基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統的設計框架

摘 要 近幾年來，人工智能技術的不斷發展，使人們對家居環境的安全意識顯著增強，以往的防盜門等安防手段已經難以滿足人們對家居環境的安全要求，這也使越來越多的智能家居視頻監控系統得到了廣泛的應用。但由于傳統的視頻監控系統對于異常情況的應對能力較弱，因此必須要對其進行相應改進。為此，本文提出一種基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統，并對該系統的設計框架開展了深入的研究與探討。

【關鍵詞】嵌入式 智能家居 視頻監控系統 設計框架

1 基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統總體設計方案

本文所設計的基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統中，主要由三個部分組成，分別是視頻監控端、服務器網關與智能家居設備。視頻監控端由攝像頭和嵌入式系統共同組成，嵌入式系統中配置有嵌入式開發板，嵌入式開發板中的ZigBee無線模塊能夠實現家居環境中所有智能家電的組網，以便于用戶能夠隨時對家居環境中的所有智能家電狀況進行實時掌握。此外，通過程序的編寫能夠使嵌入式系統對收集到的視頻圖像進行智能化判斷，從而確保了系統能夠對異常情況進行快速及時的應對。家庭服務器網關為PC機，用戶能夠通過智能終端對Internet進行訪問，從而實現對家庭狀況的遠程監控。智能家居中的智能家電含有ZigBee無線模塊，該模塊能夠自動對家庭局域網的ZigBee協調器進行搜索，而ZigBee則是被嵌入到嵌入式開發板內，進而完成系統在局域網中對家電的監控。

2 基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統硬件框架設計

2.1 嵌入式開發板設計

在系統中，嵌入式系統是以ARM11作為內核的，該內核最高主頻能夠達到800兆赫茲，該嵌入式系統的設計框架中含有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、以太網芯片、ZigBee無線模塊、NAN-AFLASH等。嵌入式系統的硬件基礎是電源管理、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板中，ZigBee無線模塊與UART接口相連，計算機能夠通過USB與嵌入式系統相連，并對嵌入式開發板進行配置與調試，ZigBee無線模塊能夠實現ZigBee無線局域網的組建，可以根據用戶需要對多個局域網進行設置，并在各個局域網中的ZigBee協調器中對信道與panID進行不同設置即可。多個局域網通夠通過嵌入式開發板中的網關與以太網接口進行有線網絡組建，以便于數據備份，并可利用Wi-Fi實現短距離的數據傳輸，當智能家居系統發現環境存在異常時，便會通過GPRS模塊進行報警和用戶通知。該系統具備驗證功能，其嵌入式開發板采用REAL6410，該開發板的外接接口較多，但其體積較大，這也使其在系統中安裝會對美觀造成一定的影響。因此，為了解決上述問題，可以通過開發板定制來減小體積，提升系統美觀性與實用性。

2.2 攝像頭

攝像頭建議采用紅外線攝像頭，并內置OV9650芯片，并在攝像頭中安裝M23F紅外線反射模塊，這樣能夠實現對運動物體的有效監控。在嵌入式開發板中，為了使開發板與紅外線攝像頭相連，應在開發板中設有SAA7113解碼芯片，并通過Camera接口與紅外線攝像頭實現連接。

2.3 GPRS通訊模塊和ZigBEE無線模塊

在該視頻監控系統中，ZigBee無線模塊內部設有CC2530F256RHAR射頻芯片，ZigBee無線模塊和開發板的連接是通過UART3接口相連的，并采用了Z-Stack協議棧。對于系統的無線通信功能來說，市面上的無線通信模塊有很多種，但根據這些無線通信模塊的功耗、性能等各個方面進行綜合考慮，最終選取了MC35i無線通信模塊，該模塊兼容GSM/GPRS雙模通信，其內部結構緊湊、操作簡單且功能強大，內部包含有大量的AT指令集，MC35i無線通信模塊與嵌入式開發板是利用RS232串口進行連接的。

3 基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統的軟件框架設計

基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統的軟件框架設計中，其嵌入式內核為s3c-linux-2.6.28.4，該系統的文件系統采用了ubifs，在對系統的網絡IP地址進行設置完畢以后，采用arm-linux-gcc-4.4.3tgz交叉式編譯工具，能夠實現對內核的編譯，并將編譯后的驅動程序燒寫到嵌入式開發板當中。該系統應用了嵌入式ARM開發板，該開發板的通信功能是通過服務器網關和TCP/IP協議來實現的，在服務器網關中所使用的操作系統為Red Hat Linux9，該系統的網站采用Html關鍵技術，并利用Socket套接字來構建視頻圖像的傳輸協議。基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統的監聽端為服務器網關，發話端為嵌入式ARM開發板，并利用UDP方式來實現通信，并將攝像頭所收集的相關視頻數據存儲到系統服務器當中。

4 結語

本文通過對現階段的智能家居視頻監控系統所存在的問題進行調研，并在系統設計過程中對智能家居監控系統的要求與特點進行了充分考慮，以此設計出一款基于嵌入式開發板的智能家居視頻監控系統，該系統的核心芯片為S3C6410，并綜合應用了Wi-Fi無線通信技術、GPRS網絡技術、視頻采集與處理技術、ZigBee技術等，以此實現該系統對智能家居環境的智能化實時監控，提高系統對異常情況的響應速度與應對能力。

參考文獻

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作者簡介

李想（1997-），男，山東省菏澤市人。大學本科生。研究方向為物聯網。

作者單位

東北農業大學 黑龍江省哈爾濱市 150036