CN111273615A - 一种物联网智能云监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种物联网智能云监控系统，其特征在于：包括ARM‑Linux客户端，STM32数据采集端，OneNet物联网云服务器，Android移动设备客户端以及Mjpeg‑Streamer服务器。本系统实现对家庭环境数据的采集并将数据上传至OneNet物联网云服务器中，用户可通过ARM客户端，及Android客户端查看家庭环境的数据信息，并且在局域网内可以通过登录ARM服务器，查看摄像头所采集的视频信息。

Description

一种物联网智能云监控系统
技术领域
本发明涉及一种基于云平台的智能物联网监控系统，属物联网监控技术领域。
背景技术
近年来，根据对国内市场的调查分析，目前，物联网是众多企业发展的方向，各种基于物联网技术的产品也不断出现。智能家居系统作为物联网技术的衍生产品之一，深受广大消费者的喜爱，其中智能家居系统包含以下几个部分：智能灯光控制系统，智能家电控制系统，智能监控系统，智能安全报警系统，访问控制系统，智能家居网关子系统。伴随着物联网技术的不断发展，作为其核心技术之一的嵌入式技术也在不断发展，嵌入式处理器不断的更新换代，性能不断的提高，这就为以嵌入式为基础的物联网智能化系统提供了硬件基础，使其能够应用一些较为复杂的识别算法。本课题以智能家居系统中的智能监控系统，智能安全报警系统，智能家居网关子系统为主要研究对象，完成其基础功能。根据对相关文献的查阅，物联网智能云监控系统的搭建，上位机多数选取ARM为核心芯片，并在此基础移植ARM-Linux嵌入式系统。
在实现上位机与下位机的通讯过程中，ZigBee无线模块在上位机ARM与下位机间构建出星型网络拓扑结构，将下位机传感器采集到的数据通过ZigBee无线模块传输至ARM中央控制平台；ZigBee无线模块的特点为功耗低，组网速度快，距离传输最长可达100米距离等。ESP8266无线模块在WIFI环境下可直接通过WIFI连入广域网，向广域网中传递数据，这是ZigBee无线模块所不具备的，同时ESP8266无线模块也可进行组网，进行局域网间的数据传递。nRF24L01无线模块采用SPI接口进行信息传输，nRF24L01无线模块德数据传输速率和数据写入速率相较于ZigBee无线模块和ESP8266无线模块更高。
发明内容
为了克服传统监控系统智能化程度低、不够灵活等缺点，本发明系统提出了多平台，便携的智能监控系统。
本系统分为5个部分，分别是ARM-Linux客户端，STM32数据采集端，OneNet物联网云服务器，Android移动设备客户端，Mjpeg-Streamer服务器。ARM平台采用S5P6818开发板作为的硬件开发环境。
ARM-Linux客户端具有的基本功能为：（1）从物联网云服务器中获取STM32数据采集端所上传的温度，湿度,PM2.5数据并显示到客户端UI界面上。（2）将获取到的本地时间，温度，湿度，PM2.5数据保存到本地数据库中。（3）将获取到的温度，湿度，PM2.5进行分析与判断，实现蜂鸣器响动报警。（4）设置Mjpeg-Streamer服务器网关的IP地址。（5）摄像头每隔一段时间自动进行拍照，并将拍摄的照片保存为设备本地文件。（6）从客户端UI界面中查看保存到本地的照片文件。
ARM-Linux客户端可完成的的拓展功能为：（1）调整ARM终端设备的内背光亮度。（2）从客户端对设备硬件进行调试。（3）在设备接入广域网中时，可自动获取网络时间日期。（4）设置温度，湿度，PM2.5警戒值。（5）为用户撰写产品使用说明书，并内嵌至客户端UI界面中。STM32数据采集端使用STM32F407ZG 开发板作为的硬件开发环境。
STM32 数据采集端应具有的基本功能为：（1）利用DHT11温湿度传感器，GP2Y1014PM2.5粉尘传感器获取温度，湿度，PM2.5的值。（2）将获取到的温度，湿度，PM2,5的数据上传至OneNet物联网云服务器中。
