CN105717802A

CN105717802A - 一种基于嵌入式web服务器的智能家居远程监控系统

Info

Publication number: CN105717802A
Application number: CN201610276208.5A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2016-06-29

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，包括主控制器，所述主控制器连接电源、FLASH存储器、SDRAM存储器、复位电路、晶振电路以及JPAG电路，并构成最小系统，所述主控制器还连接有DM900中心电路、遥控信号接收电路、家电控制电路和USB接口，所述DM900中心电路连接有以太网卡电路，并通过以太网卡电路连接嵌入式WEB服务器，通过嵌入式WEB服务器来监控家电设备的工作状态，用户只需在远程通过计算机或移动智能终端登录本嵌入式WEB服务器，就可以对家电状态进行有效监控。本设计系统构成可靠、功能齐全可扩充性强，结合完善的家电控制电路和相应的控制程序模块即可实现完善的家电控制功能。

Description

一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统。

背景技术

智能家居就是把智能科技融入家居生活中，使家庭生活与信息化结合起来。智能家居还包涵了许多方面的内容：智能化仪表的应用，如家庭中传统的水表、电表、煤气表等由原来的各自独立变成小区中央控制，人们不用再为查表或交费而花费时间；计算机中央控制，通过计算机，控制家庭中的所有电器、仪表，并借助有线或无线通讯技术实现异地控制。随着社会全面的信息化、智能化和网络化，智能家居必将成为未来家庭生活潮流发展的新方向。嵌入式Internet技术是近几年发展起来的新技术，它创新性地提出以单片机或微控制器为核心的嵌入式系统，使底层监测设备与Internet的无缝联接有了可行方案，真正做到远程监测，这样构建的监测系统开销少、尺寸小、功能强。采用TCP/IP网络协议标准，系统组网容易、传输数据多、速率快；客户端通过WEB浏览器就可以对设备进行监控。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，用户只需在远程通过计算机或移动智能终端登录本嵌入式WEB服务器，就可以对家电状态进行有效监控，可以有效解决背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，包括主控制器，所述主控制器连接电源、FLASH存储器、SDRAM存储器、复位电路、晶振电路以及JPAG电路，并构成最小系统，所述主控制器还连接有DM900中心电路、遥控信号接收电路、家电控制电路和USB接口，所述DM900中心电路连接有以太网卡电路，并通过以太网卡电路连接嵌入式WEB服务器，通过嵌入式WEB服务器来监控家电设备的工作状态。

作为本发明一种优选的技术方案，所述家电控制电路由家电控制接口电路和家电遥控终端组成，所述家电控制接口电路由51单片机系统控制管理，实现控制指令的学习和控制指令的发送，家电控遥控终端实现控制指令的执行，所述单片机系统连接有无线信号发射模块、红外信号接收模块和触摸屏，所述家电控遥控终端包括无线信号接收模块和红外信号发射模块。

作为本发明一种优选的技术方案，所述主控制器采用S3C2440处理器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式WEB服务器由WEB浏览器和嵌入式WEB设备组成，所述WEB服务器由图形用户界面、HTTP引擎和TCP/IP协议栈组成，所述图形用户界面由Script解析器、HTML解析器、FORM生成器和Java虚拟机组成，所述Script解析器、HTML解析器、FORM生成器和Java虚拟机均连接于HTTP引擎上，所述HTTP引擎通过TCP/IP协议栈连接于嵌入式WEB设备上，所述嵌入式WEB设备由静态WEB页、嵌入式设备、HTML生成器、FORM解析器和HTTP引擎组成，所述静态WEB页与HTTP引擎相接，所述嵌入式设备通过HTML生成器、FORM解析器与HTTP引擎相接，所述HTTP引擎与WEB浏览器内的TCP/IP协议栈通信。

作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式WEB服务器获取来自家电控制电路的实时信息，经过数据处理后向远程发布，同时响应客户端浏览器的连接请求，获取控制信息并发送到家电控制电路，其具体步骤如下：

