WIFI技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展的很迅猛，人們的生活工作都離不開wifi了，很多公眾場所，如飯店，公交車上等也都會有一些wifi供人們免費(fèi)使用。wifi不僅僅是我們生活中會用到，一些行業(yè)中也會用到wifi，本文小編給大家推薦的是一篇電子技術(shù)論文范文，主要論述了基于WiFi的遠(yuǎn)程視頻測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　摘要：基于WiFi的遠(yuǎn)程視頻測控系統(tǒng)可以通過Web及移動終端(平板、手機(jī))遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)智能控制以及視頻監(jiān)控，并將視頻數(shù)據(jù)與操作記錄等存儲于云服務(wù)器上。研究了物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)器、移動終端等技術(shù)，以AR9331無線WiFi芯片為核心處理器、紅外可控?cái)z像頭為視頻采集模塊，利用云服務(wù)器，采用WiFi技術(shù)，構(gòu)建了高度集成的嵌入式實(shí)時測控平臺。LUCI技術(shù)實(shí)現(xiàn)一鍵連接，具有體積小、成本低、穩(wěn)定性高、安全性好、操作便利等特點(diǎn)，集智能控制及安防等功能于一體。以寵物喂食視頻監(jiān)控為例，以AR9331無線模塊搭配Linux系統(tǒng)提供云服務(wù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠很好地實(shí)現(xiàn)智能喂食與監(jiān)控功能，滿足寵物看護(hù)與安防需求。

　　關(guān)鍵詞：WiFi,視頻監(jiān)控,嵌入式,智能控制

　　基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：2014年江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金項(xiàng)目(BY2014123-03);鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目(NY2011011)

　　作者簡介作者簡介：盛平(1957-)，男，江蘇鎮(zhèn)江人，碩士，江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院高級工程師、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榍度胧綔y控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控及跟蹤;宋志敏(1989-)，男，江蘇淮安人，江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)榍度胧綔y控。

　　0 引言

　　寵物經(jīng)濟(jì)所產(chǎn)生的連鎖效應(yīng)不可小視，寵物所推動的連鎖產(chǎn)業(yè)在當(dāng)今激烈競爭的市場占據(jù)了一定的份額。目前市場上的寵物看護(hù)系統(tǒng)品種不多，大多數(shù)產(chǎn)品功能單一，不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。近年來，隨著智能家居[1]技術(shù)的發(fā)展和生活節(jié)奏的加快，對智能化設(shè)備的準(zhǔn)確性、有效性、便利性提出了更高要求。

　　基于WiFi的遠(yuǎn)程寵物喂養(yǎng)及監(jiān)控系統(tǒng)具有特定喂食與監(jiān)控功能，可以對寵物進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、智能喂食，并將所有數(shù)據(jù)與視頻保存到云服務(wù)器上。整個系統(tǒng)支持一鍵連接，方便用戶使用，界面美觀大方，穩(wěn)定性高，同時本系統(tǒng)還可以應(yīng)用到家居自動化、室內(nèi)外安防等領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。

　　1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)由AR9331核心WiFi模塊、云服務(wù)器、遠(yuǎn)程客戶端3部分組成。其中AR9331核心模塊主要負(fù)責(zé)將喂食參數(shù)、視頻數(shù)據(jù)傳送至云服務(wù)器以及接收控制命令去執(zhí)行相應(yīng)的喂食操作。云服務(wù)器主要負(fù)責(zé)對接遠(yuǎn)程客戶端和喂食機(jī)之間的通信、管理喂食機(jī)信息和用戶信息。遠(yuǎn)程客戶端通過與服務(wù)器的交互來獲取喂食機(jī)的實(shí)時視頻以及實(shí)時對喂食機(jī)進(jìn)行喂食喂水控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　系統(tǒng)工作流程為：設(shè)備上電，通過一鍵設(shè)置程序?qū)⑽故硻C(jī)連接互聯(lián)網(wǎng)，喂食機(jī)發(fā)送UDP心跳包與服務(wù)器連接，注冊相應(yīng)設(shè)備信息�？蛻舳塑浖�啟動，通過HTTP請求與云服務(wù)器交互，提交相應(yīng)的用戶信息以及相關(guān)聯(lián)的設(shè)備信息。服務(wù)器通過對注冊信息的處理匹配，實(shí)現(xiàn)喂食機(jī)與用戶設(shè)備的實(shí)時交互。

　　2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

　　2.1 AR9331核心WiFi模塊

　　AR9331WiFi模塊采用ATHEROS公司的AR9331芯片，該核心板上運(yùn)行的是基于Linux內(nèi)核的OpenWRT系統(tǒng)。OpenWRT是一個高度模塊化、高度自動化的嵌入式Linux系統(tǒng)，擁有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)組件和擴(kuò)展性，通常用于工控設(shè)備、電話、小型機(jī)器人、智能家居、路由器以及VOIP設(shè)備中。它提供了100多個已編譯好的軟件，而且數(shù)量還在不斷增加， OpenWRT SDK更簡化了開發(fā)軟件的工序。AR9331WiFi核心模塊架構(gòu)如圖2所示。

