基于ZigBee的智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于ZigBee的智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：李婷婷申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：閔華松20100507武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文摘要第頁(yè)隨著人們生活水平的提高，居民在住宅環(huán)境、住宅服務(wù)等方面也有了新的要求與期待，智能小區(qū)的概念隨之發(fā)展而來(lái)。智能小區(qū)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)等現(xiàn)代高科技的結(jié)晶，能夠?yàn)樽?hù)提供更舒適、更安全、更方便的環(huán)境與服務(wù)水準(zhǔn)。本文以智能小區(qū)為應(yīng)用背景，旨在設(shè)計(jì)基于廬的智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)影響智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)性能的路由協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，以期能夠在智能小區(qū)應(yīng)用中有更好的表現(xiàn)。本文介紹了智能小區(qū)的研究背景以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)

2、了智能小區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)；提出了智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，分別對(duì)家庭子系統(tǒng)以及攝像子系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件架構(gòu)進(jìn)行了分析，介紹了硬件設(shè)備的特性，描述了智能小區(qū)中各類(lèi)軟件的功能；對(duì)智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)做出了分析，對(duì)本文系統(tǒng)所涉及到的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的流程解釋以及功能實(shí)現(xiàn)的分析。本文針對(duì)智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提出了改善傳感網(wǎng)絡(luò)性能的路由協(xié)議多徑分級(jí)定向擴(kuò)散路由協(xié)議（觸酣觚）。此協(xié)議以定向擴(kuò)散協(xié)議為研究基礎(chǔ)，融合了多路徑協(xié)議的路由優(yōu)勢(shì)，采用了基于多路徑路由的傳輸機(jī)制；采用了基于延時(shí)評(píng)估的探測(cè)包傳輸機(jī)制：采用了路徑以及數(shù)據(jù)分級(jí)處理的選擇性傳送機(jī)制，更加適合智能小區(qū)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的

3、應(yīng)用需求。本文以為仿真開(kāi)發(fā)工具，對(duì)多徑分級(jí)定向擴(kuò)散路由協(xié)議進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，仿真結(jié)果表明：多徑分級(jí)定向擴(kuò)散協(xié)議能夠優(yōu)化智能小區(qū)傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲，減小節(jié)點(diǎn)的能量消耗，改善智能小區(qū)傳感網(wǎng)絡(luò)的分組接收率。關(guān)鍵詞：智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)；多徑分級(jí)定向擴(kuò)散路由協(xié)議；第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文，、，也，；，：，武漢科技大學(xué)也研究生學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除了文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容或?qū)俸献餮芯抗餐瓿傻墓ぷ魍?，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。，一申請(qǐng)學(xué)位

4、論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。論文作者簽名：絲日期：汐落研究生學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)聲明本論文的研究成果歸武漢科技大學(xué)所有，其研究?jī)?nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解武漢科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(mén)（按照武漢科技大學(xué)關(guān)于研究生學(xué)位論文收錄工作的規(guī)定執(zhí)行）送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱，同意學(xué)校將本論文的全部或部分內(nèi)容編入學(xué)校認(rèn)可的國(guó)家相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和對(duì)外服務(wù)。論文作者簽名：夔竺指導(dǎo)教師簽名：麈絲竺日武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)第一章緒論研究背景隨著房地產(chǎn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的小區(qū)建筑拔地而起。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域各種高新技術(shù)

5、的發(fā)展以及人們生活水平的提高，使得住戶(hù)對(duì)于居住環(huán)境也有了更高的要求與期望。將各種高新計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于智能小區(qū)的建設(shè)中，提高小區(qū)的居住舒適度，建設(shè)新型智能小區(qū)是未來(lái)必然的發(fā)展趨勢(shì)。老型的住宅小區(qū)對(duì)于智能化的普及程度還不高，主要是由攝像機(jī)和監(jiān)視器構(gòu)成的一套監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于智能化的功能設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。老型住宅小區(qū)的主要功能是實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)關(guān)鍵區(qū)域的視頻監(jiān)控以及單元入口的門(mén)禁管理，對(duì)于小區(qū)內(nèi)住戶(hù)的安全監(jiān)控并沒(méi)有整合到整個(gè)智能小區(qū)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)之中。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、偷盜等突發(fā)事件，若小區(qū)管理人員沒(méi)有及時(shí)覺(jué)察處理會(huì)帶來(lái)巨大損失。新型智能小區(qū)需要能夠滿(mǎn)足遠(yuǎn)程監(jiān)控、多級(jí)聯(lián)網(wǎng)、安全報(bào)警、小區(qū)設(shè)施管理等多種功能【】。智能小區(qū)是在

6、智能家居的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)的，相對(duì)于智能家居而言，其所覆蓋的地理范圍更大，所提供的服務(wù)更為復(fù)雜，對(duì)技術(shù)的要求更高，布局也更加龐大【】。當(dāng)前并沒(méi)有對(duì)于智能小區(qū)較為精準(zhǔn)的定義，不同的用戶(hù)所要求提供的服務(wù)也有所差別。然而智能小區(qū)與住戶(hù)之間需要具有較強(qiáng)的交互性，必須能夠?qū)崟r(shí)的感應(yīng)環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)以及環(huán)境狀態(tài)的改變，并正確的進(jìn)行環(huán)境狀態(tài)的判斷，為小區(qū)住戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的智能服務(wù)。智能小區(qū)的分類(lèi)在有線智能小區(qū)系統(tǒng)中，大多是基于硬盤(pán)錄像機(jī)的半數(shù)字化解決方案，需要在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行大量的工程布線，小區(qū)周?chē)残枰贾么罅康囊曨l線、控制線、信號(hào)線等。硬盤(pán)錄像機(jī)解決方案適用于拓?fù)涿娣e較小的區(qū)域，并不能滿(mǎn)足智能小區(qū)的鋪設(shè)范臥。如果

