本文關(guān)鍵詞：基于WSN的家居安防系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 6LoWPAN 視頻監(jiān)控 家居安防

【摘要】：隨著生活水平的不斷提高和財(cái)富的積累,人們對(duì)家居安全也有了更高的要求。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部署大量廉價(jià)傳感器節(jié)點(diǎn)的方式感知監(jiān)測(cè)對(duì)象的變化并傳輸?shù)接脩?能夠?yàn)橛脩魶Q策提供數(shù)據(jù)支持。本文以家居安防為目標(biāo),利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),設(shè)計(jì)了一種智能家居安防系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境數(shù)據(jù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和處理。具體工作內(nèi)容分為以下四個(gè)部分：(1)基于6LoWPAN協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。首先采用TI公司的Tiva C系列微控制器,結(jié)合多種輸入輸出設(shè)備構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件平臺(tái)。然后基于Contiki操作系統(tǒng)對(duì)6Lo WPAN傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、管理以及任務(wù)調(diào)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后結(jié)合溫度、濕度、氣體以及熱釋電紅外等傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)家居環(huán)境數(shù)據(jù)采集、處理及傳輸。(2)基于MQTT的6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議實(shí)現(xiàn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低功耗、低速率特性,MQTT協(xié)議利用發(fā)布／訂閱模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸能夠解除傳感器網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的耦合,有效降低傳感器網(wǎng)絡(luò)流量和功耗。通過(guò)設(shè)置Contiki事件觸發(fā),節(jié)點(diǎn)經(jīng)MQTT主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送傳感器數(shù)據(jù),避免用戶發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息造成的網(wǎng)絡(luò)流量,可提高傳感器網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和使用壽命。(3)結(jié)合機(jī)器人和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)技術(shù)的移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為提高視頻監(jiān)控的靈活性,利用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)視頻監(jiān)控。系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為硬件基礎(chǔ),將六足機(jī)器人作為載體,以STM32F401作為主控制器,結(jié)合ESP8266為核心的WiFi模組實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制,使用戶能夠在單攝像頭情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)家居環(huán)境的監(jiān)控,較好地保護(hù)了用戶隱私,并節(jié)約了成本。(4)基于Linux、Android及.NET平臺(tái)的用戶終端設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)安防系統(tǒng)的靈活訪問(wèn)及控制,設(shè)計(jì)了基于Linux、Adroid和.NET框架的用戶應(yīng)用程序。系統(tǒng)選用Raspberry Pi硬件作為代理服務(wù)器,以Linux為平臺(tái)設(shè)計(jì)了基于mosquitto的MQTT代理服務(wù)器,用于接收、處理并顯示傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),能夠有效降低系統(tǒng)成本,并利用云服務(wù)器技術(shù),將傳感器數(shù)據(jù)由Espressif云服務(wù)器發(fā)送給用戶�；�.NET架構(gòu),利用C#和WPF技術(shù)設(shè)計(jì)了Windows平臺(tái)下的MQTT訂閱端,用于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和通信測(cè)試。通過(guò)Android平臺(tái)設(shè)計(jì)的用戶應(yīng)用程序結(jié)合云服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)安防系統(tǒng)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、家居環(huán)境監(jiān)測(cè)、報(bào)警等功能。在完成系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)各組成模塊進(jìn)行測(cè)試。分別對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理等各個(gè)部分的功能進(jìn)行驗(yàn)證,并模擬常見(jiàn)家居事故對(duì)安防系統(tǒng)進(jìn)行整體的運(yùn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)運(yùn)行良好,在功能上達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo),能夠?yàn)槿松砗拓?cái)產(chǎn)安全提供保障。基于6LoWPAN技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與ZigBee對(duì)比降低了系統(tǒng)復(fù)雜度并提高了穩(wěn)定性,保證了系統(tǒng)方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 6LoWPAN 視頻監(jiān)控 家居安防
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題的背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 應(yīng)用發(fā)展概述11-12
• 1.2.2 技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文主要工作13-16
• 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)16-28
• 2.1 系統(tǒng)需求分析16-17
• 2.1.1 功能需求16
• 2.1.2 設(shè)計(jì)原則16-17
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案17-22
• 2.2.1 系統(tǒng)方案論證17-20
• 2.2.2 系統(tǒng)總體方案20-22
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)22-27
• 2.3.1 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)22-23
• 2.3.2 6LoWPAN技術(shù)23-24
• 2.3.3 發(fā)布訂閱模型及MQTT協(xié)議24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警28-64
• 3.1 事故預(yù)警策略28-33
• 3.1.1 單參數(shù)事故預(yù)警29-30
• 3.1.2 多參數(shù)事故預(yù)警30-33
• 3.2 硬件選型及設(shè)計(jì)33-41
• 3.2.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件33-40
• 3.2.2 代理服務(wù)器硬件40-41
• 3.3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)41-62
• 3.3.1 開發(fā)環(huán)境搭建43-44
• 3.3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 4 移動(dòng)視頻監(jiān)控64-76
• 4.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)64-65
• 4.2 硬件組成及設(shè)計(jì)65-68
• 4.3 移動(dòng)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)68-75
• 4.3.1 機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃68-69
• 4.3.2 監(jiān)控設(shè)備軟件設(shè)計(jì)69-71
• 4.3.3 用戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì)71-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 5 系統(tǒng)測(cè)試及分析76-84
• 5.1 單元測(cè)試76-80
• 5.1.1 射頻傳輸測(cè)試76-78
• 5.1.2 數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試78-79
• 5.1.3 網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)試79-80
• 5.2 環(huán)境測(cè)試80-81
• 5.3 系統(tǒng)安全性分析81-82
• 5.4 本章小結(jié)82-84
• 6 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 工作總結(jié)84-85
• 6.2 展望85-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄92
• 參與的科研項(xiàng)目和獲獎(jiǎng)情況92-94

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