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富的積累,人們對家居安全也有了更高的要求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部署大量廉價傳感器節(jié)點的方式感知監(jiān)測對象的變化并傳輸?shù)接脩?能夠為用戶決策提供數(shù)據(jù)支持。本文以家居安防為目標(biāo),利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù),設(shè)計了一種智能家居安防系統(tǒng),以實現(xiàn)家居環(huán)境數(shù)據(jù)的自動監(jiān)測和處理。具體工作內(nèi)容分為以下四個部分：(1)基于6LoWPAN協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。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。然后基于Contiki操作系統(tǒng)對6Lo WPAN傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、管理以及任務(wù)調(diào)度進行設(shè)計。最后結(jié)合溫度、濕度、氣體以及熱釋電紅外等傳感器實現(xiàn)對家居環(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)議實現(xiàn)。無線傳感器網(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。通過設(shè)置Contiki事件觸發(fā),節(jié)點經(jīng)MQTT主動向服務(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)合機器人和網(wǎng)絡(luò)攝像機技術(shù)的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。為提高視頻監(jiān)控的靈活性,利用網(wǎng)絡(luò)攝像機和機器人技術(shù)實現(xiàn)移動視頻監(jiān)控。系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)攝像機為硬件基礎(chǔ),將六足機器人作為載體,以STM32F401作為主控制器,結(jié)合ESP8266為核心的WiFi模組實現(xiàn)視頻監(jiān)控的遠(yuǎn)程訪問和控制,使用戶能夠在單攝像頭情況下實現(xiàn)對家居環(huán)境的監(jiān)控,較好地保護了用戶隱私,并節(jié)約了成本。(4)基于Linux、Android及.NET平臺的用戶終端設(shè)計。為實現(xiàn)對安防系統(tǒng)的靈活訪問及控制,設(shè)計了基于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為平臺設(shè)計了基于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。基于.NET架構(gòu),利用C#和WPF技術(shù)設(shè)計了Windows平臺下的MQTT訂閱端,用于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和通信測試。通過Android平臺設(shè)計的用戶應(yīng)用程序結(jié)合云服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)對安防系統(tǒng)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、家居環(huán)境監(jiān)測、報警等功能。在完成系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上,對各組成模塊進行測試。分別對傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理等各個部分的功能進行驗證,并模擬常見家居事故對安防系統(tǒng)進行整體的運行測試。測試結(jié)果表明,系統(tǒng)運行良好,在功能上達(dá)到了設(shè)計目標(biāo),能夠為人身和財產(chǎn)安全提供保障�；�6LoWPAN技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與ZigBee對比降低了系統(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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)計原則16-17
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案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44-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 4 移動視頻監(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65-68
• 4.3 移動監(jiān)控功能實現(xiàn)68-75
• 4.3.1 機器人步態(tài)規(guī)劃68-69
• 4.3.2 監(jiān)控設(shè)備軟件設(shè)計69-71
• 4.3.3 用戶應(yīng)用程序設(shè)計71-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 5 系統(tǒng)測試及分析76-84
• 5.1 單元測試76-80
• 5.1.1 射頻傳輸測試76-78
• 5.1.2 數(shù)據(jù)傳輸測試78-79
• 5.1.3 網(wǎng)絡(luò)流量測試79-80
• 5.2 環(huán)境測試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
• 參與的科研項目和獲獎情況92-94

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