（1）嵌入式WEB服务器首先进行初始化定义，创建、设定、绑定套接字，启动7100端口并侦听是否有连接服务请求；

（2）如有请求连接，拆分家电通信监控数据帧进行分析以确定如何操作；

（3）如果是来自远程客户端的请求，则取出命令或控制变量值，并以客户机的身份将其转发给家电控制电路，对家庭网络内部某个节点实施远程控制，执行相应的操作；

（4）如果是来自家电控制电路信息，则取出数据与状态值，并将家电控制电路数据与状态通过页面的形式返回给远程客户端；

（5）最后通过关闭套接字来关闭连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述家电控制电路包括有烟雾传感器、煤气传感器、红外传感器和CMOS摄像头。

本发明的有益效果：本发明使用S3C2440作为微控制器，通过编程实现了嵌入式WEB服务器功能，设计了相应的WEB控制界面和家电控制电路及控制程序。用户只需在远程通过计算机或移动智能终端登录本嵌入式WEB服务器，就可以对家电状态进行有效监控。本设计系统构成可靠、功能齐全可扩充性强，结合完善的家电控制电路和相应的控制程序模块即可实现完善的家电控制功能，如远程控制开关型家电设备照明灯，或远程定制非开关型家电的工作状态，如空调或热水器等。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的嵌入式WEB服务器的结构示意图。

图3为本发明的家电控制电路结构示意图。

图4为本发明的嵌入式WEB服务器的程序流程图。

图中标号为：1-主控制器；2-电源；3-FLASH存储器；4-SDRAM存储器；5-复位电路；6-晶振电路；7-JPAG电路；8-DM900中心电路；9-遥控信号接收电路；10-家电控制电路；11-USB接口；12-以太网卡电路；13-嵌入式WEB服务器；14-家电控制接口电路；15-家电遥控终端；16-单片机系统；17-无线信号发射模块；18-红外信号接收模块；19-触摸屏；20-无线信号接收模块；21-红外信号发射模块；22-WEB浏览器；23-嵌入式WEB设备；24-图形用户界面；25-HTTP引擎；26-TCP/IP协议栈；27-Script解析器；28-HTML解析器；29-FORM生成器；30-Java虚拟机；31-静态WEB页；32-嵌入式设备；33-HTML生成器；34-FORM解析器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

参照图1至图4，本发明提供一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，包括主控制器1，所述主控制器1采用S3C2440处理器，所述主控制器1连接电源2、FLASH存储器3、SDRAM存储器4、复位电路5、晶振电路6以及JPAG电路7，并构成最小系统，所述主控制器1还连接有DM900中心电路8、遥控信号接收电路9、家电控制电路10和USB接口11，所述DM900中心电路8连接有以太网卡电路12，并通过以太网卡电路12连接嵌入式WEB服务器13，通过嵌入式WEB服务器13来监控家电设备的工作状态；所述家电控制电路10包括有烟雾传感器、煤气传感器、红外传感器和CMOS摄像头。

所述家电控制电路10由家电控制接口电路14和家电遥控终端15组成，所述家电控制接口电路14由51单片机系统16控制管理，实现控制指令的学习和控制指令的发送，家电控遥控终端15实现控制指令的执行，所述单片机系统16连接有无线信号发射模块17、红外信号接收模块18和触摸屏19，所述家电控遥控终端15包括无线信号接收模块20和红外信号发射模块21。

所述嵌入式WEB服务器13由WEB浏览器22和嵌入式WEB设备23组成，所述WEB服务器22由图形用户界面24、HTTP引擎25和TCP/IP协议栈26组成，所述图形用户界面24由Script解析器27、HTML解析器28、FORM生成器29和Java虚拟机30组成，所述Script解析器27、HTML解析器28、FORM生成器29和Java虚拟机30均连接于HTTP引擎25上，所述HTTP引擎25通过TCP/IP协议栈26连接于嵌入式WEB设备23上，所述嵌入式WEB设备23由静态WEB页31、嵌入式设备32、HTML生成器33、FORM解析器34和HTTP引擎25组成，所述静态WEB页31与HTTP引擎25相接，所述嵌入式设备23通过HTML生成器33、FORM解析器34与HTTP引擎25相接，所述HTTP引擎25与WEB浏览器22内的TCP/IP协议栈26通信。

所述嵌入式WEB服务器获取来自家电控制电路的实时信息，经过数据处理后向远程发布，同时响应客户端浏览器的连接请求，获取控制信息并发送到家电控制电路，其具体步骤如下：

