基于OpenWrt和BLE Mesh的智能家居终端控制系统的设计与实现

发布时间：2017-06-15 17:07

  本文关键词：基于OpenWrt和BLE Mesh的智能家居终端控制系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家科教兴国策略的实施和人们对生活水平要求的提高,移动化、智能化、万物互联是未来人们生活起居的三大发展趋势。近20多年来,受智能手机和移动互联网高速发展的推动,智能家居正迅速崛起。如今,智能家居行业迎来了一个充满机遇的时代,其开源操作系统、成熟的无线通信网络和云平台为开发者开辟了绿色通道,而传感器、处理器和存储半导体的性价比大幅提升。但存在的问题也很多,智能家居行业目前还没有统一的标准,实现方案大部分倾向大而全,安装麻烦,用户体验差,价格昂贵等,它们将是智能家居行业走向平民化必须要解决的拦路虎。本文开展的主要工作如下:1.设计实现了可通过蓝牙、语音和Wi-Fi三种方式控制的智能家居电源开关控制器。设计了元器件电路、PCB线路和Android UI界面,可应用于Android手机、平板、蓝牙程式实施进程控制,改变了传统家居布线模式,可免开关布线,也可相容已有线路布局,还可与各种智能家庭系统实现无缝连接。借助热成像实验测试了环境温度对该控制器的影响,并对控制器的性能做了全面的分析和研究。2.基于稳定性、安全性、易于扩展及便于施工的原则,规划了整个智能家居终端控制系统的通信协议和组网方式,选用支持OpenWrt系统的哦耶路由器改装成中控智能家庭网关。以CO传感器监控报警为例,实验验证了整个系统的可行性。3.本文使用蓝牙组网,相对于ZigBee功耗更低。在消费电子领域,蓝牙具有更多优势,也得到了越来越多的青睐。随着蓝牙自组网技术(BLE Mesh)的发布,进一步规范了基于IPv6数据包的交换设备间的蓝牙通信,克服了短距离通信和限制通信拓扑结构的缺陷,可免疫电磁干扰。蓝牙的另一大优势就是可直接与手机连接,必将成为近程通信发展的主要方向。注:本文第三章电源开关控制器是独立开发准备投放市场的产品,后来和蓝牙CSR厂商有合作,其提供了CSR1010蓝牙芯片及开发API,所以在架构整个智能家居终端控制系统时,整个系统内所选用的蓝牙芯片都用的是厂商提供的CSR1010芯片,组建BLE mesh网络。
【关键词】：物联网 BLE mesh 电源开关控制器 OpenWrt 中控智能家庭网关
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 项目背景和意义10-11
• 1.2 智能家居系统及智能家居控制器的发展现状11-17
• 1.2.1 智能家居国外的发展现状11
• 1.2.2 智能家居国内的发展现状11-13
• 1.2.3 智能家居电源控制器的发展分析13-14
• 1.2.4 智能家居的技术架构14-16
• 1.2.5 智能家居的未来发展趋势16-17
• 1.3 论文的主要研究内容17-18
• 1.4 论文的组织结构18-20
• 第二章 智能家居终端控制系统的总体方案设计及相关技术20-31
• 2.1 主要功能20
• 2.2 总体方案设计20-23
• 2.2.1 系统的整体架构20-21
• 2.2.2 系统组网技术选择21-23
• 2.3 Android系统架构23-24
• 2.4 智能家庭网关24-25
• 2.4.1 智能家庭网关设计24-25
• 2.4.2 OpenWrt系统的应用25
• 2.5 BLE mesh研究25-28
• 2.5.1 BLE mesh介绍25-26
• 2.5.2 BLE mesh网络架构26-27
• 2.5.3 BLE mesh协议27-28
• 2.6 语音识别技术28-30
• 2.6.1 语音识别的基本原理29
• 2.6.2 科大讯飞语音识别技术29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 智能家居电源控制器的开发31-58
• 3.1 控制终端的功能31-33
• 3.2 电源控制器硬件设计33-35
• 3.2.1 元器件电路33-34
• 3.2.2 PCB板线路34-35
• 3.3 电源控制器的Android应用程序设计35-53
• 3.3.1 蓝牙模块编程格式35-36
• 3.3.2 Android蓝牙通信模块实现36-40
• 3.3.3 Android修改用电器电源开关状态界面40-41
• 3.3.4 Android Wi-Fi网络定时功能实现41-51
• 3.3.5 Android语音识别功能实现51-53
• 3.4 电源控制器热成像测试53-54
• 3.5 电源控制器软件测试54
• 3.5.1 实验环境54
• 3.5.2 电源控制器功能实现测试54
• 3.6 电源控制器的性能分析54-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第四章 中控智能家庭网关设计与实现58-69
• 4.1 中控智能家庭网关功能分析58-59
• 4.2 中控智能家庭网关硬件59-63
• 4.2.1 OYE-0001 型号路由器介绍59-60
• 4.2.2 CSR1010BT模组介绍60-61
• 4.2.3 路由器CPU介绍61-63
• 4.3 OpenWrt系统编译与开发63-67
• 4.3.1 OpenWrt系统编译环境搭建63-64
• 4.3.2 编译OpenWrt系统64-65
• 4.3.3 中控智能家庭网关的配置65-67
• 4.4 中控智能家庭网关中间件通信协议67-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 中控智能家庭网关服务器的架设69-81
• 5.1 中控智能家庭网关服务器实现69-70
• 5.2 Web Server架构分析70-71
• 5.3 网关TF卡挂载和Python服务器安装搭建71-74
• 5.4 Socket Server原理74-76
• 5.4.1 Python Socket模型74-75
• 5.4.2 Python Socket编程75-76
• 5.5 搭建PHP环境到中控智能家庭网关76-78
• 5.6 RS232串口数据透传测试78-80
• 5.7 本章小结80-81
• 第六章 智能家居系统实例测试81-87
• 6.1 室内CO有毒气体报警81-86
• 6.1.1 CO气体传感器82-83
• 6.1.2 报警实物测试83
• 6.1.3 软件设计与实现83-84
• 6.1.4 安装USB的高清摄像头84-85
• 6.1.5 Android应用程序监控85-86
• 6.2 实验测试86
• 6.3 本章小结86-87
• 第七章 论文总结与展望87-89
• 7.1 论文工作总结87-88
• 7.1.1 论文所完成的主要工作87-88
• 7.1.2 论文的创新点88
• 7.2 论文工作展望88-89
• 参考文献89-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间的研究成果92-93

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