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基于ARM的智能家居监控系统设计
刘雨晴;洪宇
【期刊名称】《无线互联科技》
【年(卷),期】2024(21)6
【摘要】随着科学技术的快速发展以及人们经济收入的提高,人们的物质文化生活的需求也在日益增长。
安全舒适的家居能够提高人们生活质量,智能家居的出现恰好满足这一需求。
智能家居监控系统更是智能家居不可或缺的一部分。
文章利用ARM嵌入式技术设计了智能家居监控系统,打造更加便利的居住环境。
【总页数】3页(P35-37)
【作者】刘雨晴;洪宇
【作者单位】安徽三联学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.1
【相关文献】
1.基于ARM和ZigBee的智能家居远程监控系统设计
2.基于ARM的智能家居远程监控系统设计
3.基于ARM9的无线智能家居控制(智能监控)系统设计
4.基于ARM的智能家居远程监控系统设计
5.基于Linux的ARM-嵌入式智能家居网络监控系统设计研究
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基于ARM的无线网络视频监控系统设计与实现作者：邹翰刘昌华来源：《软件导刊》2016年第03期摘要：利用ARM cortex-A8开发一个无线网络视频监控系统。
采用系统采用B/S架构，用WiFi网络传输视频数据，由Web视频服务器、无线传输模块和远程监控终端3部分组成。
探讨Web视频服务器的软硬件设计，包括服务器硬件平台搭建、Linux系统移植部署、MJPG-streamer移植及WiFi网络构建。
测试结果表明，系统运行稳定，实时性较高，可实现多终端同时监控，采集到的图像清晰流畅，无明显失真，视频监控效果良好。
关键词：B/S架构；ARM cortex-A8；视频监控；WiFi；MJPG-streamer中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2016）003-0063-03作者简介：邹翰（1991-），男，湖北荆州人，武汉轻工大学数学与计算机学院硕士研究生，研究方向为嵌入式技术；刘昌华（1963-），男，湖北武汉人，武汉轻工大学数学与计算机学院副教授、硕士生导师，研究方向为计算机网络及应用、嵌入式FPGA设计。
0 引言随着平安城市和智能小区建设的快速发展，视频监控技术成为IT领域最热门应用技术之一。
视频监控技术经历了模拟视频监控、数字视频监控和网络视频监控3个阶段[1]。
有线网络视频监控系统[2]存在布线繁琐、监控点固定和在复杂环境下适应性差等问题；3G无线网络视频监控系统[3]由于受网络成本和通信速度的限制，应用范围并不广泛；WiFi网络技术具有使用成本低、传输速率高及网络构建简单的优点，更加符合市场需要。
结合嵌入式技术可靠性高、成本低、体积小和实时性强等特点，基于ARM的无线视频监控系统具有广泛的应用前景。
本文提出一种基于WiFi无线网络的视频监控系统。
1 系统概述该无线视频监控系统整体结构如图1所示，由USB摄像头采集视频图像，经搭载有Web 视频服务器的ARM平台进行压缩编码并传输到网络，各终端再通过无线网络接收，并在Web 浏览器中显示。
基于ARM的远程监控系统的设计摘要：视频监控系统随着嵌入式技术、多媒体技术、计算机网络技术的快速发展也在不断地更新。
本文设计实现了一个基于嵌入式处理器arm9的网络视频监控系统。
利用linux操作系统提供的v4l2 api实现对视频设备的视频数据采集；使用libjpeg进行视频压缩，实现了视频数据的网络传送和远程监控。
基于嵌入式技术的网络视频监控系统与传统的视频监控系统相比具有体积小、成本低、稳定性高、实时性好等优点，具有广阔的应用前景。
关键词：arm9；linux；视频监控；web服务器中图分类号：tp277 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2012）23-0000-021 前言随着网络带宽的提高和成本的降低以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代。
近两年随着远程监控系统应用于各个领域，对视频监控系统的要求也更高：操作简单、实时可靠、多功能、数字化、经济实用的视频监控系统的开发和设计越来越多地受到人们的瞩目。
基于嵌入式技术的网络化视频监控系统应运而生。