（5）最后通过关闭套接字来关闭连接。

如图1所示，本发明硬件系统结构是以三星公司的32位RISC嵌入式微处理器S3C2440为核心，通过外扩存储器（Flash和SDRAM）和以太网接口电路来构建硬件平台。系统中主要由S3C2440A结合存储器电路和一些基本外围电路，如复位电路、JTAG电路、晶振电路等构成最小系统。在最小系统的基础上扩展各种与本设计相关的外围接口与控制电路构成一个完整的智能家居远程控制系统电路。其中主要包括以DM9000为中心电路设计的以太网卡电路，是本监控系统能够通过该电路联接到Internet上实现远程数据通信。远程通过访问本系统的嵌入式WEB服务器来监控家电设备的工作状态。家电控制接口用以实现家电设备的监控，其包括数据采集接口和数据输出接口。数据采集接口用以采集当前家电的工作状态，主要采集家电的工作电压和工作电流。数据输出接口主要包括开关量输出电路和集中红外遥控电路和红外遥控终端构成。遥控信号接收部分和USB都为系统的本地控制接口，用户可以通过遥控器或USB设备控制本智能家居监控系统工作。

如图2所示，本发明WEB浏览器与嵌入式系统的嵌入式WEB服务器底层通过TCP/IP协议通信，顶层由HTTP协议进行通信。WEB浏览器通过Script解析器解析浏览器脚本，通过HTML解析器解析HTML语言，由客户端Java虚拟机来解析JavaApplet同时由Form生成器生成动态Form发送给嵌入式WEB服务器。嵌入式WEB服务器解析HTTP请求，然后由Form解析器解析这个动态Form要求处理的功能，同时与嵌入式设备的应用管理程序通信，完成配置和控制嵌入式设备。嵌入式设备有需要采集及监测的数据时，与嵌入式WEB服务器端应用程序接口通信，由它的HTML生成器生成HTML文档传送到WEB浏览器显示出来。通过如此工作过程，嵌入式WEB服务器在嵌入式系统中完全可以实现对嵌入式设备的配置、监测和控制等，而且嵌入式WEB服务器的存在也方便了应用程序的开发。

WEB服务应用程序包括两部分:HTTP服务引擎和动态服务页面程序。前者是WEB服务的主体，负责与客户端安全通信链路的建立，请求的响应，HTTP报文的解析，服务队列的处理，动态服务页面的触发，报文的回复等。动态服务页面主要根据HTTP服务引擎的指使处理具体事务，并且动态生成HTML页面文件，返回客户端。本系统利用嵌入式WEB服务器Boa和CGI来实现Internet远程控制。利用Boa在嵌入式Linux操作系统上建立WEB服务器。首先远程可以通过In-ternet访问到系统中的静态网页，然后在利用CGI最终实现对家庭设备的控制。

嵌入式WEB服务器Boa的实现：由于嵌入式系统的处理能力和存储器容量均十分有限，嵌入式WEB服务器应尽可能简单，并且不需对消耗资源大的程序提供支持，也无需处理很大流量的访问，只需能实现HTTP1。1协议的基本内容即可。同时由于要能够进行远程管理和监控，嵌入式WEB服务器还必须提供公共网关接口（CGI）。嵌入式WEB服务器可通过自行裁剪Apache服务器得到，也可利用Linux自带的WEB服务器。由于Boa是一个单任务的小型HTTP服务器，源代码开放、性能优秀，本身是为嵌入式系统所设计，不仅可以很好地适用于资源稀缺的嵌入式系统，而且能够非常方便地在操作系统上进行移植。占用系统资源少，连接处理速度快。在嵌入式网站系统中，使用这种嵌入式WEB服务器可以节省系统资源，提高系统运行效率，充分发挥网络的优势。特别适合应用在嵌入式系统中，所以本系统采用了Boa作为嵌入式WEB服务器。

