基于ZigBee的智能家居系统控制中心服务器的应用与研究

发布时间：2017-09-26 22:37

  本文关键词：基于ZigBee的智能家居系统控制中心服务器的应用与研究

  更多相关文章： ZigBee TCP/IP 控制中心服务器 Reactor事件模型 XMPP

【摘要】：随着社会经济科技的发展,人民对居家环境的要求也在逐步提高。特别是移动互联发展,智能家居系统也发生深刻变化。传统的智能家居控制方式复杂、单一,而功能多样化、使用便捷是移动互联网时代的趋势。论文基于ZigBee的控制终端与基于Android智能终端的结合,通过APP便能随时控制家居设备和获取室内的一切信息。除此之外,日常相关的社区中各类信息,用户也可以通过该APP直接获取,为用户的生活带来极大方便。因此,该智能家居系统除具有传统的功能,还融合额外的信息系统,使得用户通过一款APP就能够掌握日常生活中基本信息。由于系统中各部分采用的通信协议并不完全相同,是多种网络并存的应用系统,其包括ZigBee、TCP/IP以及红外网络,而这些网络协议间并不能直接通信。为实现各部分之间能够信息交互,需要提供一个控制中心服务器网关。作为网关的控制中心服务器,需要处理不同网络的消息,那么控制中心服务器需具有TCP/IP网络传输、串口通信、家电设备信息的存储转发等功能。控制中心服务器采用基于Reactor事件设计模型,将系统中的I/O,定时,信号事件统一起来,通过注册各类事件处理函数实现具体的事件处理。控制中心服务器与社区管理通过基于XMPP协议的消息推送系统,实现接收来自于社区管理平台的信息。通过以上方案实现控制中心服务器与室内控制网络、社区管理平台的交互。为实现用户在外部网络能够安全访问内网的控制中心服务器,采用VPN+SSL技术实现外网的安全访问。通过该设计,使得手机终端能够通过控制中心服务器控制室内设备、环境监控、获取社区各类信息。随着移动互联网和智能硬件设备的发展,智能家居系统在人们生活中占据越来越重要的地位。从市场前景看,智能家居系统具有强劲的发展动力。社会环境在变化,人们的需求也在相应的变化,智能家居技术会越来越智能化;从技术上来看,虽然已经有很多传统的智能家居解决方案,但是在新的技术环境下传统的方案还需进行调整修改。因此综合来看,智能家居系统具有很好的研究与应用价值。
【关键词】：ZigBee TCP/IP 控制中心服务器 Reactor事件模型 XMPP
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究的工作背景与意义10-12
• 1.2 智能家居国内外的研究现状12-14
• 1.3 选题意义及目的14
• 1.4 研究的主要内容14-15
• 1.5 本文的组织结构15-17
• 第二章 智能家居系统相关技术17-29
• 2.1 控制层CC2530以及ZigBee协议17-21
• 2.1.1 ZigBee协议17-18
• 2.1.2 ZigBee网络特点18-20
• 2.1.3 CC2530芯片20-21
• 2.2 中心层相关硬件、软件技术21-27
• 2.2.1 ARM体系架构21
• 2.2.2 嵌入式操作系统21-22
• 2.2.3 Linux操作系统22-23
• 2.2.4 VPN技术23-25
• 2.2.5 OpenSSL及其握手过程25-26
• 2.2.6 消息推送以及访问web Action26-27
• 2.2.7 控制中心服务器与其他模块的通信协议27
• 2.3 应用层27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 智能家居系统需求分析与控制中心服务器设计29-42
• 3.1 智能家居系统需求分析29-30
• 3.2 智能家居总体设计30-41
• 3.2.1 智能家居系统功能设计31-32
• 3.2.2 控制中心服务器结构设计32-35
• 3.2.3 控制中心服务器的线程模型设计35-37
• 3.2.4 通信模块设计37-39
• 3.2.5 业务逻辑模块设计39-40
• 3.2.6 日志模块设计40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 控制中心服务器的实现42-60
• 4.1 基于C++的Reactor设计模式的实现42-47
• 4.1.1 C++多线程编程的基本问题42-44
• 4.1.2 event loop的实现44-45
• 4.1.3 Reactor句柄封装的实现45
• 4.1.4 I/O复用模块的实现45-46
• 4.1.5 EventloopThreadPool的实现46-47
• 4.2 日志系统的实现47-50
• 4.2.1 日志接口的选择48
• 4.2.2 日志格式与日志级别48-49
• 4.2.3 日志记录功能实现49
• 4.2.4 多缓冲日志系统-异步日志系统49-50
• 4.2.5 日志管理的实现50
• 4.3 网络通信模块的实现50-53
• 4.3.1 消息缓冲区Buffer的实现51
• 4.3.2 TCP连接类TcpConnection的实现51-52
• 4.3.3 TCP网络服务器类TcpServer的实现52-53
• 4.4 VPN的实现53-56
• 4.4.1 VPN握手过程的实现54
• 4.4.2 对称加密算法的选择54-56
• 4.4.3 VPN服务端和客户端的实现56
• 4.5 业务逻辑模块实现56-59
• 4.5.1 控制中心服务器与移动终端通信协议57-58
• 4.5.2 控制中心服务器与ZigBee网络的通信协议58
• 4.5.3 逻辑业务处理的接口实现58-59
• 4.6 本章总结59-60
• 第五章 系统测试及结果分析60-77
• 5.1 测试环境60-61
• 5.1.1 测试环境的搭建60-61
• 5.2 控制中心基础模块测试61-70
• 5.2.1 日志模块的测试61-62
• 5.2.2 Reactor模块的测试62-63
• 5.2.3 Event Loop功能测试63-64
• 5.2.4 VPN隧道模块测试64-65
• 5.2.5 VPN隧道加密传输测试65-66
• 5.2.6 VPN外网连接测试设置66-67
• 5.2.7 TcpServer测试67-70
• 5.3 系统功能整体测试70-75
• 5.3.1 灯光控制功能测试70-71
• 5.3.2 煤气传感器报警功能测试71-72
• 5.3.3 温度监控功能测试72
• 5.3.4 空气质量检测测试72-73
• 5.3.5 红外学习及控制测试73-74
• 5.3.6 社区服务器消息推送测试74-75
• 5.4 本章总结75-77
• 第六章 全文总结与展望77-78
• 6.1 全文总结77
• 6.2 后续工作与展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-81

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本文编号：926138