　　2.1.1 設(shè)備一鍵連接模塊

　　目前市場上設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)置比較復(fù)雜，筆者對WiFi模塊的多種模式進(jìn)行了研究并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編程知識，通過UCI來設(shè)置WiFi的工作模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備一鍵智能聯(lián)網(wǎng)功能。一鍵連接模塊工作過程如下：

　　設(shè)備接收到硬件的觸發(fā)設(shè)置信號后，通過UCI將WiFi設(shè)置為AP模式(Access Point，提供無線接入服務(wù)，允許其它無線設(shè)備接入，提供數(shù)據(jù)訪問 )，然后啟用UDP服務(wù)監(jiān)聽指定的端口號。用戶通過手機(jī)客戶端先獲取想要連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用戶名ssid、mac地址、加密方式和路由器密碼，然后通過WiFi連接喂食機(jī)并通過UDP將以上數(shù)據(jù)發(fā)送給核心板。核心板在收到設(shè)置參數(shù)后，通過UCI來將WiFi設(shè)置為sta模式并連接指定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

　　2.1.2 設(shè)備控制模塊

　　設(shè)備控制模塊主要是通過接收網(wǎng)絡(luò)控制命令并解析命令數(shù)據(jù)包，通過RS232對繼電器板實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制，從而進(jìn)行喂食喂水操作�？刂瞥绦蚰�塊主要采用多線程網(wǎng)絡(luò)編程和串口編程[2]，分為兩個線程：一個線程用來定時向云服務(wù)器發(fā)送UDP心跳包，確定喂食機(jī)是否在線和實(shí)時向云服務(wù)器更新喂食機(jī)設(shè)備的邏輯地址;一個線程用來監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)端口，實(shí)時接收云服務(wù)器發(fā)回來的控制命令，從而實(shí)現(xiàn)喂食喂水操作�？刂屏鞒倘鐖D3所示。

　　2.1.3 視頻模塊

　　選擇成熟穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)模塊。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般會提供SDK(軟件開發(fā)包)，這使得視頻開發(fā)快捷方便。本系統(tǒng)采用威視達(dá)康的視頻解決方案。

　　2.2 云服務(wù)器

　　云服務(wù)器端主要分為喂食機(jī)設(shè)備信息提取更新模塊和基于Web Services的設(shè)備控制模塊兩個部分

　　2.2.1 喂食機(jī)設(shè)備信息提取更新模塊

　　因?yàn)槲故硻C(jī)設(shè)備不止一個，屬于一對多的網(wǎng)絡(luò)通信編程，會出現(xiàn)多個設(shè)備同時更新，所以設(shè)備信息提取更新模塊采用udp異步通信編程來實(shí)現(xiàn)[3]。主要實(shí)現(xiàn)過程如下：服務(wù)器端通過異步監(jiān)聽指定端口，接收喂食機(jī)設(shè)備發(fā)送的心跳包數(shù)據(jù)，然后從心跳包中提取出設(shè)備對應(yīng)的ID號，并通過對UDP報(bào)文的分析提取出設(shè)備對應(yīng)的IP地址和端口號，來確定喂食機(jī)設(shè)備的唯一邏輯地址。因?yàn)樵O(shè)備心跳包發(fā)送頻率較高而設(shè)備信息變更頻率較低，所以本系統(tǒng)將設(shè)備信息先暫存在一個XML文檔中，每次將接收到的數(shù)據(jù)與XML中的數(shù)據(jù)比對，如果發(fā)生改變才將數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫，這樣可以大大降低數(shù)據(jù)庫的壓力。 　　2.2.2 設(shè)備控制模塊

　　Web Service[4]是基于網(wǎng)絡(luò)、分布式的模塊化組件，它執(zhí)行特定的任務(wù)，遵守具體的技術(shù)規(guī)范，這些規(guī)范使得Web Service能與其它兼容的組件互操作，并且 Web Services 利用 SOAP 和 XML對這些模型在通訊方面作了進(jìn)一步的擴(kuò)展以消除特殊對象模型的障礙。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)后期客戶終端包括手機(jī)終端、PC終端等設(shè)備，各種設(shè)備的平臺不一樣，所以本系統(tǒng)選擇Web Services來提供服務(wù)。模塊整體架構(gòu)見圖4。

　　用戶通過http請求將參數(shù)以json的數(shù)據(jù)格式發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器端通過對json格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，進(jìn)行相應(yīng)的操作，為用戶提供準(zhǔn)確實(shí)時的寵物進(jìn)食記錄，系統(tǒng)調(diào)用流程如圖5所示。

