基于Open Wrt与Android的智能家居系统研究与实现

摘要

随着“互联网+”时代的到来，越来越多的人向往更加舒适、便捷和高效的生活方式，因此对智能家居的需求与日俱增。本文结合智能家居发展的现状和意义，并分析了国内外相关的方案，设计了一款基于移动设备作为控制方式的智能家居系统。
　　本文从性价比、实时性、低功耗等角度出发，首先对整个智能家居系统的架构进行了设计，选择Wi-Fi和ZigBee这两种技术进行融合，突破了单一无线通信在功能上的局限性，并采用了Android手机作为控制终端。接着对系统中所涉及到智能路由、家庭组网、移动智能终端和服务器等方面的关键技术做了详细的介绍，并对其进行了设计与实现。
　　智能路由由RT5350芯片和基于Linux的OpenWrt系统构成。针对智能家居系统所需的功能，对OpenWrt源码进行了修改、配置和交叉编译，实现了Web页面管理、无线Wi-Fi、Wi-Fi串口和服务器端视频监控的功能。家庭内网使用的是ZigBee模块组建的无线传感器网络，ZigBee协调器采用自定义的统一串口控制协议通过串口和智能路由的Wi-Fi网络通信，将ZigBee家庭内网连接到外网中，执行控制命令并进行信息反馈。移动智能终端是以Google公司的Android操作系统为平台，完成了客户端软件的编写，包括安全登录、硬件控制、视频监控功能的设计与实现。另外，为了满足多用户的需求，对用户进行管理，并控制和存储设备数据状态，搭建了Tomcat服务器，并给出了远程控制的实现方案。
　　经过系统测试，本文设计的智能家居控制系统可以通过Android手机对家居设备进行集中管理与控制，并对室内状态进行视频监控。系统操作方便，运行稳定，便于推广。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要研究内容

第二章 系统总架构设计及关键技术研究

2．1 智能家居系统的总架构设计

2．2 关键技术的研究

2．2．1 OpenWrt系统

2．2．2 ZigBee技术

2．2．3 Android系统

第三章 基于OpenWrt智能路由的设计与实现

3．1 芯片的选型及系统移植

3．1．1 智能路由芯片的选型

3．1．2 OpenWrt的移植

3．2 OpenWrt系统的基本配置

3．2．1 OpenWrt系统IP地址的配置

3．2．2 Web管理页面的实现

3．2．3 Wi-Fi的配置

3．3 Wi-Fi与ZigBee网络通信

3．3．1 Wi-Fi串口的配置

3．3．2 Wi-Fi串口的双向通信

3．4 视频监控的实现

3．4．1 视频数据采集及压缩

3．4．2 USB摄像头驱动移植

3．4．3 视频数据的处理

第四章 家庭无线传感器网络的设计与实现

4．1 ZigBee芯片选型

4．2 智能路由与ZigBee协调器通信协议的设计

4．3 ZigBee数据通信设计

4．3．1 数据包分析

4．3．2 ZigBee协调器的设计

4．3．3 ZigBee终端节点的设计

第五章 客户端和服务器端的设计与实现

5．1 Android客户端程序的设计与实现

5．1．1 安全设置

5．1．2 无线控制

5．1．3 视频监控

5．2 智能家居服务器的设计与实现

5．2．1 Tomcat服务器的搭建

5．2．2 数据库存储设计与实现

5．2．3 网络通信及后台管理网站显示

5．2．4 远程控制实现方案

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研成果