基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统的设计框架

摘 要 近几年来，人工智能技术的不断发展，使人们对家居环境的安全意识显著增强，以往的防盗门等安防手段已经难以满足人们对家居环境的安全要求，这也使越来越多的智能家居视频监控系统得到了广泛的应用。但由于传统的视频监控系统对于异常情况的应对能力较弱，因此必须要对其进行相应改进。为此，本文提出一种基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统，并对该系统的设计框架开展了深入的研究与探讨。

【关键词】嵌入式 智能家居 视频监控系统 设计框架

1 基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统总体设计方案

本文所设计的基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统中，主要由三个部分组成，分别是视频监控端、服务器网关与智能家居设备。视频监控端由摄像头和嵌入式系统共同组成，嵌入式系统中配置有嵌入式开发板，嵌入式开发板中的ZigBee无线模块能够实现家居环境中所有智能家电的组网，以便于用户能够随时对家居环境中的所有智能家电状况进行实时掌握。此外，通过程序的编写能够使嵌入式系统对收集到的视频图像进行智能化判断，从而确保了系统能够对异常情况进行快速及时的应对。家庭服务器网关为PC机，用户能够通过智能终端对Internet进行访问，从而实现对家庭状况的远程监控。智能家居中的智能家电含有ZigBee无线模块，该模块能够自动对家庭局域网的ZigBee协调器进行搜索，而ZigBee则是被嵌入到嵌入式开发板内，进而完成系统在局域网中对家电的监控。

2 基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统硬件框架设计

2.1 嵌入式开发板设计

在系统中，嵌入式系统是以ARM11作为内核的，该内核最高主频能够达到800兆赫兹，该嵌入式系统的设计框架中含有S3C6410型32位微型处理芯片、电源管理单元、USB接口、WiFi无线模块、32位DDR、外围硬件晶振单元、UART接口、以太网芯片、ZigBee无线模块、NAN-AFLASH等。嵌入式系统的硬件基础是电源管理、32位DDR、S3C6410芯片、晶振单元、NAN-AFLASH，这些硬件分别被集成到嵌入式开发板中，ZigBee无线模块与UART接口相连，计算机能够通过USB与嵌入式系统相连，并对嵌入式开发板进行配置与调试，ZigBee无线模块能够实现ZigBee无线局域网的组建，可以根据用户需要对多个局域网进行设置，并在各个局域网中的ZigBee协调器中对信道与panID进行不同设置即可。多个局域网通够通过嵌入式开发板中的网关与以太网接口进行有线网络组建，以便于数据备份，并可利用Wi-Fi实现短距离的数据传输，当智能家居系统发现环境存在异常时，便会通过GPRS模块进行报警和用户通知。该系统具备验证功能，其嵌入式开发板采用REAL6410，该开发板的外接接口较多，但其体积较大，这也使其在系统中安装会对美观造成一定的影响。因此，为了解决上述问题，可以通过开发板定制来减小体积，提升系统美观性与实用性。

2.2 摄像头

摄像头建议采用红外线摄像头，并内置OV9650芯片，并在摄像头中安装M23F红外线反射模块，这样能够实现对运动物体的有效监控。在嵌入式开发板中，为了使开发板与红外线摄像头相连，应在开发板中设有SAA7113解码芯片，并通过Camera接口与红外线摄像头实现连接。

2.3 GPRS通讯模块和ZigBEE无线模块

在该视频监控系统中，ZigBee无线模块内部设有CC2530F256RHAR射频芯片，ZigBee无线模块和开发板的连接是通过UART3接口相连的，并采用了Z-Stack协议栈。对于系统的无线通信功能来说，市面上的无线通信模块有很多种，但根据这些无线通信模块的功耗、性能等各个方面进行综合考虑，最终选取了MC35i无线通信模块，该模块兼容GSM/GPRS双模通信，其内部结构紧凑、操作简单且功能强大，内部包含有大量的AT指令集，MC35i无线通信模块与嵌入式开发板是利用RS232串口进行连接的。

3 基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统的软件框架设计

基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统的软件框架设计中，其嵌入式内核为s3c-linux-2.6.28.4，该系统的文件系统采用了ubifs，在对系统的网络IP地址进行设置完毕以后，采用arm-linux-gcc-4.4.3tgz交叉式編译工具，能够实现对内核的编译，并将编译后的驱动程序烧写到嵌入式开发板当中。该系统应用了嵌入式ARM开发板，该开发板的通信功能是通过服务器网关和TCP/IP协议来实现的，在服务器网关中所使用的操作系统为Red Hat Linux9，该系统的网站采用Html关键技术，并利用Socket套接字来构建视频图像的传输协议。基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统的监听端为服务器网关，发话端为嵌入式ARM开发板，并利用UDP方式来实现通信，并将摄像头所收集的相关视频数据存储到系统服务器当中。

4 结语

本文通过对现阶段的智能家居视频监控系统所存在的问题进行调研，并在系统设计过程中对智能家居监控系统的要求与特点进行了充分考虑，以此设计出一款基于嵌入式开发板的智能家居视频监控系统，该系统的核心芯片为S3C6410，并综合应用了Wi-Fi无线通信技术、GPRS网络技术、视频采集与处理技术、ZigBee技术等，以此实现该系统对智能家居环境的智能化实时监控，提高系统对异常情况的响应速度与应对能力。

参考文献

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作者简介

李想（1997-），男，山东省菏泽市人。大学本科生。研究方向为物联网。

作者单位

东北农业大学 黑龙江省哈尔滨市 150036