7、硬盤(pán)錄像機(jī)所擔(dān)任的角色為整個(gè)小區(qū)的監(jiān)控核心，一旦硬盤(pán)錄像機(jī)發(fā)生故障，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)小區(qū)范圍內(nèi)的監(jiān)控失效，造成巨大損失。采取有線方式的智能小區(qū)系統(tǒng)，需要在小區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行大量的布線，復(fù)雜的布線會(huì)致使安全隱患的增加，同時(shí)影響小區(qū)內(nèi)的環(huán)境美觀，對(duì)于有線鋪設(shè)系統(tǒng)的維護(hù)困難也隨之增加。在無(wú)線智能小區(qū)系統(tǒng)中，智能化、集成化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)【】。在新型無(wú)線智能小區(qū)系統(tǒng)中，監(jiān)控功能只是新型小區(qū)的主要功能需求之一，需要將小區(qū)范圍內(nèi)的聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控、報(bào)警，以及其他系統(tǒng)的互動(dòng)等功能集成，進(jìn)行綜合管理。采取無(wú)線方式的智能小區(qū)系統(tǒng)避免了各類(lèi)設(shè)備的復(fù)雜布線，各功能模塊一次性安裝，簡(jiǎn)潔美觀，同時(shí)減少了智能小區(qū)的維護(hù)

8、成本。然而在無(wú)線智能小區(qū)系統(tǒng)中，所涉及的技術(shù)更多更復(fù)雜，要求也更高。在有線系統(tǒng)與無(wú)線系統(tǒng)相結(jié)合的智能小區(qū)系統(tǒng)中，需要同時(shí)顧及到智能小區(qū)對(duì)于有線設(shè)備與無(wú)線設(shè)備的安裝條件以及技術(shù)需求。對(duì)于部分無(wú)線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜或者成本較高的功能，采用有線方式進(jìn)行替換，對(duì)于部分無(wú)線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方便并且性能優(yōu)異的功能，則采第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文用無(wú)線的方式來(lái)完成服務(wù)，還需要將有線模塊以及無(wú)線模塊整合在起，協(xié)作實(shí)現(xiàn)智能小區(qū)內(nèi)的各個(gè)服務(wù)功能，為住戶(hù)提供舒適的居住環(huán)境。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r在國(guó)外，智能小區(qū)發(fā)展的較早，最早在美國(guó)出現(xiàn)了智能住宅的概念。年由美國(guó)的斯坦福研究所提出，將建筑物內(nèi)的家用電器等設(shè)備的控制線統(tǒng)一

9、成家庭總線，是智能小區(qū)的雛形【。在二十世紀(jì)八十年代，美國(guó)成立了研究協(xié)會(huì)專(zhuān)門(mén)從事智能住宅相關(guān)領(lǐng)域的研究以及家庭電器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定【】。同期美國(guó)的哈特福特市還完成了對(duì)一棟舊式大樓的電梯、照明、防盜、空調(diào)等電器設(shè)備的監(jiān)測(cè)控制，并為用戶(hù)提供各種信息服務(wù)，標(biāo)志著世界第一座智能化大樓的建立【刀。隨著智能住宅概念的逐步普及以及智能住宅應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛的認(rèn)同。歐洲在年把家庭系統(tǒng)集成化的研究制定成一項(xiàng)計(jì)劃，并投入大量的人力物力進(jìn)行研究；德國(guó)也在二十世紀(jì)末由研究會(huì)與眾多公司聯(lián)手合作，在杜伊斯堡大學(xué)內(nèi)建成世界首座實(shí)現(xiàn)完全的網(wǎng)絡(luò)化與電子化，實(shí)現(xiàn)操作通信平臺(tái)統(tǒng)一的樣板智能住宅；日本也在二十世紀(jì)

10、八十年代末提出了家庭總線系統(tǒng)，同時(shí)制定了家庭總線系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并大力推動(dòng)家庭智能化的發(fā)展吲。國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r在國(guó)內(nèi)智能小區(qū)的發(fā)展較晚，直到八十年代中后期智能家居的概念才開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)，并且直到九十年代才開(kāi)始快速發(fā)展【。隨著計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，隨著對(duì)于智能家居以及智能小區(qū)的大力宣揚(yáng)，近十年內(nèi)智能化家居與智能化社區(qū)在我國(guó)得到了空前的發(fā)展。在未來(lái)的十年中，居家環(huán)境的智能化發(fā)展仍然將保持良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭。然而智能家居在國(guó)內(nèi)的研究始終沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并沒(méi)有形成較大的發(fā)展規(guī)模。國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)商要么遵照國(guó)外一些廠商和機(jī)構(gòu)的智能家居開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要么自行根據(jù)具體需求去開(kāi)發(fā)設(shè)備，還沒(méi)有形成行業(yè)性的智能家居規(guī)范或

11、者標(biāo)準(zhǔn)【】。我國(guó)從年月就開(kāi)始出臺(tái)關(guān)于住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程建設(shè)的技術(shù)導(dǎo)則，每隔幾年都會(huì)有更完善的技術(shù)導(dǎo)則出臺(tái)，以規(guī)范國(guó)內(nèi)智能化小區(qū)系統(tǒng)的建設(shè)【¨。智能小區(qū)系統(tǒng)的建設(shè)涉及面廣，需要多個(gè)單位之間互相配合，才能夠保證居住小區(qū)智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)安裝一定的規(guī)章來(lái)逐步實(shí)施。智能小區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)以及各類(lèi)系統(tǒng)集成化的快速發(fā)展，智能家居的應(yīng)用也風(fēng)靡全球，一輪新的發(fā)展高潮居住環(huán)境智能化的發(fā)展趨勢(shì)不可抵擋。智能小區(qū)今后將沿著規(guī)范化、一體化、環(huán)?；?、服務(wù)增值化方向發(fā)展【。（）規(guī)范化我國(guó)在智能住宅領(lǐng)域，產(chǎn)品以及技術(shù)的規(guī)范化方面還存在許多的不足與缺陷，必須制武漢科技大學(xué)碩

