基于lora技术的家庭物联网安防系统设计

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1、基于LoRa技术的家庭物联网安防系统设计　　在当今智慧互联的时代，智能化的家庭安防报警系统能帮助人们自动化的预警家庭安全状况，稳定高效地保护家庭的隐私安全、人身安全、财产安全，可以说智能家庭物联网是每个家庭都需要的。而本系统中我们采用了Arduino开发平台与LoRa通讯技术，前者具有跨平台、编程简单、开放的优点，后者具有远距离、低功耗、抗干扰、高穿透的特性，采用它们设计实现物联网家庭安防系统，最终系统达到了层次化、分布式的良好结构目标，而且操作简单，满足正常家庭需要，同时为未来家庭互联、接轨城市物联网，建设智慧城市做好铺垫。　　【关键词】LoRa

2、物联网Arduino　　随着新的物联网通讯标准的发布，基于低功耗广域网（LPWAN）的智能系统产品不断出现。目前LPWAN中代表性的LoRa技术具有功耗低、覆盖广、穿透性强的特点，在国内外已被运用到了很多应用场景中，如水运定位、路灯监测、停车位监测等。随着国家智慧城市的广泛推进，家庭物联网与城市物联网的接轨也势必走向现实。为与未来的技术发展趋势相适应，LoRa这一家庭城市均可使用的通信方式被我??运用到了家庭物联网安防系统设计之中，作为家庭物联网的核心通信方式。　　不仅如此，当今家庭物联网多是闭源、单一的，不易进行拓展升级开发，而且容易出现信息安全

3、问题，不能有效防护使用者的隐私安全。整个系统大多也不够层次化、系统化，鲁棒性不足，而我们的设计很好的解决了这些问题。在开源开放的同时，注重用户隐私安全，对系统进行了信息安全保密加固，使其实现层次化管理，分布式收集分析，可视化操作，实现了系统化、高效化、便捷化。　　1报警系统的总体结构　　本家庭物联网安防系统由四个层次、五个部分组成。系统结构图如图1所示。　　最底层是各个传感器，包括红外传感器、超声波传感器、瓦斯传感器、有害气体传感器、激光传感器、火焰传感器、视频探头等。这些传感器收集家庭中的各种安全状况信息。然后通过串口通信将信息传送给上一层，即家

4、庭终端。家庭终端我们采用基于Arduino的开发板。家庭终端负责初步处理传感器接收到的信息，然后将加工处理过的信息再传送给上一层，即家庭服务器。家庭终端与家庭服务器之间通信我们采用LoRa技术来完成。家庭服务器我们使用的是树莓派，它负责将信息进一步处理整合并备份然后将整合解析出来的结果发送给云端服务器，而且视频设备就通过usb接口与树莓派直接连通。家庭服务器所做的信息备份也方便了日后查询。可以说家庭服务器不仅是整个物联网系统的内核心，也是整个家庭内部物联网系统与外部物联网系统的信息纽带。　　本物联网安防系统的最高层，就是云端服务器和使用者手中的手机

5、移动终端两个部分。云服务器上运作着基于MVC架构的控制整个系统的物联网管理系统。这个系统把底层收集的数据先进行智能化分析然后再可视化呈现，最终使用者可直观的了解家庭安全信息，直接便捷的控制家庭物联网系统。而使用者手中的手机终端的功能就是进入云端系统的移动版进行整体管理，做到管理便捷化，云端系统也会实时地将家庭报警信息推送至手机终端，做到可交互。　　2系统硬件设计　　2.1家庭服务器设备　　家庭服务器基于的是树莓派3B+开发板，使用开发板作为服务器而没有使用服务器级计算机是为了满足物联网低功耗、体型小的要求，而且树莓派作为基于ARM的微型开发板，具有

6、很强的运算处理能力，且支持USB、串口、HDMI、无线Wi-Fi、LAN等多种输入输出方式。能满足视频录像的图形处理要求，又能满足高速接入互联网的要求。同时它的多接口可以使其具有丰富的拓展性，甚至可以集群化，达到更高的处理能力。　　我们通过Wi-Fi的方式使其接入互联网，以使其能将信息提交至云端服务器。LoRa模块接入树莓派的串口，实现串口通信。　　2.2家庭终端设备　　家庭终端设备选用Arduino开发板，Arduino是近年来在国内外很受欢迎的一种开发板，它具有以下几个优点。　　2.2.1跨平台　　ArduinoIDE可以在Windows、Ma

7、cintoshOSX、Linux三大主流操作系统上运行，而其他的大多数控制器只能在Windows上开发。　　2.2.2编程简单　　ArduinoIDE基于processingIDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发，是对avr-gcc库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后就可以快速的进行开发。　　2.2.3开放　　Arduino秉承开源精神，其硬件原理图、电路图、IDE开发环境及核心库文件都是开源的，这样既保证了Arduino的稳定安全、更使其具有极大的拓展性，满足未

8、来更加开放开发的需要。　　以上几个特性使其可以很好地满足本物联网系统的开发需要。Arduino有一系列的开发板，我们使用的