本发明家电的控制采用红外遥控集中管理与继电器开关相结合的控制方法。家电控制单元由系统的家电控制接口电路和家电遥控终端构成，如图3。其中家电控制接口由S3C2440控制管理，实现控制指令的学习和控制指令的发送。家电控遥控终端实现控制指令的执行。家电的控制分为开关型家电控制和详细功能型家电控制。针对于现在的多数家电都不具有数字控制接口，所以本方案使用继电器开关控制与红外遥控相结合的控制方式。对于不具有红外遥控功能的家电采用继电器开关控制，如各个房间的照明灯的开关，而对于那些具有遥控够能的家电则采用编码遥控的控制方式，如电视机、机顶盒、空调和热水器等。要想使家电加入系统的控制范围，必须实现在控制系统上使用触摸屏设置被控设备编码和功能号以及相应的控制方法，如为红外遥控控制方式，则需要通过红外信号接收电路学习被控设备的红外遥控器器发出的载波信息和编码信息。遥控编码学习完毕后，系统更新嵌入式WEB功能页面，完成被控设备的设置过程。在通过WEB页面或本地输入设备接收到某设备的控制指令后，系统调取预先学习的到的遥控指令信息，通过无线信号好发射电路以无线电信号的形式发送给目标家电的遥控终端。本设计使用无线电信号进行控制指令传输，即能够实现家居中的各个房间的家电的集中控制，又避免了铺设电缆的烦恼。目标家电的遥控终端接收到遥控指令后根据发送过来的载波信息和指令编码等信息进行控制指令还原，通过其红外信号发射电路发射相应的红外遥控指令（如为开关型设备触发继电器动作，例如灯的开关），实现家电设备（如空调热水器等家电设备）的功能遥控。通过实验证明了，本系统可以很好地实现人们通过WEB浏览器对自己的家电设备进行远程遥控，从而实现现代家居的远程控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，其特征在于，包括主控制器（1），所述主控制器（1）连接电源（2）、FLASH存储器（3）、SDRAM存储器（4）、复位电路（5）、晶振电路（6）以及JPAG电路（7），并构成最小系统，所述主控制器（1）还连接有DM900中心电路（8）、遥控信号接收电路（9）、家电控制电路（10）和USB接口（11），所述DM900中心电路（8）连接有以太网卡电路（12），并通过以太网卡电路（12）连接嵌入式WEB服务器（13），通过嵌入式WEB服务器（13）来监控家电设备的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，其特征在于，所述家电控制电路（10）由家电控制接口电路（14）和家电遥控终端（15）组成，所述家电控制接口电路（14）由51单片机系统（16）控制管理，实现控制指令的学习和控制指令的发送，家电控遥控终端（15）实现控制指令的执行，所述单片机系统（16）连接有无线信号发射模块（17）、红外信号接收模块（18）和触摸屏（19），所述家电控遥控终端（15）包括无线信号接收模块（20）和红外信号发射模块（21）。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，其特征在于，所述主控制器（1）采用S3C2440处理器。

4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，其特征在于，所述嵌入式WEB服务器（13）由WEB浏览器（22）和嵌入式WEB设备（23）组成，所述WEB服务器（22）由图形用户界面（24）、HTTP引擎（25）和TCP/IP协议栈（26）组成，所述图形用户界面（24）由Script解析器（27）、HTML解析器（28）、FORM生成器（29）和Java虚拟机（30）组成，所述Script解析器（27）、HTML解析器（28）、FORM生成器（29）和Java虚拟机（30）均连接于HTTP引擎（25）上，所述HTTP引擎（25）通过TCP/IP协议栈（26）连接于嵌入式WEB设备（23）上，所述嵌入式WEB设备（23）由静态WEB页（31）、嵌入式设备（32）、HTML生成器（33）、FORM解析器（34）和HTTP引擎（25）组成，所述静态WEB页（31）与HTTP引擎（25）相接，所述嵌入式设备（23）通过HTML生成器（33）、FORM解析器（34）与HTTP引擎（25）相接，所述HTTP引擎（25）与WEB浏览器（22）内的TCP/IP协议栈（26）通信。

5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，其特征在于，所述嵌入式WEB服务器获取来自家电控制电路的实时信息，经过数据处理后向远程发布，同时响应客户端浏览器的连接请求，获取控制信息并发送到家电控制电路，其具体步骤如下：

（5）最后通过关闭套接字来关闭连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统，其特征在于，所述家电控制电路（10）包括有烟雾传感器、煤气传感器、红外传感器和CMOS摄像头。