基于嵌入式web监控系统由于把视频处理和web功能集成到一个体积很小的设备内，能连入以太网，达到即插即看，安装方便，用户界面通过www浏览器实现，不必是专门的网络硬件环境也无需专用软件。
2 系统硬件设计系统拓扑结构如图1。
系统采用b/s架构。
视频由usb摄像头输入，支持yuyv和mjpeg的摄像头。
视频数据通过usb传输到arm 开发板。
开发板与客户端通过互联网连通。
用户在浏览器地址栏输入网址和端口，登录后可以在浏览器页面看到监控的视频画面，同时支持多个浏览器同时显示。
3 视频采集的实现3.1 视频采集。
摄像头采集到的视频数据并不能直接发送给浏览器显示，需要进行图像格式，文件格式等转换后才能传送给浏览器显示，为了减少码流通常还需要图像压缩。
大多数摄像头都是以mjpg/yuv格式输出视频。
本设计中需要将摄像头输出的yuv格式的图像数据，通过libjpeg压缩为jpeg。
基于Cortex—A9的智能家居控制系统的硬件设计与实现作者：左海成刘丰杨睿毅叶晶晶温永彪来源：《电子技术与软件工程》2017年第03期摘要本文介绍了基于Cortex-A9的智能家居控制系统的设计方案，该控制系统以ARM平台Cortex-A9系列Hi3798C芯片为控制核心，集成了音视频模块、Wi-Fi模块、ZigBee模块、3G/4G模块、智能配电管理和本地存储等功能模块，具有智能家居网关、无线路由器、机顶盒和家庭服务器等功能。
通过此控制系统可以实现智能家居的面板化控制操作和手机APP的远程控制，在家庭有线网络通信异常时，仍可以实现智能家居的远程状态监控和家居控制，具有较高的安全性和实用性。
【关键词】智能家居 Cortex-A9 Hi3798C 家居控制1 引言随着互联网技术和智能家电设备的发展，智能家居系统越来越引起国家和企业的重视和关注。
通过家庭智能控制系统可以实现对家庭用电设备的智能化控制和监控，智能家居控制系统作为智能家居系统的核心部分，其功能和安全可靠性直接影响智能家居的推广和发展。
随着人们节能意识和信息安全意识的提高，人们对智能家居控制系统的安全可靠性和功能多样性也越来越关注。
本文介绍了基于Cortex-A9的智能家居控制系统的设计方案。
基于ARM平台Cortex-A9系列Hi3798C芯片的智能家居控制系统与传统的智能家居网关相比具有高性能的数据处理能力、高清音视频编解码功能、千兆网络接口和本地存储接口等特点。
用户通过此智能家居控制系统可以实现家庭监控视频实时查看和本地存储、视频点播、智能家庭用电管理，Wi-Fi无线覆盖和家电智能化控制。
同时，家庭有线网络异常后，智能家居控制系统由有线通信切换为3G/4G通信模式，提高了智能家居系统的安全可靠性和实用性。
2 系统设计方案基于Cortex-A9处理器的智能家居控制系统主要包括电源模块、通信控制模块、视频监控模块、本地存储模块、音视频模块、触摸屏显示控制模块、红外控制模块、ZigBee模块、智能配电管理模块、红外控制模块和通用外部扩展接口（如USB、UART、以太网口）等。
ARM9嵌入式处理器S3C2440实现了远程图像光线监控系统对图像监控系统，用户常常提出这样的功能需求：希望能够监控距离较远的对象这些对象有可能分布在郊区、深山，荒原或者其他无人值守的场合；另外，希望能够获取比较清晰的监控图像，但对图像传输的实时性要求并不高很明显，用传统的PC机加图像采集卡的方式很难满足这样的需求。
在嵌入式领域，ARM9系列微处理器在高性能和低功耗方面提供了最佳的性能，因此选用ARM9嵌入式处理器S3C2440设计实现了一个远程图像光线监控系统通过这个系统，可以远在千里之外控制一个摄像机进行图像采集并回传。
如果这个摄像机有一个485接口的云台，还可以通过互联网远程控制摄像机的取景角度、镜头拉伸、聚焦等功能除了获取图像数据．系统还提供了多路开关控制和数据采集功能，可以连接温度、湿度等各类传感器和控制红外夜视灯等其他外部设备的开关状态。
最后，通过GP RS或C DMA无线通信模块及Internel互联网将数据传至任何地方。
1 系统设计本系统采用三星公司的S3C2440嵌入式处理器和arm-linux 2.4.26操作系统；S3C2440使用ARM920T内核，主频是400 MHz；除了集成通用的串口控制器、USB控制器、A/D转换器和GPIO等功能之外，还集成了一个摄像头接门（CAMIF）（这个接口是远程图像采集的核心部分）。
系统在S3C2440处理器的控制下，从CCD摄像机采集模拟视频信号，然后经过编码、DMA传输到内存缓冲，接着由软件对内存中的数字视频数据进行压缩和打包．最后通过通信单元将图像以IP包的方式发送到监控中心的服务器。