STM32数据采集端可完成的的拓展功能为：（1）在LCD显示屏中，显示获取到的温度，湿度，PM2.5数据。（2）对采集到的温度，湿度，PM2,5的数据进行分析，实现蜂鸣器报警功能。物联网云服务器使用OneNet中移物联网平台。物联网云服务器的基本功能为：查看STM32数据采集端上传至物联网云服务器中的温度，湿度，PM2.5数据。物联网云服务器的拓展功能为：在接受到的温度，湿度，PM2.5数据超过警戒值时，服务器自动发送一条邮件到指定的邮箱中。
Android移动设备客户端应具有的基本功能为：从物联网云服务器中获取STM32数据采集端所上传的温度，湿度，PM2.5数据并显示到客户端UI界面上。Android移动设备客户端可完成的的拓展功能为：将获取到的温度，湿度，PM2.5数据进行分析与判断，在达到警戒值时，自动向Android状态栏推送一条报警通知。
视频网关服务器采用 Mjpeg-Streamer服务器。Mjpeg-Streamer服务器Web前端页面应具有的基本功能为：将 Mjpeg-Streamer 服务 器中做采集到的摄像头的视频数据显示在Web界面中。Web可完成的的拓展功能：在设备接入广域网中时，可访问到物联网云服务器中的Web独立应用。
该基于云平台的智能物联网监控系统具有以下有益效果：
本发明系统实现对家庭环境数据的采集并将数据上传至OneNet物联网云服务器中，用户可通过ARM客户端，及Android客户端查看家庭环境的数据信息，并且在局域网内可以通过登录ARM服务器，查看摄像头所采集的视频信息。
附图说明
图1是本发明系统框架图；
图2是c/s平台通信图；
图3是b/s平台通信图；
图4是模块通信设计图；
图5是ARM-Linux客户端UI框架设计图；
图6是时间日期自动校准模块实现流程图；
图7是环境数据下载模块实现流程图；
图8是背光调节模块（LightPage）UI图；
图9是报警测试模块（BuzzerPage）UI图；
图10是卧室环境（BedroomPage）UI图；
图11是蜂鸣器报警设置模块实现流程图；
图12是报警设置模块（PolicePage）UI图；
图13是摄像头网关设置模块实现流程图；
图14是相机调试模块（CameraPage）UI图；
图15是图像数据模块（ImgPage）UI图；
图16是数据库模块实现流程图；
图17是环境数据模块（DatabasePage）UI图；
图18是帮助模块实现流程；
图19是帮助模块（HelpPage）UI图；
图20是蜂鸣器定点报警模块实现流程图；
图21是应用管理界面图；
图22是触发器管理界面；
图23是环境数据下载模块实现流程图。
具体实施方式
本系统具体实施如图1所示，本系统主要分为5个部分，其中包括ARM-Linux客户端，STM32数据采集端，物联网云服务器，Android移动设备客户端，Mjpeg-Streamer服务器。其中，ARM-Linux客户端可分为背光调节模块，蜂鸣器测试模块，蜂鸣器报警设置模块，时间日期网络校准模块，环境数据下载模块，摄像头网关设置模块，环境数据显示模块，定时拍照模块，图像查看模块，数据库模块，帮助模块。STM32 数据采集端可分为环境数据采集模块，定点报警模块,环境数据上传模块，环境数据显示模块。OneNet物联网云服务器可分为触发器模块，Web独立应用模块。Android移动端包括环境数据下载模块，环境数据显示模块，通知栏报警模块。Mjpeg-Streamer服务器Web前端部分可分为视频监控模块，环境监控模块。
本系统采用C/S，B/S混合架构模式。ARM-Linux客户端，STM32数据采集端，OneNet物联网云服务器，Android移动端为C/S架构模式，用户可直接通过客户端获取服务器中的数据。ARM-Linux客户端，Android移动端直接与OneNet物联网云服务器进行通讯，将OneNet物联网云服务器中的温度，湿度，PM2.5的数据下载，直接显示在客户端中。STM32数据采集端读取DHT11温湿度传感器，GP2Y1401PM2.5粉尘传感器所采集到的的数据，将数据通过ESP8266上传至物联网云服务器中。C/S平台通信图如图2所示。
