称，是集 3G 与 WLAN 于一体并能够传输高质量视频图像以及 图像传输 质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。 4G 系统能够以 100Mbps 的速度下载，比拨号上网快 20xx倍，上传的速度也能达到 20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。 而在用户最为关注的价格方面， 4G 与 固定 宽带 网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。 此外， 4G 可以在 DSL 和 有线电视调制解调器 没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。 很明显， 4G 有着不可比拟的优越性。 很显然，在移动技术发展迅速的今天，物联网技术的发展一定拥有高效高速的无线通信保障。 无线射频技术 (RFID) 无线射频识别技术（ RFID） 是利用射频信号或空间耦合（电感或电磁耦合）的传输特性，实现对物体或商品的自动识别。 现阶段，在整个物联网领域中，以无线射频技术为基础的物联 网技术是应用最广泛，也是最成熟的一个部分。 当然，这种技术也可以应用于小区家庭的防入侵报警系统。 目前，各大小区的门禁系统就是一个很好的应用。 一个标准的 RFID系统，包括 RFID标签、读写器和数据库组成。 射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术。 通过射频信号自动识别目标对象来获取相关数据。 利用无线电波进行双向通信的一种自动识别技术，完成识别工作时无需人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。 RFID标签由天线和芯片构成，每个标签中具有唯一的产品信息代码，附 在被标识的物体上。 当天线在芯片的作用下，形成感应电流，触发系统启动工作。 无线射频技术在此系统中集中体现于门禁系统的识别与控制，以物联网为核心的家居需要无线射频技术。 蓝牙、无线个人区域网与 zigbee 蓝牙 ，是一种支持设备短距离通信（一般 10m内）的无线电技术。 能在包括移动电话、 PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。 利用 “蓝牙 ”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网 Inter之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。 蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的 ISM（即工业、科学、医学）频段。 其数据速率为 1Mbps。 采用时分双工传输方案实现全双工传输 无线个人区域网和协议，随着手机、便携式计算机和移动办公设备的广泛应用，人们逐渐提出附件几米范围内的个人操作空间（ Personal Operating Space POS）设备联网的需求。 个人区域网络（ PAN）和无线个人区域网络（ WPAN）在这个背景下产生。 工作组主要致力 于个人区域网的标准化工作，它的任务组 TG4制定 标准，主要考虑低速无线个人区域网络（ LRWPAN）应用问题。 与 WLAN 相比， LRWPAN 只需很少的设备，甚至不需要基础设施。 基 于 物 联 网 的 平 安 家 居 系 统 第 13 页 Zigbee， Zigbee 是一种面向自动控制的低速、低功耗、低价格的无线网络技术。 Zigbee 的通信速率要求低于蓝牙，但要求用电池供电，在不跟换电池的情况下可连续工作几个月。 甚至几年。 同时， zigbee 网络的结点数量、覆盖规模比蓝牙技术支持的网络大的多。 zigbee 无线设备工作在公共频道，在 速 率为 250kbps，在 915Mbps 时，传输速率为 40kbps。 Zigbee 的传输距离为 10~75米。 Zigbee 适应于数据采集与控制的点多，数据传输量不大、覆盖面广、造价低的应用领域，在家庭网络、安全监控、工业控制等方面展现了重要的应用前景。 物联网技术的支撑模块就是无线传输模块，在基于 ZigBee 协议的无线数据传输与通信是前提和保障。 智能终端的广泛应用 智能手机（ Smartphone)，是指 “像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通 过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称 ”。 平板电脑（英文： Tablet Personal Computer，简称 Tablet PC、 Flat Pc、 Tablet、Slates），是一种小型、方便携带的个人电脑，以触摸屏作为基本的输入设备。 它拥有的触摸屏（也称为数位板技术）允许用户通过触控笔或数字笔来进行作业而不是传统的键盘或鼠标。 用户可以通过内建的手写识别、屏幕上的软键盘、语音识别或者一个真正的键盘（如果该机型配备的话）。 平板电脑的主要特点是 显 示器 可以随意旋转，一般采用小于 英寸 的 液晶 屏幕，并且都是带有触摸识别的液晶屏，可以用 电磁感应 笔手写输入。 平板式电脑集移动商务、移动通信和移动娱乐为一体，具有手写识别和 无线网络 通信功能，被称为 笔记本电脑 的终结者。 平板电脑按结构设计大致可分为两种类型，即集成键盘的 “可变式平板电脑 ”和可外接键盘的 “纯平板电脑 ”。 