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基于ZigBee的智能家居安全监控系统研究

来源:中国一卡通网  作者:中国一卡通收录  发布时间:2011-12-02 10:20:20  字体:[ ]

关键字:智能家居  监控  ZigBee技术  远程控制  

摘   要:为实现对家庭安全的实时监控,提出了智能家居远程安全监控系统设计方案。系统基于ZigBee技术和GSM /GPRS网络进行设计,能够通过彩信和短信发出监控图像和报警信息,接收远程指令;同时引入了多种传感器,实现了对家用电器的远程控制,实现了智能家居远程监控。重点阐述了系统的硬件、软件设计以及系统的性能测试,实现了多个监控装置的无线联网。实验结果表明,所设计的系统能够实现安全、便捷的智能家居远程监控,并具有较高的可用性和可靠性。

  
  3. 3 异常状态检测

  本系统能够通过图像方式,对外人入侵、火灾等室内异常情况进行自动判别。其智能性主要体现在:系统软件能够对环境状态进行自学,从而能适应背景环境的变化;对于临界状态,能够自动启动状态跟踪监控,通过多幅图片获得准确的判断结果。以背景差分法和帧间差分法为基础,采用了动静阈值结合法。整个目标的检测过程主要包括:图像预处理;量化函数运动检测(或小目标运动跟踪检测) ; 异常情况判别及处理。

  当系统接收到摄像机传送的新图像后,首先进行预处理和去噪,以得到可以量化物体运动或异常区域的二值图像;然后进行异常状态分析与判断。系统采用两种异常量化函数:基于全局的位图处理和抽查检测处理。然后,根据异常量化函数指标进行特定的后续操作。若需进入异常报警处理程序,则传送报警信号,发送MMS信息,并存储当前视频等;若需进入临界异常跟踪,则启动临界异常跟踪程序;否则进行背景更换判定并等待获取下一幅监控图像。

  4 系统测试及实验数据分析

  本系统采用运动目标检测算法,实现对监视对象的图像处理与异常判断,占背景面积8‰的小目标都能被系统识别。系统有效消除了因环境光线变化、背景微变、小目标渐进运动等因素引起的系统误判。采用本系统软、硬件进行入侵事件检测,其实验图片及检测效果如图5所示。 



  图5 入侵事件跟踪检测效果

  为验证ZigBee通信在智能家居安全监控系统中的性能,测试了两组性能指标: ①无障碍状态下,随着距离的增加,数据丢包率、接收功率和自由空间衰减的变化情况; ②数据传输距离为30 m时,随着障碍物增加而产生的丢包率;实验数据分别如表1、表2所示。

  接收功率根据CC2430芯片内建的RSSI (接收信号强度指示) 测得, RSSI的值存放在寄存器RSSIL.

  RSSI_VAL中,其与接收功率的对应关系如下:

  P =RSSI_VAL +RSSI_OFFSET[ dBm ].

  其中, RSSI_OFFSET是经验取值,约为- 45 dB.

  表1 无障碍物时的测试数据 


  表2 存在障碍时的30 m距离测试数据 


  实验结果表明,在无障碍物传输距离为80 m以内时,传输数据的丢包率低于1%,能够充分满足正常家居环境的通信需要,而且接收功率很低,非常适合家庭的使用; ZigBee模块之间通信传输距离为30 m时,穿过2堵水泥墙的丢包率仅为1% ,穿过1堵水泥墙时丢包率为0% ,完全能够满足系统设计的要求。

  5 结束语

  本研究提出并设计完成一种基于ZigBee的智能家居安全监控系统,分别从系统功能介绍、硬件设计、软件设计、实验数据分析等方面分析了ZigBee技术在该系统中的应用。将ZigBee技术应用于智能家居中,实现了快速率、低成本、低功耗的无线网络通信。通过将传统传感器报警系统和图像监控系统相结合,形成了新型的智能安防系统。用户可以通过手机或PC机接收MMS信息,根据需要进行远程手机设定,从而实现灵活、便捷的家庭安全监控。

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