系统软件设计 - 基于ZigBee的智能家居安全监控系统设计

　　3 系统软件设计

　　整个系统软件开发采用模块化设计方案，具体可分为3个部分： ZigBee无线收发、彩信及短信收发和图像采集处理。

　　3. 1 ZigBee无线网络的应用

　　无线通信的软件设计主要包括：系统异常报警信号的传输和接收、ARM处理器和ZigBee模块之间以及各ZigBee模块之间的数据传输控制等， ZigBee无线通信模块软件流程图如图3所示。其中，根据在网络中所处的层次，将ZigBee模块设定为3个运行模式：

　　模式1.与系统主板相连。用来接收其他ZigBee模块发送的报警信息和将主板给出的控制信息发送给其他ZigBee模块，是主板与外部设备进行无线通信的核心枢纽。

　　模式2.通过继电器与家用电器相连，置于接收状态。当接收到其他ZigBee模块发送过来的控制指令时，控制家电执行相应的开关动作。

　　模式3.通过继电器与传感器相连，置于发送状态。当ZigBee模块接收到传感器的报警信号时，将报警信号发送给其他ZigBee模块。

　　模块的模式可通过拨码开关进行设定。不同模式的模块负责各层间数据和指令的传输，构成了家庭安防局域网。

　　

　　图3 无线通信模块的软件流程

　　3. 2 彩信及短信的收发实现

　　彩信模块可实现SMS和MMS的收发功能，通过AT指令进行控制。首先要进行模块初始化配置，如设置接入点、IP设定、设置MMS通信模式、设置服务器网址等。

　　Xmodem协议的开始标志是文件接收方发出“NAK”字节，文件发送方在收到该信号后发送数据帧，双方开始正常通信过程。基于Xmodem协议上传图片的流程如图4所示。

　　

　　图4　发送文件流程

　　3. 3 异常状态检测

　　本系统能够通过图像方式，对外人入侵、火灾等室内异常情况进行自动判别。其智能性主要体现在：系统软件能够对环境状态进行自学，从而能适应背景环境的变化；对于临界状态，能够自动启动状态跟踪监控，通过多幅图片获得准确的判断结果。以背景差分法和帧间差分法为基础，采用了动静阈值结合法。整个目标的检测过程主要包括：图像预处理；量化函数运动检测（或小目标运动跟踪检测） ; 异常情况判别及处理。

　　当系统接收到摄像机传送的新图像后，首先进行预处理和去噪，以得到可以量化物体运动或异常区域的二值图像；然后进行异常状态分析与判断。系统采用两种异常量化函数：基于全局的位图处理和抽查检测处理。然后，根据异常量化函数指标进行特定的后续操作。若需进入异常报警处理程序，则传送报警信号，发送MMS信息，并存储当前视频等；若需进入临界异常跟踪，则启动临界异常跟踪程序；否则进行背景更换判定并等待获取下一幅监控图像。