平板式电脑本身内建了一些新的应用 软件 ，用户只要在屏幕上书写，即可将文字或手绘图 形输入计算 机。 基 于 物 联 网 的 平 安 家 居 系 统 第 14 页 第 三 章 硬件系统 3. 1 硬件系统概述 在整个系统中，各环节在自己的分支中应该是一个独立的部分，在整个系统中协作工作的不可或缺的一个环节。 整体的硬件系统如图 所示。 系统中的各个模块是独立的整体，例如红外传感器执行自己的任务，对整个房间进行不间断的红外探测；烟雾传感器的任务是检测房间内的可燃性气的、烟雾是否处于安全值范围内 ， CMOS 相机设置的目的是实时记录房间内的动态影像。 门禁系统的目的是阻断非法入侵。 但是整个又需要有机的统一，才能真正发挥物联网技术的效果。 当 门禁系统检测到非法入侵时，门禁系统将入侵信号通过 ZigBee 传输到系统主机，主机通过处理命令，红外传感器探测入侵着的位置，并判断入侵的类型，排斥误报警。 系统同时命令 CMOS 相机进行实时的图像采集，采集到的图像数据，通过 wifi 传输到主机中，主机通过移动 3G 技术，将实时的图像信息传输到主人的智能手机中。 有主人做进一步的判断。 3. 2 图片获取模块 图 系统模拟框图 基 于 物 联 网 的 平 安 家 居 系 统 第 15 页 在图片获取模块中， cmos 相机的主要任务就是不间断的进行图片的获取、处理与实时传输 ,图 为 图片获取模块的基本设计思路构图： CMOS图像传感器 CMOS 图像传感器可通过 CMOS 技术将像素阵列与外围支持 电路 (如图像传感器核心、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和 A／ D 转换器 )集成在同一块 芯片 上。 传统的监控系统几乎都采用 CCD。 随着 CMOS 传感器技术的发展，CMOS 的品质已经达到 CCD 相当的水平。 而监控系统应用的普及，也面临着降低本钱的压力。 低本钱的 CMOS 取代 CCD 在监控系统上应用的趋势已经非常明显。 此研究中为提高像素质量，才用市面上较为高效的 1000 万像素的 Tucsen 品牌的 CMOS 相机。 如下表 1，是 1000 万像素的 CMOS 相机的参数。 表 1000 万 CMOS 摄像头技术指标 1000 万 CMOS 摄像头技术指标 传感器厂商 镁光（美国） 传感器类型 MT9N001 传感器尺寸 1/ 英寸 像素点 微米 * 微米 分辨率 3856H*2764V 滤光片 RGB Bayer 镜头接口 C/CS 接口 最大帧率 3 帧每秒（ 3856*2764） RGB 位数 8 位 曝光控制 手动 /自动 曝光时间 1 毫秒 秒 图 烟雾处理模块示意图 基 于 物 联 网 的 平 安 家 居 系 统 第 16 页 白平衡 自动 /手动 扫描模式 逐行 快门 电子滚动快门 灵敏度 (550nm) 音噪比 在图像处理模块中 ，整个系统的工作应该是一个有机的整体： 具体效果的实现如下： 在主人离开住宅之前，由主人手动命令各个 CMOS 相机采集家中的实时图像，并将图像通过无线信号传输到家庭主机中，由家庭主机进行保存。 此过程中才用无线 WiFi 协议传输。 当主机接收到 CMOS 相机的第一次采集的图像的时，会对图像进行一系类的分析，分析图像的像素值及不同区域的像素值 及色彩位数 ； 此刻主机将进入一天的正式工作中，在此过程中，因为会受到外部天气的变化，会影响到房间内的色彩的改变，进而会改变图像的像素值 和色彩位数。 因此，为了克服这个弊端，家庭主机会每隔一段时间命令 CMOS 相机采集最近的实时图像发送给主机保存。 倘若在监控的过程中，有可疑人员或物体进入住户家中，进入 CMOS 镜头的像素值及色彩位数值会发生变化，感应芯片会命令 CMOS 相机会对其进行拍照，拍得的图像将直接传送给家庭主机，家庭主机将会用该图像与最近一次采集的实时图像做像素及色 彩位数的对比，倘若在安全值范围之内，家庭主机将会放弃 将信息传输给主人的智能终端，并命令 CMOS 相机，进行继续进行循环拍摄； 倘若像素和色彩位数值不在安全值范围之内，家庭主机系统将立即将图像通过 3G 技术传输到主人的智能终端上，有主人做出判断，是否需要通知警方，如果需要，则通知警方，如果不需要，则主人可以使用自己手上的智能终端，控制命令家中的主机，命令家中的传感器继续正常的工作。 3. 3 视频录制模块 视频录制模块最重要的目的是实时记录家里的影像信息，作为视频数据保存在计算机的存储器中，这样能够方便主人在紧急情况下或者发生盗窃等特殊事件以后，作为警方侦查的 依据。 视频录制的基本结构主要有：一台或几台像素较高的 CMOS 摄像头，摄像头自带的红外传感器，摄像头电机驱动板块，计算机及存储设备。 在整个工作的环境中，摄像头会不间断的对房间内的环境进行摄像，摄像的数据通过数据线保存在计算的硬盘存储器中。 当有不明物体非法侵入到房间时，摄像头自带的红外传感器，能够自动识别侵入物体的方位，通过处理器结合房间的大小、高低、远近等数据进行处理，驱动摄像头电机驱动模块改变摄像头的角度，使得摄像头的镜头不断地跟踪不明侵入物体，实现实时的记录。 本试验中采用的是： 红外式跟踪球形摄像机。 名称：红外式跟踪球形摄像机 （图 ） 图 KRTI1801SL 红外式跟踪球形摄像机 基 于 物 联 网 的 平 安 家 居 系 统 第 17 页 型号： KRTI1801SL  OSD 中英文菜单，内置国标一二级汉字库（ GB2312）。  跟踪速度、灵敏度、区域范围、目标放大倍数、目标丢失后动作等参数可设；  定时自动激活功能，可设定和调用预置点、花样扫描、区域扫描和显示区域等。  一。