Mjpeg-Streamer服务器，OneNet物联网云服务器，Mjpeg-StreamerWeb前端页面构成B/S架构，用户可通过访问ARM端的Mjpeg-Streamer的IP地址，访问Web端，查看摄像头的视频监控及OneNet物联网云服务器的Web独立应用。Mjpeg-Streamer服务器移植在ARM上，ARM在此时被用作摄像头的网关，Mjpep-Streamer将摄像头所采集的视频数据，显示在Web的前端页面中。将OneNet物联网云服务器中的独立应用模块，内嵌如于Web前端页面中。C/S平台通信图如图3所示。
本系统为多平台架构系统，在各平台间存在着数据通信的同时，各个平台内部功能模块间同样存在着数据通信，模块间数据通信设计图如图4所示。
本系统各模块设计如下：
（1）ARM-Linux客户端模块通信设计：背光调节模块和帮助模块不与ARM-Linxu客户端中的其它功能模块存在数据通信，其中背光调节模块，仅和ARM设备内的驱动控制文件存在数据通信，帮助模块仅与ARM-Linux客户端UI界面存在数据通信。
蜂鸣器测试模块，蜂鸣器报警设置模块间存在着数据通信，蜂鸣器测试模块将蜂鸣器的状态信息传递给蜂鸣器报警测试模块，而蜂鸣器测试模块将蜂鸣器状态信息传递给UI界面，控制UI界面中状态的显示。
蜂鸣器报警设置模块与环境数据下载模块存在着数据通信，环境数据下载模块将从物联网云服务器中获取的传感器数据，传递给报警设置模块，蜂鸣器报警设置模块将传感器信息进行分析和处理，在达到设置的警戒值时，触发蜂鸣器报警。
环境数据下载模块与环境数据显示模块存在着数据通信，环境数据显示模块将环境数据下载模块所获取到的环境数据信息，传递给客户端UI界面，并显示在UI界面中。
数据库模块与环境数据下载模块，时间日期网络校准模块间存在着数据通信，时间日期网络校准模块，将从网络获取到的时间，设置为设备系统时间，数据库模块将当前系统时间和环境数据下载模块所获取的传感器数据，存入数据库中。
定时拍照模块与时间日期网络校准模块和摄像头网关设置模块间存在着数据通信，时间日期网络校准模块将系统时间传递给定时拍照模块，作为本地存储文件的文件名，摄像头网关设置模块将摄像头的网关地址传递给定时拍照模块，使摄像头能正常启动，并开启定时拍照功能。
定时拍照模块与图像查看模块间存在着数据通信，定时拍照模块将摄像头拍摄的图像数据存储至本地，图像查看模块访问该图像文件，使其显示在客户端UI界面中。
环境数据下载模块为ARM-Linux客户端与其他平台进行数据交换的模块，环境数据下载模块获取从物联网云服务器中的传感器信息。
（2）STM32数据采集端模块通信设计：环境数据采集模块与环境数据上传模块间存在着数据通信，环境数据采集模块将传感器采集到的环境信息，传递给环境数据上传模块。环境数据采集模块与环境数据显示模块及定点报警模块间存在着数据通信，环境数据显示模块将从环境数据采集模块中获取到的传感器信息显示在LCD屏上，定点报警模块将环境数据采集模块中获得的数据进行分析，当换将数据达到警戒值时，进行蜂鸣器报警。环境数据上传模块为STM32数据采集端与其他平台进行数据交换的模块，环境数据上传模块将传感器信息上传至物联网云服务器中。
（3）OneNet物联网云服务器模块通信设计：该平台的触发器模块，Web独立应用模块同为OneNet物联网云服务器与其他平台进行数据通信的模块，触发器模块将STM32端上传的传感器数据进行分析，当数据达到触发值时进行报警。Web独立应用模块将STM32端上传的传感器数据整合成图表的形式，整合成独立的Web应用，嵌入到其他网页中。
（4）Android移动端模块通信设计：环境数据下载模块与环境数据显示模块及通知栏报警模块间存在数据通信，环境数据显示模块将环境数据下载模块获取的数据显示在客户端UI界面中，通知栏报警模块将环境数据下载模块获取的数据进行分析，在数据超过警戒值时，向Android通知栏推送一条消息。
环境数据下载模块为Android移动端与其他平台进行数据交换的模块，环境数据下载模块从物联网云服务器中获取传感器信息。
