基于web的智能家居远程监控系统

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1、答辩人：****专业：控制科学与工程指导教师:****教授智能家居远程监控系统的研究与设计2目录研究背景12研究内容系统架构设计4系统软件和硬件设计总结35现状分析成本高可扩展性差标准不统一虽然目前市面上存在很多关于智能家居监控的解决方案，但没有一种通用、标准、灵活、先进的远程控制手段。传统家具设备控制系统配置和管理复杂；资源不能自组织和协同工作；系统硬件、软件升级和功能扩展。传统的智能家居监控系统须根据不同用户需求，开发不同硬件和软件，成本较高。4目录研究背景12研究内容系统架构设计4系统软件和硬件设计总结355

2、研究内容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。研究提出智能家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目录研究背景与意义12研究内容远程监控系统架构设计4系统软件和硬件设计总结35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

3、央服务器、网络控制器、传感器终端和控制终端。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、主处理器、无线通信模块、家居设备和其他模块构成，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

4、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*显示用户界面、收集用户触发事件用户请求的传输通道用户请求的业务逻辑处理，向用户返回响应结果存储设备数据、系统运行数据等12目录研究背景与意义12研究内容远程监控系统架构设计4系统软件和硬件

5、设计总结3513硬件详细设计*主要包括接口电路、无线通信电路和终端节点电路三个部分: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2V～3.3V表示逻辑1，0V～0.4V表示逻辑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4.3RS232串行通信接口电路USB端口电路USB

6、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4.4CP2102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4.5CC2591与CC253

7、0连接电路图家居设备控制软件实现用户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。智能网关智能家庭网关通过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。无线传感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

8、序图5.6家居设备查询模块程序实现流程图21目录研究背景与意义12研究内容系统架构设计4系统软件和硬件设计总结3522遇到的问题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。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