基于SIP协议的智能家居系统设计与实现

摘要

在移动互联网高速发展的催生下，移动终端的应用软件犹如雨后春笋般出现。网络服务以及云端服务的普及和便利给数字化智能家居带来了新的发展契机，尤其是实现数字家庭网关服务器使得数字家居物联网变成可能，更是能够通过移动终端，例如主流的Android、IOS、Windows Phone来连接服务器，实现IP电话、即时通讯、远程控制、监控、门禁等功能，实现实际意义上的数字家居物联网。
　　本文提出了基于SIP协议的家居服务器模型的设计方案，从硬件架构和软件架构两个方面进行分析，完成对服务器体系架构的设计和开发流程的规划，并遵循服务器的架构设计和功能设计，结合现有的实验环境，设计完成了一套运行于服务器应用层的智能家居系统，以此来验证服务器设计方案和开发流程的正确性和合理性。这套智能家居系统由八大模块组成，包括了用户登录、家居安防、门禁对讲、区域监控、环境控制、家电控制、用户管理以及系统设置等模块。
　　本文首先阐述了项目开发的背景及实际意义，分析了SIP协议和Web Service服务技术在嵌入式服务器中的应用，然后针对基于SIP协议实现嵌入式家庭网关、模拟对讲设备支持和智能家居自动化这三个功能进行了深入的研究和设计，并且详细介绍了智能家居系统各个模块的功能。最后从系统实现、功能和性能方面对智能家居系统进行了整体性的测试与验证，对测试的结果作了分析与总结。在本文的结尾部分，对基于SIP协议的家居服务器模型存在的一些不足进行了分析以及未来研究方向的探讨，并对智能家居系统进行了全面的总结和对未来的展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 项目开发背景及意义

1．2 国内外对物联网智能家居的研究现状

1．3 SIP协议在嵌入式服务器中的应用

1．4 本文研究内容

1．5 本文结构安排

第二章 相关技术介绍

2．1 会话初始化协议SIP

2．1．1 SIP介绍

2．1．2 SIP功能

2．1．3 SIP分层结构

2．1．4 SIP消息格式

2．2 SIP相关协议简介

2．2．1 会话描述协议SDP

2．2．2 实时传输协议RTP

2．2．3 实时传输控制协议RTCP

2．3 楼宇对讲系统应用的关键技术

2．3．1 G．729语音压缩编码标准

2．3．2 MPEG-4视频压缩编码标准

2．4 智能家居系统系统应用的关键技术

2．4．1 Boa Web服务器实现原理

2．4．2 SQLite嵌入式数据库技术

2．5 本章小结

第三章 系统需求分析

3．1 系统业务需求分析

3．1．1 家居安防业务需求

3．1．2 门禁对讲业务需求

3．1．3 区域监控业务需求

3．1．4 环境控制业务需求

3．1．5 家电控制业务需求

3．1．6 用户管理业务需求

3．2 系统功能需求分析

3．2．1 环境需求

3．2．2 基本模块功能需求

3．3 系统非功能性需求分析

3．3．1 可靠性需求

3．3．2 性能需求

3．3．3 可移植性需求

3．3．4 可维护性需求

3．3．5 可使用性需求

3．4 本章小结

第四章 系统设计

4．1 系统架构设计

4．1．1 硬件架构

4．1．2 软件架构

4．2 系统功能设计

4．2．1 嵌入式家庭网关

4．2．2 模拟设备支持

4．2．3 智能家居自动化

4．3 数据结构设计

4．3．1 用户信息表单

4．3．2 报警防区表单

4．3．3 安防日记表单

4．3．4 报警记录表单

4．3．5 通话记录表单

4．3．6 监控通道表单与监控协作规则表单

4．3．7 场景信息表单与场景协作规则表单

4．3．8 家电信息表单与家电协作规则表单

4．4 系统模块设计

4．4．1 用户登录模块设计

4．4．2 用户管理模块设计

4．4．3 家居安防模块设计

4．4．4 门禁对讲模块设计

4．4．5 区域监控模块设计

4．4．6 环境控制模块设计

4．4．7 家电控制模块设计

4．5 本章小结

第五章 系统实现与测试

5．1 用户登录实现

5．1．1 用户登录界面设计

5．1．2 主要实现函数与事件

5．2 用户管理实现

5．2．1 用户管理界面设计

5．2．2 主要实现函数与事件

5．3 家居安防实现

5．3．1 家居安防界面设计

5．3．2 主要实现函数与事件

5．4 门禁对讲实现

5．4．1 门禁对讲界面设计

5．4．2 主要实现函数与事件

5．5 区域监控实现

5．5．1 区域监控界面设计

5．5．2 主要实现函数与事件

5．6 环境控制实现

5．6．1 环境控制界面设计

5．6．2 主要实现函数与事件

5．7 家电控制实现

5．7．1 家电控制界面设计

5．7．2 主要实现函数与事件

5．8 部分核心设计代码

5．8．1 用户登录代码

5．8．2 通话对讲代码

5．8．3 区域监控代码

5．9 系统测试

5．9．1 测试方法

5．9．2 测试环境

5．9．3 测试结果

5．10 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