　　通過用戶提交的ID號到數(shù)據(jù)庫查詢對應(yīng)的設(shè)備IP和端口號，然后通過udp向設(shè)備發(fā)送喂食喂水的控制命令。操作成功后，數(shù)據(jù)庫操作模塊將喂食喂水量記錄進(jìn)數(shù)據(jù)庫。查詢喂食喂水模塊通過設(shè)備ID號從喂食喂水?dāng)?shù)據(jù)庫中查詢對應(yīng)記錄，并將數(shù)據(jù)取出以json的數(shù)據(jù)格式返回給用戶。

　　2.3 遠(yuǎn)程客戶端

　　2.3.1 PC端

　　在PC端采用基于AJAX[5]的Web控制頁面設(shè)計(jì)，AJAX代表了異步JavaScript+XML。這種技術(shù)首先由微軟在1999年引入，并以“使用遠(yuǎn)程調(diào)用的DHTML/JavaScript[6] Web應(yīng)用程序”著稱。這一技術(shù)的基本思想是：允許一個互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器向一個遠(yuǎn)程頁面/服務(wù)作異步的HTTP調(diào)用，并且用收到的結(jié)果更新當(dāng)前Web頁面而不必刷新整個頁面。本系統(tǒng)的控制頁面通過向Web Services 提供的API發(fā)送特定的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)喂食喂水和查詢歷史數(shù)據(jù)的操作。

　　2.3.2 蘋果/安卓手機(jī)客戶端

　　手機(jī)客戶端采用網(wǎng)絡(luò)編程和多線程編程，通過http協(xié)議遠(yuǎn)程調(diào)用Web Services提供的API接口實(shí)現(xiàn)指定的功能，本文開發(fā)了基于蘋果/安卓平臺的客戶端。

　　蘋果手機(jī)客戶端采用Xcode 設(shè)計(jì)開發(fā)。Xcode 是蘋果公司開發(fā)的編程軟件，是開發(fā)人員建立OS X 和 iOS 應(yīng)用程序的最快捷方式。Xcode具有統(tǒng)一的用戶界面設(shè)計(jì)，編碼、測試、調(diào)試都在一個簡單的窗口內(nèi)完成。安卓手機(jī)客戶端采用Eclipse和ADT編程來實(shí)現(xiàn)。Eclipse 是一個開放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開發(fā)平臺，就其本身而言，它只是一個框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。

　　3 硬件選型與系統(tǒng)測試

　　本系統(tǒng)采用的AR9331芯片是目前同性能芯片中功耗較低的WiFi芯片，8M FLASH、64M DDRII、400MHZ主頻;相比其它同類芯片，具有功耗低、發(fā)熱量小、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，是將音頻編碼、無線WiFi、路由、P2P、中繼、網(wǎng)絡(luò)尋址等功能高度集成為一體的核心模塊，廣泛應(yīng)用于無線IP CAMERA方案、智能家居設(shè)備遠(yuǎn)程控制、Internet遠(yuǎn)程控制、VOIP等領(lǐng)域，整體架構(gòu)邏輯如圖6所示。

　　系統(tǒng)調(diào)試分為硬件測試和軟件測試兩個部分。硬件測試主要是測試硬件是否工作正常，包括核心模塊、控制模塊等。軟件測試主要是對各個軟件模塊進(jìn)行功能測試(包括PC/蘋果手機(jī)客戶端)，測試效果如圖7所示。

　　經(jīng)測試，本系統(tǒng)喂食控制以及視頻顯示正常。

　　4 結(jié)語

　　本文研究了物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)器、移動終端等技術(shù)，利用LUCI實(shí)現(xiàn)了一個方便安裝使用的智能喂食機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。用戶和設(shè)備通過云服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時交互，可通過PC和蘋果手機(jī)客戶端遠(yuǎn)程實(shí)時觀看寵物進(jìn)食并進(jìn)行安防監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對寵物遠(yuǎn)程喂食喂水操作。實(shí)際測試表明：設(shè)備運(yùn)行效果良好，操作安裝方便，具有很好的市場前景。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2] 任麗麗.基于ZigBee的嵌入式無線終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2013.

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　　[4] 周勝.具有高可維護(hù)性的軟件應(yīng)用三層架構(gòu)的分析與實(shí)現(xiàn)[D].成都：西南交通大學(xué)，2010.

　　[5] JQUERY AJAX[EB/OL]. http：//www.css88.com/jqapi-1.9/jQuery.ajax/.
　　電子技術(shù)論文發(fā)表期刊推薦《寧波通訊》堅(jiān)持為社會主義服務(wù)的方向，堅(jiān)持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅(jiān)持實(shí)事求是、理論與實(shí)際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進(jìn)的科學(xué)文化知識，弘揚(yáng)民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進(jìn)國際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。

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