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基于Web方式的智能家居远程监控系统的设计与实现.docx
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基于Web方式的智能家居远程监控系统的设计与实现
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摘要
I
摘要
智能家居是未来家居的发展方向,其利用先进的网络技术、计算机技术和无线通信技术
等将家居中的各种电子电气设备连接起来,统一管理、远程监控和资源共享,实现了高效、
便利的生活环境。基于此背景,本文设计了基于 Web 方式的智能家居远程监控系统。
本论文基于现有的 OMAP3530 的智能家居系统硬件平台,构建嵌入式 Linux 操作系统的
软件平台,编写相关程序,通过 Internet 网络,设计基于 Web 方式的智能家居管理与控制系
统,主要实现用户权限控制、家电的管理与控制、家庭设备增添与配置和情景模式设置等功
能。
论文首先对智能家居和远程监控系统的概念及国内外发展现状和趋势进行了阐述,通过
对比家庭内网和外网的联网技术,从而得出本设计采用的技术标准;然后,分析了智能家居
远程监控的功能需求、智能情景模式的设置和设备信息的组成,得出智能家庭远程监控系统
的设计方案,主要内容有系统软件架构、系统对设备的基本操作以及设备描述性文件的定义;
并详细介绍了嵌入式 Linux 操作系统的移植过程,构建了软件平台;接着,介绍了实现基于
Web 方式远程监控系统的关键技术,包括嵌入式 boa 服务器和嵌入式 SQLite 数据库的移植、
动态交互程序 CGI 的工作原理及用 CGI 程序和数据库实现设备描述文件和智能情景模式,实
现了系统的 Web 操作界面;最后,总结论文取得的成果,提出了下一步工作的重点和方向。
关键词: Web,嵌入式 Linux,远程监控系统,Boa,SQLite
II
ABSTRACT
ABSTRACT
The Smart Home is the future direction of home life. It takes advantage of networking
technology, computer technology and wireless communication technology to connect all kinds of
electronic and electrical equipment at home to realize the unified management, remote monitoring
and resource share, making the life more efficient and more convenient. Considering to this
situation, the paper designs the smart home remote monitoring systerm based on Web technologies.
In this paper, based on the OMAP3530 hardware platform for Smart Home, a software
platform of embedded Linux operating system was built, as related programs included. Through the
Internet, the Web-based management and control system of Smart Home was designed, which has
realized these functions of the control of user access, the management and control of home
appliances, the registration and configuration of home devices,the choice of scene mode.
Firstly, the paper introduces the concept of Smart Home and remote monitoring system, and
elaborates the development status and trends of Smart Home in domestic and aboard. It compares
several networking technologies of home network and external network, and then the technical
standards to be used are decided. Secondly, according to the required functions of the Smart Home
remote monitoring system, the settings of intelligent scene mode and the composition of the
information devices, the scheme design of the smart home’s remote monitoring system is designed,
which contains the systerm oftware architecture, the system’s basic operation on equipment and the
definition of the device description files.And, the software design on the transplantation of the
embedded Linux operating system is described in detail. Then, the thesis focuses on the the key
technologies of the Web-based monitoring systerm, including the transplantation of the embedded
boa server and the embedded SQLite database and the working principle of dynamic interactive
program CGI. Through the program CGI and the database, which handles the device description
files and the intelligent scene mode, in the browser the Web user interface can be realized. In
conclusion, the fruits of the paper are summarized and the focus points and direction of the further
research are proposed.