12、士畢業(yè)論文定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一國(guó)內(nèi)市場(chǎng)智能住宅產(chǎn)品以及智能系統(tǒng)的規(guī)范，與國(guó)際接軌。（）一體化第頁(yè)在智能小區(qū)的發(fā)展領(lǐng)域，涉及了非常多的各類(lèi)計(jì)算機(jī)高新技術(shù)，也對(duì)應(yīng)著眾多的智能小區(qū)功能模塊。如何將眾多的功能融合在一起，組成性能最優(yōu)的智能小區(qū)一體化控制系統(tǒng)，是智能小區(qū)領(lǐng)域需要重點(diǎn)研究的方面。（）環(huán)?；h(huán)保是整個(gè)人類(lèi)的追求，也是智能小區(qū)系統(tǒng)的主要追求目標(biāo)之一。在智能小區(qū)建設(shè)中，環(huán)保包括了生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、低消耗能量的追求、資源的可持續(xù)利用等等，如何利用有限的小區(qū)資源，來(lái)達(dá)到最大程度的小區(qū)環(huán)?；?，也是將來(lái)的一大研究熱點(diǎn)。（）服務(wù)增值化智能小區(qū)的重要設(shè)計(jì)目標(biāo)就是為居民提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，去除常規(guī)的智能小區(qū)基本服務(wù)以

13、外，如何妥善管理與運(yùn)營(yíng)，給居民提供更加優(yōu)秀的服務(wù)質(zhì)量，提供額外的增值服務(wù)項(xiàng)目也將是未來(lái)智能小區(qū)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。論文的主要工作隨著生活條件的提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)居住環(huán)境提出了更高層次的要求，智能小區(qū)的建設(shè)需求隨之而來(lái)。在智能小區(qū)的建設(shè)中，小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)好壞與性能優(yōu)劣很大程度上影響著小區(qū)的居住舒適度。在智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，本文綜合考慮有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，采取兩種類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式來(lái)設(shè)計(jì)智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)。有線網(wǎng)絡(luò)部分主要負(fù)責(zé)小區(qū)內(nèi)某些公共區(qū)域需要長(zhǎng)時(shí)間不問(wèn)斷采集信息的需求，例如部分重要區(qū)域的全天實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)部分主要負(fù)責(zé)小區(qū)中住戶(hù)的家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)，采

14、用基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)進(jìn)行家庭監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)與監(jiān)控?，F(xiàn)如今，有線網(wǎng)絡(luò)的組建技術(shù)以及有線組網(wǎng)所采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都已經(jīng)相當(dāng)?shù)耐晟疲軌蜻m應(yīng)智能小區(qū)有線網(wǎng)絡(luò)部分的應(yīng)用。在家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的組建以及無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，都與實(shí)際的應(yīng)用背景聯(lián)系緊密，沒(méi)有一種通用的解決方案。本文的主要工作是設(shè)計(jì)適用于智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)功能。由于在智能小區(qū)家庭子系統(tǒng)的監(jiān)控應(yīng)用中，所采用的是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的解決方案，然而無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有一種適合所有應(yīng)用背景的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)的優(yōu)劣直接影響著網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性能、網(wǎng)絡(luò)的生命周期、網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性、網(wǎng)絡(luò)的

15、健壯性等一系列性能。為了滿(mǎn)足當(dāng)前智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)出更合適家庭子系統(tǒng)中無(wú)線傳感應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是本文的又一重要工作。本文通過(guò)分析智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，選取了以數(shù)據(jù)為中心的定向擴(kuò)散路由協(xié)議為研究基礎(chǔ)，結(jié)合多徑路由算法的優(yōu)勢(shì)，提出了一種新的路由算法多徑分級(jí)定向擴(kuò)散路由協(xié)議（）。該算法引入了以延時(shí)估計(jì)為參考的部分信息擴(kuò)散機(jī)制，引入了路徑和信息的分級(jí)處理機(jī)制，大大改善了定向擴(kuò)散協(xié)議的實(shí)時(shí)性以及節(jié)能性，在智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中有著更優(yōu)秀的表現(xiàn)。第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第二章智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)有多種解決方案，主要分為有線方式和無(wú)線方式【”】。在電纜和光纜

16、構(gòu)成的有線網(wǎng)絡(luò)中，各站點(diǎn)不可移動(dòng)，布線安裝工程量大，線路容易損壞，鋪設(shè)專(zhuān)用線路施工耗時(shí)久、難度大；在無(wú)線局域網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)容易增加刪除、無(wú)須布線、安裝周期短、后期維護(hù)也較容易【。在智能小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，對(duì)于小區(qū)整體環(huán)境以及重要地點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需要進(jìn)行二十四小時(shí)的視頻監(jiān)控，由監(jiān)控特點(diǎn)所決定只能采取有源的攝像視頻監(jiān)控模式。對(duì)于小區(qū)住戶(hù)房間的環(huán)境監(jiān)測(cè)，無(wú)需全天的視頻獲取，選用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)很好的選擇。本文選取無(wú)線組網(wǎng)方式應(yīng)用于智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)，將無(wú)線家庭子監(jiān)控系統(tǒng)與有線小區(qū)視頻監(jiān)控融合在一起，以滿(mǎn)足人們對(duì)新型智能小區(qū)的居住要求。智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案針對(duì)現(xiàn)有的智能小區(qū)組網(wǎng)特點(diǎn)以及控制系統(tǒng)的特

17、點(diǎn)，文章提出基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)以及處理平臺(tái)的智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)由家庭子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和總監(jiān)控系統(tǒng)組成（如圖）。小區(qū)是由許多的住戶(hù)組成的，家庭子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集單一住戶(hù)的環(huán)境信息，例如溫度、門(mén)禁、氣體濃度等等，當(dāng)家庭環(huán)境發(fā)生異常變化時(shí)，子系統(tǒng)會(huì)將異常信息發(fā)送到總監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)出報(bào)警信息，以通知監(jiān)控人員和戶(hù)主并做出及時(shí)的處理。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將分散在小區(qū)里的攝像頭所采集的視頻信息發(fā)送到總監(jiān)控系統(tǒng)，方便監(jiān)控人員及時(shí)掌握小區(qū)的環(huán)境和實(shí)際信息。總監(jiān)控系統(tǒng)則負(fù)責(zé)接收來(lái)自家庭子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的信息，并對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理并儲(chǔ)存，如果出現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，以及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)