整个系统的硬件结构原理如图1所示1.1 图像采样接口S3C2440的摄像头接口（CAMIF）支持ITU-R BT.601/656 YCbCr 8比特标准的图像数据输入，最大可采样4096×4096像素的图像。
摄像头接口可以有两种模式与DMA控制器进行数据传输：一种是P端口模式，把从摄像头接口采样到的图像数据转为RGB数据，并在DMA控制下传输到SDRAM（一般这种模式用来提供图像预览功能）；另一种是C端口模式，把图像数据按照YCbCr 4:2：0或4:2：2的格式传输到SDRAM（这种模式主要为MPEG-4、H.263等编码器提供图像数据的输入）。
基于ARM9与Linux的WLAN视频监控系统研究与设计基于ARM9与Linux的WLAN视频监控系统研究与设计一、引言近年来，随着科学技术的飞速发展与人们生活水平的提高，对安全监控的需求日益增加。
视频监控系统作为一种最常见的安全监控手段，已经被广泛应用于各个领域。
然而，传统的有线视频监控系统存在线缆布线麻烦、工程量大、成本高等问题。
为了解决这些问题，基于ARM9与Linux的WLAN视频监控系统得到了广泛关注与研究。
二、系统设计基于ARM9与Linux的WLAN视频监控系统主要由前端摄像头模块、ARM9处理器模块、WLAN无线模块、存储模块以及远程访问控制模块组成。
1. 前端摄像头模块前端摄像头模块是整个系统的核心部件，负责采集监控画面。
在设计中，我们选择了高清摄像头，能够提供更清晰、细腻的图像信息，有效提高监控系统的效果。
2. ARM9处理器模块ARM9处理器模块作为系统的“大脑”，负责对摄像头采集到的巨量数据进行处理、压缩和编码。
我们选用了ARM9处理器，其低功耗、高性能的特点能够满足我们的需求。
3. WLAN无线模块WLAN无线模块是系统的重要组成部分，负责将处理好的视频数据通过无线网络传输到存储设备或者远程访问设备上。
我们选择了高速、稳定的WLAN模块，以确保数据的及时、准确的传输。
4. 存储模块存储模块是用于保存视频监控数据的部件。
我们选择了高性能的硬盘作为主要存储介质，以及SD卡作为备份存储介质，以确保数据的安全性和可靠性。
5. 远程访问控制模块远程访问控制模块允许用户通过Internet远程访问视频监控系统，实时查看、回放监控画面。
用户只需通过登录系统，即可实现对视频监控画面的控制和操作。
三、系统工作流程基于ARM9与Linux的WLAN视频监控系统的工作流程如下：1. 摄像头采集前端摄像头模块负责实时采集监控画面，并将采集到的数据传输给ARM9处理器模块。
2. 数据处理与编码ARM9处理器模块对采集到的监控数据进行处理、压缩和编码，减少数据量的同时保留重要信息。
学号：2012407218 2015-2016学年第一学期《嵌入式系统》期末论文论文题目姓名：张江州院系：信息技术学院专业：农业电气化与自动化年级：2012论文提交日期：2015年10月成绩：一、摘要21世纪是信息技术高速发展的时代，社会的信息化唤起了人们对住宅智能化及家居智能化的要求，智能住宅己成为中国房地产市场的主流。
计算机行业和家电行业、电信行业、安防监控行业的互相渗透、互相融合，使信息时代的未来家居生活逐步成为现实。
建设部要求根据不同消费者的需要，推动家居数字化、建筑智能化，到2010年全国大中城市60%的住宅要实现智能化由此可见中国智能家居市场潜力巨大。
智能家居(Smart Home)，又称智能住宅。
通俗地说，是利用先进的计算机、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备(如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电)通过家庭网络连接到一起。
一方面，智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过无线遥控器、电话、互联网或者语音识别方式控制家用设备;另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户控制也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。
关键字：智能家居数字智能1引言20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，开始出现了住宅电子化(HE,Home Electronics)的概念。