Keywords: Web, Embedded Linux, Remote Monitoring System, Boa, SQLite
目录
III
目录
摘要 ...........................................................................I
ABSTRACT ........................................................................................................................................II
目录 ..........................................................................III
第一章 绪论....................................................................1
1.1 课题背景及意义..........................................................1
1.2 智能家居概述............................................................2
1.2.1 智能家居及远程监控系统概述 ........................................2
1.2.2 国外智能家居发展现状及趋势........................................3
1.2.3 国内智能家居发展现状及趋势........................................5
1.3 论文主要工作及组织结构 .................................................6
1.3.1 本文主要研究内容 ..................................................6
1.3.2 本文组织结构 ......................................................7
第二章 智能家居远程监控系统的需求分析..........................................9
2.1 家庭内网组网方式选择 ...................................................9
2.2 远程监控方式选择.......................................................10
2.3 智能家居远程监控系统结构 ..............................................11
2.4 智能家居远程监控系统的各个子系统.......................................13
2.4.1 各个子系统的功能 .................................................14
2.4.2 智能情景模式的定义 ...............................................16
2.4.3 智能情景模式的设置 ...............................................17
2.4.4 设备信息的介绍 ...................................................21
第三章 智能家居远程监控系统方案设计与平台搭建.................................23
3.1 系统的软件方案设计.....................................................23
3.1.1 系统的软件架构 ...................................................23
3.1.2 系统对设备的基本操作 .............................................25
3.1.3 设备信息描述文件 .................................................26
3.2 系统的硬件平台介绍.....................................................30
3.3 系统软件平台的搭建.....................................................32
目录
IV
3.3.1 嵌入式 Linux 操作系统的概述 .......................................32
3.3.2 嵌入式 Linux 系统开发流程 .........................................33
3.3.3 嵌入式 Linux 操作系统的移植与实现 .................................34
第四章 基于 Web 方式的家庭远程监控系统的技术实现 ..............................37
4.1 嵌入式 Web 服务器平台的建立 ............................................37
4.1.1 嵌入式 Web 服务器的选择...........................................37
4.1.2 嵌入式 Web 服务器的移植 ..........................................38
4.1.3 CGI 工作原理 .....................................................41
4.2 嵌入式数据库的构建.....................................................42
4.2.1 嵌入式数据库的选择和特点 .........................................42
4.2.2 嵌入式 SQLite 数据库的移植 ........................................43
4.2.3 SQLite 的接口函数与 SQL 语句 ......................................44
4.3 CGI 动态交互程序 .......................................................47
第五章 基于 Web 方式的家庭远程监控系统的界面实现 ..............................57
5.1 用户登录功能...........................................................57
5.2 家居控制的界面.........................................................60
5.2.1 用户认证设置 .....................................................60
5.2.2 智能照明系统 .....................................................61
5.2.3 家庭电器系统 .....................................................63
5.2.4 家庭安防系统 .....................................................64
5.3 设备添加...............................................................65
5.4 情景模式的界面.........................................................69
第六章 总结与展望.............................................................71
6.1 本文总结...............................................................71
6.2 下一步工作与展望.......................................................71
参考文献......................................................................74
第一章 绪论
1
第一章 绪论
1.1
课题背景及意义
网络的广泛普及和通信技术的高速度发展,给如今的社会带来了数字化和信息化的改变。
信息化从 20 世纪 80 年代开始就渗透到社会的各个领域并加快了各行各业的发展,如今科研、
国防、商务、金融、企业管理和办公都已经离不开网络和信息技术。通过信息的传递实现社
会、家居生活和人的融通,这是人们实现更高标准的生活的途径,也是信息社会发展的必然。这
是课题研究的社会背景。
信息化的数字家居生活实现的前提是技术的发展,技术发展的高度决定了数字家居生活
的快捷程度,技术发展主要有如下几方面。第一方面是网络的日益普及,主干网带宽的倍数
增加和宽带网的日渐增多,对信息化家居服务提供了途径;第二方面是嵌入式软件的发展,
如今 CPU 功能越来越强,双核处理器的发展对数字家庭更是锦上添花,片上系统高性能和低
成本的优势有利于数字化家居生活更好的发展和普及;第三方面是家电的数字化智能化,现在
的家电大部分已经有自动控制部件,对于数字化家庭的完备提供了重要的技术基础;第四方
面是智能化是信息化的新动向,智能化家居是数字家庭的新阶段,随着物联网技术的成为科
技发展的新动向,智能家居的发展得到更多的关注和空间
[1]
。以上方面是智能家居研究的技
术背景。
现代科技力量打破了传统的时空界限,借助网络和飞速发展的信息技术,人们可以足不
出户纵揽全球。电子商务、远程教育、家庭上网办公、网上购物、网上旅游聊天、社区智能
管理等等,以超乎想象的速度改变了人类的生产、生活方式,更深刻地影响到人类的思维模
式和生存状态。为了适应信息化时代要求,在家居方面,世界上一些科研机构已经将智能大
厦的概念和模式引进智能小区,并进一步引进家庭,而产生智能家居这一概念。智能家居是
指将各种信息设备和住宅设备通过家庭网络连接起来,并保持这些设备与住宅的协调,从而
构筑成舒适安全的信息化居住空间,满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要,提供
安全防护、社区管理的手段。
随着 Internet 和 WWW 的流行,以往的主机/终端和 C/S 模式都无法满足当前的全球网络
开放、互联、信息随处可见和信息共享的新要求,于是就出现了 B/S 模式,即浏览器/服务器
结构。B/S 模式最大的特点就是,用户可以通过 WWW 浏览器去访问 Internet 上的文本、数
据、图像、视频点播和声音信息,这些信息都是由许许多多的 Web 服务器产生的,而每一个
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