18、行處理。圖智能小區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文系統(tǒng)硬件第頁(yè)本文中智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其硬件框圖如圖所示。其中主控機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理，通過(guò)局域網(wǎng)與子系統(tǒng)進(jìn)行通訊。攝像監(jiān)控終端和家庭子系統(tǒng)相互獨(dú)立，它們都通過(guò)路由器接入局域網(wǎng)中。蔓圖總體硬件框架家庭子系統(tǒng)家庭子系統(tǒng)主要由傳感網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器兩部分組成，其硬件組成如圖所示。傳感網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)以星型拓?fù)浣M成網(wǎng)絡(luò)，傳感網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行交互，匯聚節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器通過(guò)串口傳輸數(shù)據(jù)，服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)口接入局域網(wǎng)與主控端進(jìn)行通信。田二）龜產(chǎn)二照如廣廣二乞圖家庭子系統(tǒng)硬件框圖網(wǎng)口一傳感節(jié)點(diǎn)在家庭子系

19、統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)中，信息采集節(jié)點(diǎn)以及匯聚節(jié)點(diǎn)都將采用無(wú)源供電的方式，從而大大限制了節(jié)點(diǎn)的能耗標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于傳感節(jié)點(diǎn)而言，傳感器部分以及處理器部分所耗能量不會(huì)太多，擔(dān)任無(wú)線通信任務(wù)的無(wú)線模塊對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的生存周期起著決定性的作用。本文第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文采用芯片來(lái)組建家庭傳感網(wǎng)絡(luò)，此款芯片能耗低，能夠滿(mǎn)足本文中智能小區(qū)的應(yīng)用需求，其硬件結(jié)構(gòu)如圖所示。圖芯片結(jié)構(gòu)芯片在單個(gè)芯片上整合了射頻（）前端、內(nèi)存和微型控制器，很適合電池壽命要求較長(zhǎng)的應(yīng)用【”】。在智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層所采用的是路由協(xié)議，具有全兼容的硬件層與物理層，能夠滿(mǎn)足要求。芯片的主要特點(diǎn)如下所示【：（）具有低功耗高性能的微控制

20、器核。（）集成了符合標(biāo)準(zhǔn)的的無(wú)線射頻收發(fā)機(jī)，抗干擾性能與靈敏度都較好。（）接收與發(fā)射模式電流損耗分別低于與，休眠模式僅為的電流損耗，且能由外部中斷或者將系統(tǒng)喚醒。（）硬件支持功能，集成了位的模數(shù)轉(zhuǎn)換，一個(gè)位計(jì)時(shí)器及個(gè)位計(jì)時(shí)器。本文中信息采集節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)收集監(jiān)控節(jié)點(diǎn)都采用模塊，而收集監(jiān)控節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)串口與數(shù)據(jù)處理基站進(jìn)行通信，并沒(méi)有串口擴(kuò)展。本系統(tǒng)通過(guò)采用具有口的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板，將模塊插入網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板的模塊插槽，即可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板來(lái)完成與基站的通信。處理平臺(tái)目前市場(chǎng)上基于的處理器應(yīng)用較為成熟，從功能適用、性能匹配以及成本因素上考慮，￥處理器是智能小區(qū)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中基站數(shù)據(jù)處理平臺(tái)較為理想的

21、選擇。在文章中基站模塊的硬件部分選用了的具有￥處理器的平臺(tái)。￥是基于的芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所忝，此芯片具有如下特點(diǎn)【】：（）的內(nèi)核，標(biāo)稱(chēng)工作頻率為，最高工作頻率可達(dá)。（）運(yùn)算能力為（）具有，能夠提供完整的操作系統(tǒng)移植。（）具有通用的外部接口。武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)；嗍除嗍陣矧：剖，險(xiǎn)令仁幾瓣酉一卜、矧哳一廠一盥二令目，舢仁令令仁刊刮仁刮、廠，令刪勛阼。一踟赫，、竺、：，除仁圖芯片結(jié)構(gòu)圖攝像子系統(tǒng)攝像子系統(tǒng)主要由服務(wù)器和多個(gè)攝像頭組成，其硬件組成如圖所示。攝像子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)智能小區(qū)內(nèi)一些公共區(qū)域的視頻監(jiān)控和視頻傳輸，通過(guò)攝像頭采集小區(qū)內(nèi)的圖像信息，再經(jīng)由平臺(tái)做出處理以后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給主控

22、端。每個(gè)攝像頭通過(guò)接口與服務(wù)器連接起來(lái)，由進(jìn)行視頻信息的相關(guān)處理，最后通過(guò)網(wǎng)口連接到智能小區(qū)的局域網(wǎng)內(nèi)，與整個(gè)小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)整合在一起。圖攝像子系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)軟件本文中的系統(tǒng)是基于局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其框架結(jié)構(gòu)如圖所示。在主控機(jī)端設(shè)計(jì)頁(yè)面，用于執(zhí)行操作和進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，其中家庭予系統(tǒng)和攝像子系統(tǒng)都作為主控端數(shù)據(jù)來(lái)源的服務(wù)器，上面部署嵌入式服務(wù)器，以此來(lái)響應(yīng)頁(yè)面的數(shù)據(jù)交互。第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文編碼文件家庭子系統(tǒng)協(xié)議一，一舊也頁(yè)面一一一。一。服務(wù)，器；軟件一、（瀏覽器綰弛寸件肌攝像予系統(tǒng)甫離一。一盯札頁(yè)面：橐羹”軟件圖系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖家庭子系統(tǒng)軟件架構(gòu)家庭子系統(tǒng)的功能主要是對(duì)單戶(hù)家庭的環(huán)境