80年代中期，将家用电器、通讯设备与安防设备的功能综合为一体，形成了家居自动化概念(HA，HomeAutomation) 。
80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安防设备通过总线技术进行连接、控制与管理的商用系统，这在美国称为智慧屋(WH,Wise Home)，在欧洲称为时髦屋(SH,Smart Home)。
当时日本正处于房产市场低迷时期，日本建设省在推进智能建筑概念时，抓住用于住宅总线技术的契机，提出了家庭总线系统概念(HBS,Home Bus System)。
而随着技术的继续发展和生物识别技术的实用化普及，智能家居的概念才真正体现了其本意，在好莱坞科幻电影中看到的那种高度智能化的家居系统正在走进我们的生活。
日本松下公司正在把“数码家庭”的概念应用到养老院，养老院的所有房间都装有多种测量仪器、触摸式显示屏、数码摄像机等，并与局域网相连，这样每个居住者的体温、血压等多项数据可以传送到护理中心，实现远程医疗护理。
美国麻省理工学院的实验室正在研究“智能房间”，通过生物传感器探测人的行为来自动控制和调节居住系统。
日本大型住宅公司MISAWA HOME为解决购房者对房屋防盗系统的不满意，新近推出“保全住宅”该住宅内部采用指纹辩识门禁系统，另设有隐藏式防盗室，当遇到小偷闯入时屋主可躲进去紧急避难，防盗室设有两道厚重的门，其中内门只要从里面上锁后，外部无法靠人力打开。
防盗室内装设电话专线，电话线埋在地下，另外还可在屋内放置一个机器人，亩以依歹徒恐吓的声音来反应，并出声求救，发挥报警求救功能[6]。
二、设计目的及意义本设计是基于ARM9的智能家居监控模块开发与实现，我们采用ARM9 内核的S3C2410处理器为控制芯片，再将Linux系统移植到硬件平台上，然后设计好相应的驱动程序和应用程序，最后将软件下载到硬件平台来对家电进行本地和远程控制。
系统主要有GSM通讯模块和ARM9系统板两个部分组成。
而系统软件主要完成各个模块之间交互通信的功能。
智能家居与普通家居相比，它不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
智能家居是数字家庭的一部分，只有将智能控制和上网功能集成起来，才形成真正意义上的数字家庭。
数字家庭涉及的领域将综合生活中的娱乐、工作、投资理财、学习、医疗、教育等，是实现家庭内部、家庭和社会的实时性沟通的综合系统。
数字家庭伴随着无线而产生，也使无线技术得到了充分的应用和体现。
三、智能家居基本模块及解决方案首先对智能家居系统的功能模块做了系统的分析，提取出四个最基本的功能模块，然后在比较国内外各种实现技术的优缺点的基础上，确定课题各模块的选型，最终提出一套自己的智能家居解决方案。
3.1 智能家居的基本功能模块目前的智能家居行业，首先，处于一个初始发展时期，国际社会暂时还没有形成一个公认的标准;其次，智能家居的应用场所一家庭住宅或住宅小区，不同的实际环境也对智能家居提出了不同的要求与解决办法;此外，居民都希望能够对智能家居进行个性化配置，满足自身的特殊需求。
这样的形势，致使开发商在实施智能家居时的方式、范围及侧重点也不尽相同。
有些用户比较注重家电的智能控制，而有些用户可能更加关心家庭安全防范，还有些用户则希望建立相对全面的智能家居系统，满足多方面的需求。
功能模块见下图。
图3.1 功能模块图图 3.1是根据课题充分分析现有的智能家居解决方案，结合自己的调查研究，从中提取出四个最为基本的功能模块:家庭对外通信模块、家庭网关模块、家庭安全防范模块、家庭设备自动控制模块，并在此基础上确定自己的智能家居解决方案。
传统的智能家居系统是为了满足住户方便性的要求，一般是为了实现家用电器的远程控制的目的，所以只包括“家庭对外通信模块”、“家庭网关模块”、“家庭自动控制模块”，随着近年来盗窃等现象的愈演愈烈，用户又提出了家庭安防的要求，而近年来通信、计算机、自动化等技术的不断发展使这种要求能够成为现实。
所以课题的解决方案中考虑到了用户对家庭安防的需要，在传统模块划分的基础上增加了“家庭安防模块”。
下文结合国内外功能模块的实现方式，将对各模块做详细分析与评述，最终提出自己实现各个模块的技术路线。
3.2 家庭对外通信模块智能家居的最终目的都是为“满足人们对舒适、方便、高效和符合绿色环境保护的需求”，其中“方便”要求家庭内部系统能够通过家庭对外接口，实现家庭外部的远程控制。
家庭对外通信模块的作用在于此，它在智能家居系统中扮演着非常重要的角色。