（5）Mjpeg-Streamer服务器Web模块通信设计：该平台的视频监控模块，环境监控模块同为与其他平台进型数据通信的模块，视频监控模块将Mjpeg-Streamer服务器的视频页面内嵌入Web前端页面中，环境监控模块，将物联网云服务器的独立应用模块内嵌入Web前端页面中。
（6）ARM-Linux客户端UI框架设计：ARM-Linux客户端的UI框架设计，共分为9个部分，将不同的功能模块嵌入UI界面中，实现人机交互。
Figure 796078DEST_PATH_IMAGE001
卧室和厨房UI界面嵌入环境数据下载模块和环境数据显示模块，该UI界面实现环
境数据的查看功能。
Figure 978798DEST_PATH_IMAGE002
时间UI嵌入时间日期网络校准模块，该UI实现更新网络时间功能。报警测试模块UI界面嵌入蜂鸣器测试模块，该UI界面实现蜂鸣器的硬件调试功能。
Figure 675313DEST_PATH_IMAGE003
报警设置模块UI界面嵌入蜂鸣器报警设置模块，该UI界面实现设置环境数据警戒值的功能。
Figure 70523DEST_PATH_IMAGE004
相机调试模块UI界面嵌入摄像头网关设置模块和定时拍照模块，该UI界面实现查看与更新设备IP的功能和开启摄像头的功能。
Figure 150474DEST_PATH_IMAGE005
亮度控制模块UI界面嵌入背光调节模块，该UI界面实现调节设备背光亮度的功能。
Figure 238516DEST_PATH_IMAGE006
图像数据模块UI界面嵌入图像查看模块，该UI界面实现查看本地存储的照片数据。
Figure 505549DEST_PATH_IMAGE007
环境数据模块UI界面嵌入数据库模块，该UI界面实现查看存入本地数据库内的传感器数据信息。
（7）数据库模块：本模块主要完成的功能是:将从物联网云服务器中的传感器数据存储到本地，并存入到本地数据库中。本模块实现流程如图16所示。
Data = new QTimer()在此模块设置有一单独数据库存储定时器，此定时器的作用是在设备运行的过程中，每间隔500毫秒，将从系统时间以及从物联网云服务器中获取到的时间，温度，湿度，PM2.5数据存储到数据库的相应数据表中。此模块打开设备中“/school/Internet_of_Things.sqlite3”的SQLite数据库文件，以Flag变量，作为判断语句的条件。通过点击UI界面上的相应Button来设定Flag，即可在UI界面中查看本地数据库表中的值。
（8）帮助模块：本模块主要完成的功能是：将客户端中需要用户进行手动配置和操作的模块功能列出详细的使用说明，将其提供给用户，解决用户在使用本产品中所遇到的大部分操作性问题。本模块实现流程如图18所示。
（9）环境数据采集模块：本模块主要完成的功能是：使用DHT11温湿度传感器进行温度、湿度数据的采集。使用GP2Y1014PM2.5粉尘传感器进行PM2.5指数的采集。
get_dht_data(D_Buf)；此行代码的作用为获取DHT11采集到的温度，湿度数据，将数据写入变量D_Buf。
Pm_Value=get_pm_value();此行代码的作用为获取GP2Y1014采集到的PM2.5数据，将数据写入Pm_Value。
（10）环境数据上传模块：本模块主要完成的功能是：将传感器所采集到的数据上传至物联网云服务器，便于 ARM-Linux 客户端通过物联网云服务器进行传感器数据的下载。
此模块主要实现通过 ESP8266 连接至 WIFI 网络，将传感器采集到的数据打包成报文格式，通过 WIFI 网络上传至物联网云服务器中。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种物联网智能云监控系统，其特征在于：包括ARM-Linux客户端，STM32数据采集端，OneNet物联网云服务器，Android移动设备客户端以及Mjpeg-Streamer服务器。
2.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：