23、信息進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警。家庭子系統(tǒng)采用操作系統(tǒng)作為軟件的運(yùn)行平臺(tái)，在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域有著較好的系統(tǒng)裁剪性，能夠適應(yīng)嵌入式設(shè)備的內(nèi)存限制，并且具有較好的實(shí)時(shí)性、可靠性以及穩(wěn)定性【】。各類(lèi)軟件的主要功能如下所示：（）操作系統(tǒng)為軟件的運(yùn)行平臺(tái)。（）為儲(chǔ)存家庭子系統(tǒng)中信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。（）服務(wù)器端的人機(jī)交互界面用來(lái)進(jìn)行制作。（）將嵌入式服務(wù)器作為服務(wù)器（一）的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器。整體的軟件組成如圖所示。武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)圖家庭子系統(tǒng)的軟件架構(gòu)攝像子系統(tǒng)軟件架構(gòu)攝像子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)社區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行視頻監(jiān)控，各類(lèi)軟件功能如下：（）操作系統(tǒng)為軟件的運(yùn)行平臺(tái)。（）攝像子系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)上的視頻服務(wù)器由（流媒體服務(wù)器）進(jìn)行

24、建立，并與結(jié)合提供視頻的服務(wù)。（）將嵌入式服務(wù)器作為服務(wù)器的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器。整體的軟件組成如圖所示。在平臺(tái)上移植操作系統(tǒng)作為軟件的運(yùn)行平臺(tái)，移植作為流媒體服務(wù)器，移植作為嵌入式服務(wù)器，并且加載攝像頭驅(qū)動(dòng)。攝像子系統(tǒng)采用攝像頭采集視頻數(shù)據(jù)，然后通過(guò)流媒體服務(wù)器和把視頻信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)降闹骺叵到y(tǒng)顯示出來(lái)。，贏贏嘲畫(huà)夏廠一二一一堂全翌！竺一圖攝像子系統(tǒng)軟件架構(gòu)嵌入式本章小結(jié)本章結(jié)合智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用背景，分析了基于智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。本章介紹了系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，即家庭子系統(tǒng)與攝像子系統(tǒng)的硬件組成，并對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)、處理平臺(tái)、攝像子系統(tǒng)的硬件組成部分進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。本章還介紹了系統(tǒng)的軟第頁(yè)武漢科

25、技大學(xué)碩士畢業(yè)論文件結(jié)構(gòu)，包括家庭子系統(tǒng)與攝像子系統(tǒng)所用到的軟件以及軟件功能介紹。武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)第三章智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)在智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中，主要分為有線部分以及無(wú)線部分的軟件設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn)。對(duì)于有線部分主要是將各個(gè)攝像子系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)連接至監(jiān)控終端，采用流媒體服務(wù)器進(jìn)行視頻信息的采集、處理與傳輸。由于攝像頭的數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，市面上存在很多較為成熟的解決方案，本章重點(diǎn)在于無(wú)線部分的軟件設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn)，即智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。家庭子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在家庭子系統(tǒng)中，各個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)之間采用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)

26、行通信，所采用的是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以區(qū)分為星狀拓?fù)洹⒕W(wǎng)狀拓?fù)?、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)涞韧負(fù)浣Y(jié)構(gòu)【】。結(jié)合家庭子監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送范圍、組網(wǎng)的復(fù)雜度以及實(shí)際實(shí)現(xiàn)的易操作性，本文選取星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖所示。堋半功螗節(jié)點(diǎn)圖家庭子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從圖中可以看出，家庭子系統(tǒng)的組建方式是無(wú)線星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由多個(gè)功能節(jié)點(diǎn)（終端）和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）所組成。在本文的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，與傳感器相連接，負(fù)責(zé)采集傳感器的狀態(tài)信息、控制傳感器的狀態(tài)，負(fù)責(zé)及時(shí)將所收集的環(huán)境信息傳送至節(jié)點(diǎn)，并負(fù)責(zé)接收來(lái)自節(jié)點(diǎn)的控制信息，執(zhí)行相應(yīng)的處理。節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)組建傳感網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)接收從節(jié)點(diǎn)傳送而來(lái)的信息并通過(guò)串口轉(zhuǎn)送給服務(wù)器，負(fù)責(zé)接

27、收從串口傳入的控制指令并下達(dá)指令至各個(gè)節(jié)點(diǎn)以控制節(jié)點(diǎn)行為。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)工作流程（）節(jié)點(diǎn)工作流程節(jié)點(diǎn)第一步進(jìn)行初始化，建立監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)接收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)申請(qǐng)信息時(shí)，給它分配網(wǎng)絡(luò)地址，并將來(lái)自節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息幀（節(jié)點(diǎn)代號(hào)）保存到網(wǎng)絡(luò)列表。節(jié)點(diǎn)將串口發(fā)送過(guò)來(lái)的命令放入串口命令存儲(chǔ)緩沖區(qū)；將來(lái)自節(jié)點(diǎn)控的點(diǎn)節(jié)第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文的信息放入信息接收緩沖區(qū)，都以串口中斷的方式來(lái)進(jìn)行。節(jié)點(diǎn)循環(huán)查詢(xún)兩個(gè)緩沖區(qū)，若緩沖區(qū)不為空，則解析命令并傳送給節(jié)點(diǎn)；若緩沖區(qū)不為空，則通過(guò)串口傳送給。節(jié)點(diǎn)的處理流程如圖所示。串口中斷將接收到的串口命令保存至串兀命令緩沖區(qū)一一開(kāi)始一一土，、一（結(jié)束）一圖節(jié)點(diǎn)流程圖（）節(jié)點(diǎn)工作