具体来讲，该模块的功能是提供一个家庭内部与外部的通信链路，通信的内容是数据信息或指令信息，常用的通信媒介有电话、GSM短信、Internet等。
随着新技术的发展，家庭对外通信模块从功能和方式上得到了丰富:功能上，过去只是完成简单指令信息的单方传输，现在更多的是提供数据信息的通信，包括通信交流、商务、娱乐、教育、医疗保险等;方式上，从电话通信到Internet 通信，再到GSM手机短信通信，越来越体现出通信方法的多样化和简便化。
3.3 家庭网关模块家庭网络就是在家庭内部通过适当的组网技术把家庭网关(Residential Gateway,RG)与其他设备组成可以进行信息交换的内部网络，并通过家庭网关与外部网络相连，形成面向家庭的业务提供平台。
在智能家居的实现过程中，家庭网关占据至关重要的位置。
家庭网关是连接外部公网和家庭私网的关口，既负责家庭内部对公网的访问和交互，又负责用户从公网上对家庭网络的访问和控制，另外还要负责家庭内部设备的互连、互控等操作，因此，家庭网关成为智能家居研究的重点。
本设计是选择三星公司生产的S3C2410芯片作为嵌入式家庭网关，它的ARM 内核是ARM920T。
之所以选择该芯片是基于以下几点考虑；(1)它带有MMU，支持Windows CE和大部分的Linux操作系统；(2)它主频达到202MHZ，能够满足一般家庭网关数据传输的需要；(3)它具有三通道的UART口，每个UART口都支持IrDAL0协议，为红外通信提供接口；(4)它大约有上百个GPIO口可供用户使用，使多个家用电器的接入网关成为可能；(5)它还有一个loom的以太网口，使家庭网关能够轻松接入Internet。
3.4 家庭安全防范模块安全防范就是保障人们在生产、生活和一切社会活动中人身生命、财产和生产、生活设施不受侵犯，防止侵害行为的总称。
智能家居在满足人们舒适、方便生活的同时，也要求为家庭提供安全防范方面的保障。
它包含的内容有防止入侵、盗窃、破坏、爆炸等，它的原则是“以防为主，打防并举”，安全防范工作贯彻“人防、技防、物防”相结合的方针政策。
因此，智能家居将家庭安全防范模块定义为其四个基本要素之一。
课题将安全防范的内容分为两部分，分别是家庭内部环境安全、家庭对外非法入侵预防，这两方面都体现了现代技术在智能家居中的应用。
在此提出一套可行的安防方案，可供以后继续研究实践:(1)住宅内部采用被动红外探测器、可燃气体探测器、温/湿度传感器；(2)住宅外部可选择窗磁、门磁开关、红外探测器、玻璃破碎探测器、双鉴探测器等；(3)住宅内外部的探测装置与报警控制器通过无线方式相连；(4)报警控制器与中心控制器通过有线方式相连。
3.5 家庭设备自动控制模块智能家居的初衷是解决家庭设备的自动控制问题，将更多的设备通过某种方式连接，达到统一、集中控制，为家庭生活带来方便。
因此，现代智能家居的最基本的功能需求体现在家庭设备的自动控制，家庭设备自动控制模块也就成为其最基本的模块。
对不同的家庭设备，课题给出了不同的解决方案:(1)对于电饭锅、电灯一类的开关量家庭设备，建议采用以继电器为核心的控制电路控制。
具体方案为首先将继电器、二极管、三极管、限流电阻等连接成一个控制电路，然后将继电器的一个电源脚接到开发板的S3C2410芯片的一个GPIO引脚上，继电器的另一个引脚接VCC，这样，可以通过烧写在S3C2410中的程序，来控制GPH1输出高低电平，进而控制继电器的吸合、断开，然后由继电器来控制家用电器的开关。
(2)对于电视机、空调一类提供红外接口的家庭设备，通过统一的红外控制器控制;可行的方案是采用红外模块，红外模块可直接与S3C2410的UART口相连，这样由S3C2410中的程序来发送和接收红外数据。
可能涉及到的程序有红外驱动程序、发送数据程序、接收数据程序等。
(3)对于信息家电，首先通过网络接口接入家庭以太网，如果信息家电支持家电生产厂商的远程服务，智能家居系统便可以减少对它的操作，如果不支持，则需要借助于信息家电提供的以太网交互命令，通过智能家居系统执行相关操作。
四、自我评价：在经过充分的考察了解和对大量资料的研究后，分析了国内外智能住宅的现状和发展趋势，并结合我国住宅的实际情况以及人们的需要，给出了一种智能家居控制系统的开发设计方案。
经过一段时间的努力，设计终于接近尾声，在设计过程中，我学到了许多在书本学不到东西，这些对将来的学习和工作都提供了一笔宝贵的财富。
由于时间短、实验条件有限，更多的是本人能力有限，没有实现论文中的全部设计，但是在不断的摸索开发中我渐渐熟悉了嵌入式系统基本的开发流程，熟悉了一些基本工具的使用，理解了一些基本原理，算是一个小小的入门。
