摘 要 近幾年來，人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，使人們對(duì)家居環(huán)境的安全意識(shí)顯著增強(qiáng)，以往的防盜門等安防手段已經(jīng)難以滿足人們對(duì)家居環(huán)境的安全要求，這也使越來越多的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于異常情況的應(yīng)對(duì)能力較弱，因此必須要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。為此，本文提出一種基于嵌入式開發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架開展了深入的研究與探討。

【關(guān)鍵詞】嵌入式 智能家居 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)框架

1 基于嵌入式開發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本文所設(shè)計(jì)的基于嵌入式開發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，主要由三個(gè)部分組成，分別是視頻監(jiān)控端、服務(wù)器網(wǎng)關(guān)與智能家居設(shè)備。視頻監(jiān)控端由攝像頭和嵌入式系統(tǒng)共同組成，嵌入式系統(tǒng)中配置有嵌入式開發(fā)板，嵌入式開發(fā)板中的ZigBee無線模塊能夠?qū)崿F(xiàn)家居環(huán)境中所有智能家電的組網(wǎng)，以便于用戶能夠隨時(shí)對(duì)家居環(huán)境中的所有智能家電狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握。此外，通過程序的編寫能夠使嵌入式系統(tǒng)對(duì)收集到的視頻圖像進(jìn)行智能化判斷，從而確保了系統(tǒng)能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進(jìn)行快速及時(shí)的應(yīng)對(duì)。家庭服務(wù)器網(wǎng)關(guān)為PC機(jī)，用戶能夠通過智能終端對(duì)Internet進(jìn)行訪問，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。智能家居中的智能家電含有ZigBee無線模塊，該模塊能夠自動(dòng)對(duì)家庭局域網(wǎng)的ZigBee協(xié)調(diào)器進(jìn)行搜索，而ZigBee則是被嵌入到嵌入式開發(fā)板內(nèi)，進(jìn)而完成系統(tǒng)在局域網(wǎng)中對(duì)家電的監(jiān)控。

2 基于嵌入式開發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件框架設(shè)計(jì)

2.1 嵌入式開發(fā)板設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)是以ARM11作為內(nèi)核的，該內(nèi)核最高主頻能夠達(dá)到800兆赫茲，該嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架中含有S3C6410型32位微型處理芯片、電源管理單元、USB接口、WiFi無線模塊、32位DDR、外圍硬件晶振單元、UART接口、以太網(wǎng)芯片、ZigBee無線模塊、NAN-AFLASH等。嵌入式系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)是電源管理、32位DDR、S3C6410芯片、晶振單元、NAN-AFLASH，這些硬件分別被集成到嵌入式開發(fā)板中，ZigBee無線模塊與UART接口相連，計(jì)算機(jī)能夠通過USB與嵌入式系統(tǒng)相連，并對(duì)嵌入式開發(fā)板進(jìn)行配置與調(diào)試，ZigBee無線模塊能夠?qū)崿F(xiàn)ZigBee無線局域網(wǎng)的組建，可以根據(jù)用戶需要對(duì)多個(gè)局域網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置，并在各個(gè)局域網(wǎng)中的ZigBee協(xié)調(diào)器中對(duì)信道與panID進(jìn)行不同設(shè)置即可。多個(gè)局域網(wǎng)通夠通過嵌入式開發(fā)板中的網(wǎng)關(guān)與以太網(wǎng)接口進(jìn)行有線網(wǎng)絡(luò)組建，以便于數(shù)據(jù)備份，并可利用Wi-Fi實(shí)現(xiàn)短距離的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)智能家居系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)環(huán)境存在異常時(shí)，便會(huì)通過GPRS模塊進(jìn)行報(bào)警和用戶通知。該系統(tǒng)具備驗(yàn)證功能，其嵌入式開發(fā)板采用REAL6410，該開發(fā)板的外接接口較多，但其體積較大，這也使其在系統(tǒng)中安裝會(huì)對(duì)美觀造成一定的影響。因此，為了解決上述問題，可以通過開發(fā)板定制來減小體積，提升系統(tǒng)美觀性與實(shí)用性。

2.2 攝像頭

攝像頭建議采用紅外線攝像頭，并內(nèi)置OV9650芯片，并在攝像頭中安裝M23F紅外線反射模塊，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的有效監(jiān)控。在嵌入式開發(fā)板中，為了使開發(fā)板與紅外線攝像頭相連，應(yīng)在開發(fā)板中設(shè)有SAA7113解碼芯片，并通過Camera接口與紅外線攝像頭實(shí)現(xiàn)連接。

2.3 GPRS通訊模塊和ZigBEE無線模塊

在該視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，ZigBee無線模塊內(nèi)部設(shè)有CC2530F256RHAR射頻芯片，ZigBee無線模塊和開發(fā)板的連接是通過UART3接口相連的，并采用了Z-Stack協(xié)議棧。對(duì)于系統(tǒng)的無線通信功能來說，市面上的無線通信模塊有很多種，但根據(jù)這些無線通信模塊的功耗、性能等各個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，最終選取了MC35i無線通信模塊，該模塊兼容GSM/GPRS雙模通信，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單且功能強(qiáng)大，內(nèi)部包含有大量的AT指令集，MC35i無線通信模塊與嵌入式開發(fā)板是利用RS232串口進(jìn)行連接的。

3 基于嵌入式開發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件框架設(shè)計(jì)

基于嵌入式開發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件框架設(shè)計(jì)中，其嵌入式內(nèi)核為s3c-linux-2.6.28.4，該系統(tǒng)的文件系統(tǒng)采用了ubifs，在對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)IP地址進(jìn)行設(shè)置完畢以后，采用arm-linux-gcc-4.4.3tgz交叉式編譯工具，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)內(nèi)核的編譯，并將編譯后的驅(qū)動(dòng)程序燒寫到嵌入式開發(fā)板當(dāng)中。該系統(tǒng)應(yīng)用了嵌入式ARM開發(fā)板，該開發(fā)板的通信功能是通過服務(wù)器網(wǎng)關(guān)和TCP/IP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的，在服務(wù)器網(wǎng)關(guān)中所使用的操作系統(tǒng)為Red Hat Linux9，該系統(tǒng)的網(wǎng)站采用Html關(guān)鍵技術(shù)，并利用Socket套接字來構(gòu)建視頻圖像的傳輸協(xié)議?；谇度胧介_發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)聽端為服務(wù)器網(wǎng)關(guān)，發(fā)話端為嵌入式ARM開發(fā)板，并利用UDP方式來實(shí)現(xiàn)通信，并將攝像頭所收集的相關(guān)視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到系統(tǒng)服務(wù)器當(dāng)中。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)現(xiàn)階段的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)所存在的問題進(jìn)行調(diào)研，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對(duì)智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)進(jìn)行了充分考慮，以此設(shè)計(jì)出一款基于嵌入式開發(fā)板的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心芯片為S3C6410，并綜合應(yīng)用了Wi-Fi無線通信技術(shù)、GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻采集與處理技術(shù)、ZigBee技術(shù)等，以此實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)對(duì)智能家居環(huán)境的智能化實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高系統(tǒng)對(duì)異常情況的響應(yīng)速度與應(yīng)對(duì)能力。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

李想（1997-），男，山東省菏澤市人。大學(xué)本科生。研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)。

作者單位

東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 黑龍江省哈爾濱市 150036