28、流程節(jié)點(diǎn)第一步進(jìn)行初始化，申請(qǐng)加入傳感網(wǎng)絡(luò)，申請(qǐng)成功即獲得節(jié)點(diǎn)為自己分配的網(wǎng)絡(luò)地址，并發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的第一幀（節(jié)點(diǎn)代號(hào)）至。若節(jié)點(diǎn)發(fā)生中斷（產(chǎn)生突發(fā)情況），則將需要發(fā)送出去的信息放入緩沖區(qū)，若發(fā)生來(lái)自制中斷或者查詢(xún)中斷，則將命令放入緩沖區(qū)。每隔時(shí)間段（可由用戶(hù)自行選擇）查詢(xún)本節(jié)點(diǎn)的各傳感器和小燈狀況，將狀態(tài)信息存入緩沖區(qū)。節(jié)點(diǎn)將循環(huán)查詢(xún)緩沖區(qū)和，若緩沖區(qū)不為空，則解析、執(zhí)行相應(yīng)命令；若緩沖區(qū)不為空，則將內(nèi)的信息發(fā)送給節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的處理流程圖如圖所示。武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)將異常信息存入無(wú)線否發(fā)送緩沖區(qū)”“每隔一段時(shí)問(wèn)查詢(xún)本節(jié)點(diǎn)巾的傳感器與小燈狀態(tài)，并將信息存入無(wú)線發(fā)送緩沖區(qū)查咖緩沖區(qū)與，執(zhí)行相

29、應(yīng)操作廠一一、，一一、返回（、竺！圖節(jié)點(diǎn)流程圖、一砌服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理過(guò)程在本文的監(jiān)控系統(tǒng)中，服務(wù)器程序采用多線程的組織結(jié)構(gòu)，如圖所示。各個(gè)線程之間通過(guò)信號(hào)量進(jìn)行同步與互斥方式的交互，線程間的公用數(shù)據(jù)存放在全局變量區(qū)域，以提供數(shù)據(jù)的共享。每個(gè)程序是一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程，必須由來(lái)進(jìn)行調(diào)用，以協(xié)助界面實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前監(jiān)控區(qū)域中各傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息。系統(tǒng)中各個(gè)線程相互協(xié)同以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。節(jié)點(diǎn)廠，界面一，廠茅圖服務(wù)器軟件結(jié)構(gòu)，；號(hào)程線的程線建創(chuàng)新回返于用數(shù)參第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文如下圖與圖所描述，為服務(wù)器中的數(shù)據(jù)的傳遞方向以及數(shù)據(jù)的處理流程圖。一監(jiān)測(cè)信息圖家居信息數(shù)據(jù)流圖囪黼息圖磁控制信息圖控制信

30、息數(shù)據(jù)流圖多線程的實(shí)現(xiàn)多線程作為一種多任務(wù)、并發(fā)的工作方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)【】：（）能夠充分的利用資源，提高應(yīng)用程序的運(yùn)行速度。（）不同線程之間互不影響，使得線程同步運(yùn)行。（）改善程序的結(jié)構(gòu)，能夠方便的進(jìn)行線程間通信等。在系統(tǒng)中包含有線程操作的函數(shù)，本系統(tǒng)采用的是的線程庫(kù)。下面介紹幾個(gè)重要的函數(shù)【】：線程的創(chuàng)建函數(shù)：（。宰，（）（）：，是線程函數(shù)指針，線程從這個(gè)函數(shù)開(kāi)始獨(dú)立地運(yùn)行；是傳遞給線程函數(shù)的參數(shù)。由于是一個(gè)指向參數(shù)類(lèi)型為，返回值為的指針。）；等待線程結(jié)束的函數(shù)：武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)（，棗木）；參數(shù)是希望等待的線程的線程號(hào)，是指向線程返回值的指針。多個(gè)線程在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，可以按系統(tǒng)的

31、實(shí)際情況讓各線程間互斥或同步執(zhí)行。其中互斥可以用來(lái)保證一段時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)線程在執(zhí)行某一段代碼，同步是讓不同線程間以一定的順序依次執(zhí)行。本文的智能小區(qū)家庭子系統(tǒng)中，采用互斥鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)線程互斥，采用信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)線程同步。串口通訊的實(shí)現(xiàn)串行口在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有著廣泛的利用，是計(jì)算機(jī)一種常用的接口，具有連接線少，通訊簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在本文的智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，所采用的串口標(biāo)準(zhǔn)是接口，數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口與服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行通訊。由于在系統(tǒng)中引入了設(shè)備文件的概念，讀寫(xiě)串口就是對(duì)串口設(shè)備文件進(jìn)行讀寫(xiě)操作，操作非常方便。在家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了串口發(fā)送和串口接收兩個(gè)線程。串口發(fā)送線程的主要功能是把服務(wù)器的控制命令

32、發(fā)給傳感網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)。串口接收線程主要是接收來(lái)自傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過(guò)來(lái)的監(jiān)測(cè)信息，并對(duì)監(jiān)測(cè)信息作出分析以及相應(yīng)的處理。兩個(gè)串口處理線程的工作流程如圖所示。（開(kāi)始、一圭一一，被喚醒主一對(duì)串口上鎖是發(fā)送數(shù)據(jù)上對(duì)串口解鎖，是否接到、確認(rèn)信息甭串口接收線程串口發(fā)送線程圖串口接收發(fā)送流程第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文的建立及程序流程在本文的系統(tǒng)中，移植了嵌入式服務(wù)器。此嵌入式服務(wù)器的功能是將傳感節(jié)點(diǎn)所采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示到頁(yè)面上，以提供遠(yuǎn)程端的用戶(hù)通過(guò)服務(wù)查看當(dāng)前信息，并給用戶(hù)提供交互界面。在本文智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，服務(wù)器的軟件流程如圖所示。否圖服務(wù)器的處理流程圖齟程序由進(jìn)行調(diào)用，從服務(wù)器中取出相關(guān)數(shù)據(jù)信