所述ARM-Linux客户端可分为背光调节模块，蜂鸣器测试模块，蜂鸣器报警设置模块，时间日期网络校准模块，环境数据下载模块，摄像头网关设置模块，环境数据显示模块，定时拍照模块，图像查看模块，数据库模块以及帮助模块；
所述STM32 数据采集端可分为环境数据采集模块，定点报警模块,环境数据上传模块以及环境数据显示模块；
所述OneNet物联网云服务器可分为触发器模块，Web独立应用模块；
所述Android移动端包括环境数据下载模块，环境数据显示模块以及通知栏报警模块；
所述Mjpeg-Streamer服务器Web前端部分可分为视频监控模块，环境监控模块。
3.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：
所述ARM-Linux客户端具有的基本功能为：
（1）从物联网云服务器中获取STM32数据采集端所上传的温度，湿度,PM2.5数据并显示到客户端UI界面上；
（2）将获取到的本地时间，温度，湿度，PM2.5数据保存到本地数据库中；
（3）将获取到的温度，湿度，PM2.5进行分析与判断，实现蜂鸣器响动报警；
（4）设置Mjpeg-Streamer服务器网关的IP地址；
（5）摄像头每隔一段时间自动进行拍照，并将拍摄的照片保存为设备本地文件；
（6）从客户端UI界面中查看保存到本地的照片文件。
4.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：
ARM-Linux客户端可完成的的拓展功能为：
（1）调整ARM终端设备的内背光亮度；
（2）从客户端对设备硬件进行调试；
（3）在设备接入广域网中时，可自动获取网络时间日期；
（4）设置温度，湿度，PM2.5警戒值；
（5）为用户撰写产品使用说明书，并内嵌至客户端UI界面中。
5.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：
STM32 数据采集端应具有的基本功能为：
（1）利用DHT11温湿度传感器，GP2Y1014PM2.5粉尘传感器获取温度，湿度，PM2.5的值；
（2）将获取到的温度，湿度，PM2,5的数据上传至OneNet物联网云服务器中。
6.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：
STM32数据采集端可完成的的拓展功能为：
（1）在LCD显示屏中，显示获取到的温度，湿度，PM2.5数据；
（2）对采集到的温度，湿度，PM2,5的数据进行分析，实现蜂鸣器报警功能。
7.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：OneNet物联网云服务器的基本功能为：查看STM32数据采集端上传至物联网云服务器中的温度，湿度，PM2.5数据；
OneNet物联网云服务器的拓展功能为：在接受到的温度，湿度，PM2.5数据超过警戒值时，服务器自动发送一条邮件到指定的邮箱中。
8.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：Android移动设备客户端应具有的基本功能为：从物联网云服务器中获取STM32数据采集端所上传的温度，湿度，PM2.5数据并显示到客户端UI界面上；Android移动设备客户端可完成的的拓展功能为：将获取到的温度，湿度，PM2.5数据进行分析与判断，在达到警戒值时，自动向Android状态栏推送一条报警通知。
9.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：Mjpeg-Streamer服务器Web前端页面应具有的基本功能为：将 Mjpeg-Streamer 服务器中做采集到的摄像头的视频数据显示在Web界面中。
10.根据权利要求1所述的物联网智能云监控系统，其特征在于：Mjpeg-Streamer服务器Web可完成的的拓展功能：在设备接入广域网中时，可访问到物联网云服务器中的Web独立应用。
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