33、息，并將數(shù)據(jù)反饋給，再由將數(shù)據(jù)信息反饋至肌表單，在瀏覽器上進(jìn)行顯示，工作過(guò)程如圖所示。墮錈一嵌入式眥服務(wù)器一一一一信息一一圖程序工作過(guò)程武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)攝像子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在攝像子監(jiān)控系統(tǒng)中，本文在服務(wù)器上移植操作系統(tǒng)作為軟件的運(yùn)行平臺(tái)，移植作為流媒體服務(wù)器，移植作為嵌入式曲服務(wù)器，并加載攝像頭的驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)的軟件流程如圖所示。獲得一幀圖像上；把圖片組成視頻流上把視頻接入務(wù)器中頁(yè)面上顯示視頻圖攝像監(jiān)控系統(tǒng)軟件流程圖本文是在嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上，采用編程來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。攝像子系統(tǒng)的圖像采集流程如圖所示。能夠?yàn)槭袌?chǎng)常見(jiàn)的電視捕獲卡、并口以及口的攝像頭提供統(tǒng)一的編程接口函數(shù)，是中關(guān)于視頻設(shè)備的內(nèi)核

34、驅(qū)動(dòng)。在中，視頻設(shè)備是設(shè)備文件，可以像訪問(wèn)普通文件一樣對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備文件的操作。采集程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：調(diào)用函數(shù)打開(kāi)與視頻設(shè)備相對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件：接著讀取設(shè)備的相關(guān)信息，若有必要?jiǎng)t更改設(shè)備的當(dāng)前設(shè)置；接著進(jìn)行視頻采集，可以采用內(nèi)存映射的方式也可直接從視頻設(shè)備進(jìn)行讀取，本文采取直接讀取的方式；最后對(duì)采集的視頻進(jìn)行處理，即計(jì)算大小并開(kāi)始傳輸。第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文打開(kāi)視頻設(shè)備打開(kāi)并設(shè)置設(shè)備信息設(shè)置圖片的寬度、高度等屬性獲得圖像采集后所存放的內(nèi)存區(qū)域，開(kāi)始進(jìn)行視頻采集一否是否用直接讀取視（）、頻設(shè)備，！計(jì)算圖片的大小，將。圖片內(nèi)容寫(xiě)入文件用套接字方式傳輸每幀圖像否令關(guān)閉設(shè)備圖攝像頭圖

35、像采集流程本章小結(jié)本章主要介紹了智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)，由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)部分市面已經(jīng)有了很多的成熟方案，本章主要針對(duì)智能小區(qū)家庭監(jiān)控子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以及軟件實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)的分析說(shuō)明。在家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，涉及到網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的處理流武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)程，服務(wù)器的處理流程，串口通訊的處理流程，以及的處理流程。本章還介紹了攝像監(jiān)控子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn)，列出了數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵流程及部分重要處理函數(shù)。第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第四章智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)線傳感路由協(xié)議的改進(jìn)在智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，包括家庭子系統(tǒng)與攝像子系統(tǒng)。在攝像子系統(tǒng)中，通過(guò)有線方式將監(jiān)測(cè)端與主控端進(jìn)行連接，采用

36、協(xié)議將攝像子系統(tǒng)接入局域網(wǎng)絡(luò)，主要用包來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的傳輸。當(dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，能夠滿(mǎn)足攝像子系統(tǒng)的應(yīng)用需求。在家庭子系統(tǒng)中，采用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)單個(gè)家庭范圍內(nèi)的信息采集與傳輸。然而無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與具體應(yīng)用聯(lián)系緊密，并沒(méi)有一種適合所有無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的通用路由協(xié)議。要保證智能小區(qū)家庭子系統(tǒng)中信息的實(shí)時(shí)采集、低能耗以及高數(shù)據(jù)傳輸率，必須開(kāi)發(fā)適合智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)背景下的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。目前已經(jīng)有很多研究人員提出無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的路由協(xié)議，例如泛洪法（）】、閑聊法（）、協(xié)議【】、定向擴(kuò)散協(xié)議（）】、協(xié)議、協(xié)議【、協(xié)議（）和多路徑路由協(xié)議【】等。

37、其中定向擴(kuò)散路由協(xié)議的應(yīng)用范圍較廣泛，但是數(shù)據(jù)傳輸丌銷(xiāo)大，實(shí)時(shí)性能也不夠優(yōu)秀；閑聊法適用于延遲要求不高的場(chǎng)合；適用于能夠獲得邊界信息的場(chǎng)合：協(xié)議適用于延遲敏感的小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)；適用于對(duì)突發(fā)事件響應(yīng)要求較高的場(chǎng)合；協(xié)議需要每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠提供每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息：多路徑路由協(xié)議適用于健壯性要求高但是實(shí)時(shí)需求相對(duì)較低的場(chǎng)合。綜合分析與比較當(dāng)前較為流行的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，本文認(rèn)為定向擴(kuò)散路由協(xié)議應(yīng)用區(qū)域較廣，可以將其應(yīng)用于智能小區(qū)家庭子系統(tǒng)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。在智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，信息采集節(jié)點(diǎn)需要具有較長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)生命周期，需要能夠主動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境信息，需要能夠?qū)⑼话l(fā)事件及時(shí)傳送回監(jiān)控端，還必須滿(mǎn)足一定的分組接收率

38、要求。但是將定向擴(kuò)散路由協(xié)議應(yīng)用于智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难訒r(shí)性、能耗性以及要求方面還需要改進(jìn)，才能夠更加符合智能小區(qū)家庭監(jiān)控子系統(tǒng)的應(yīng)用需求。定向擴(kuò)散路由協(xié)議分析定向擴(kuò)散路由協(xié)議是由，等研究人員在年的時(shí)候提出的，定向擴(kuò)散協(xié)議中引入了梯度的概念，是一種查詢(xún)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸模式，并與屬于數(shù)據(jù)融合范疇的局部算法相結(jié)合了來(lái)起來(lái)，被認(rèn)為是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)平面式路由協(xié)議研究領(lǐng)域的里程碑【。在定向擴(kuò)散協(xié)議的基礎(chǔ)上，已經(jīng)有很多學(xué)者進(jìn)行了研究與改進(jìn)，例如基于跳數(shù)值的梯度建立機(jī)制，對(duì)兩階段泛洪傳播的優(yōu)化，對(duì)兩階段推拉算法的縮減等，很多無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的路由協(xié)議，都是在定向擴(kuò)散模型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。定向擴(kuò)散

39、路由協(xié)議的工作流程如下所示：（）當(dāng)有查詢(xún)需求的時(shí)候，由基站節(jié)點(diǎn)周期性的廣播興趣消息（即查詢(xún)消息），當(dāng)節(jié)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文第頁(yè)點(diǎn)收到興趣消息以后與消息列表（每個(gè)節(jié)點(diǎn)在本地保存有一個(gè)興趣列表）進(jìn)行比對(duì)。如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)的興趣記錄則增加一條新的興趣記錄；如果已經(jīng)存在對(duì)應(yīng)的興趣記錄，則查找當(dāng)前興趣記錄中是否有對(duì)應(yīng)的梯度項(xiàng)，若存在對(duì)應(yīng)的梯度信息則更新當(dāng)前梯度的時(shí)間域，若不存在對(duì)應(yīng)的梯度信息，則增加對(duì)應(yīng)的梯度項(xiàng)【。各節(jié)點(diǎn)收到興趣消息時(shí)重復(fù)類(lèi)似動(dòng)作，直到找到與興趣相匹配的源節(jié)點(diǎn)或者直到消息遍歷全網(wǎng)。（）在興趣擴(kuò)散的同時(shí)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的興趣，會(huì)在本地興趣列表中建立起指向鄰居節(jié)點(diǎn)的反向梯度【。當(dāng)

40、數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)收集到與興趣相匹配的數(shù)據(jù)，就按照梯度所記錄的數(shù)據(jù)傳輸率（由興趣包攜帶）來(lái)設(shè)置節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集率，并沿著梯度將數(shù)據(jù)發(fā)送給自己的鄰居節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行低速率的泛洪傳播，直到數(shù)據(jù)送達(dá)【節(jié)點(diǎn)。（）基站在收到源節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的探測(cè)數(shù)據(jù)以后，根據(jù)一定的挑選規(guī)則挑出一條所認(rèn)為性能最優(yōu)的路徑，將其作為基站與源節(jié)點(diǎn)之間的增強(qiáng)路徑，通過(guò)發(fā)送路徑增強(qiáng)消息來(lái)形成加強(qiáng)路型。在加強(qiáng)路徑建立完成以后，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與收集節(jié)點(diǎn)之間的高速率傳輸通道便建立了起來(lái)。節(jié)點(diǎn)嗽節(jié)點(diǎn)探測(cè)包泛洪圖定向擴(kuò)散協(xié)議關(guān)鍵路由過(guò)程柚圖為定向擴(kuò)散協(xié)議中，興趣以及探測(cè)包的泛洪過(guò)程。路徑的增強(qiáng)與興趣泛洪過(guò)程類(lèi)似，只是由選擇性的興趣傳播替代泛洪傳播，數(shù)據(jù)的傳輸與

41、探測(cè)包泛洪過(guò)程類(lèi)似，只是由選擇性的高速率數(shù)據(jù)傳輸替代泛洪傳輸。在定向擴(kuò)散路由協(xié)議中，采用的是局部的數(shù)據(jù)聚集模式，能夠一定程度上減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流，然而卻需要進(jìn)行兩次全網(wǎng)范圍的泛洪擴(kuò)散。泛洪傳輸更易導(dǎo)致智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包過(guò)多，導(dǎo)致過(guò)多的節(jié)點(diǎn)能耗，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的沖突碰撞率上升。在定向擴(kuò)散協(xié)議中，只有加強(qiáng)路徑建立完畢才能開(kāi)始高速率的數(shù)據(jù)采集，信息傳輸?shù)难舆t性能還并不理想。由定向擴(kuò)散協(xié)議的路由算法所決定，源節(jié)點(diǎn)只有在收到查詢(xún)消息時(shí)才會(huì)進(jìn)行信息的傳輸，當(dāng)采集端發(fā)生緊急狀況不能主動(dòng)告知監(jiān)測(cè)端。我們必須對(duì)定向擴(kuò)散協(xié)議第頁(yè)武漢科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文進(jìn)行改進(jìn)，使其更加符合智能小區(qū)家庭子監(jiān)控系統(tǒng)的

42、應(yīng)用需求。多徑路由協(xié)議分析多路徑路由最早由學(xué)者和提出，主要用于領(lǐng)域的路由研究，能夠與網(wǎng)絡(luò)的一些特點(diǎn)有效結(jié)合。近來(lái)多路徑路由算法已經(jīng)有了很多的研究成果，如基于矧的算法和算法等，基于】的和等。多徑路由指為任意一對(duì)通信節(jié)點(diǎn)同時(shí)提供多條可用的路徑，并允許節(jié)點(diǎn)自己選擇如何使用這些路徑【。多徑路由能夠?yàn)椴煌姆?wù)質(zhì)量要求提供不同選擇的路徑，為同一服務(wù)提供多條供選擇的路徑以提高服務(wù)質(zhì)量，還能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)來(lái)調(diào)整路徑的選擇，使更多的節(jié)點(diǎn)參與到傳輸過(guò)程中以提高網(wǎng)絡(luò)利用率。在定向擴(kuò)散協(xié)議中，路徑加強(qiáng)階段所形成的是單路徑，數(shù)據(jù)以后都在此條路徑上進(jìn)行傳輸直到失效。若使用多路徑進(jìn)行傳輸，則能夠?qū)?shù)據(jù)分配給多條路徑同時(shí)進(jìn)行傳輸，避免了多條消息對(duì)單條傳輸通道的等待，延時(shí)性能明顯優(yōu)于單路徑。在單路徑路由過(guò)程中如果路徑失效則必