LabVIEW的智能家居监控系统
LabVIEW的智能家居监控系统电气与自动化工程[20200121194322]
摘 要
随着网络技术、智能分析技术的快速发展以及人民生活水平的提高，人们开始更加关注家居环境的安全。伴随着人们需求的提高，基于智能化的实时监控系统也应运而生。
本设计正是基于LabVIEW平台设计的智能家居监控系统。该系统利用LabVIEW编程，以USB摄像头、MQ-2烟雾传感器及AMT1001温湿度传感器作为主要硬件，通过USB-6009数据采集卡，对周边的环境、室内的火灾状况以及温湿度进行实时的监控。监控信息和温湿度值可以通过TCP协议传输到远程显示器中，使用户能及时得到通知。该设计目的是为了实现监控的智能化。
经过调试，本次设计程序简洁，界面友好，设定的目标全部达成，表明LabVIEW对于家居监控系统来说是一条新的思路，且比其他语言更具有生命力。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEW家居环境智能监控远程报警
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究的意义 1
1.3 本文内容概述 1
1.4 本章小结 2
第二章 虚拟仪器及LabVIEW的概述 3
2.1 虚拟仪器的介绍 3
2.2 LabVIEW的简介 3
2.2.1 LabVIEW的特点 4
2.2.2 LabVIEW应用程序的构成 4
2.2.3 LabVIEW的操作模板 7
2.3 本章小结 11
第三章系统的整体设计及硬件配置 12
3.1系统的整体设计方案 12
3.2系统的硬件的选择 13
3.2.1 硬件选择的依据 13
3.2.2 USB-6009的介绍 14
3.2.3 烟雾模块的介绍 16
3.2.4 温湿度模块的介绍 16
3.3 本章小结 17
第四章系统的软件设计 18
4.1系统的软件设计流程 18
4.2系统的用户界面设计 18
4.3系统的程序框图设计 20
4.3.1 视频监控程序设计 22
4.3.2 烟雾监控程序设计 26
4.3.3 温湿度监控程序设计 26
4.3.4 远程监控程序设计 28
4.4 部分成果展示 29
4.4 本章小结 30
第五章总结与展望 31
5.1 总结 31
5.2 展望 31
参考文献 33
致谢 34
第一章 绪论
1.1 课题背景
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，家居环境的安全已经引起了人们越来越多的关注。人们需求的增加带动了智能化家居环监控系统的发展。虽然监控系统在20世纪90年代末就在中国市场兴起，有很多公司推出了自己的智能家居系统，但是现在仍来得到普及，而且目前智能家居的国际标准尚未成热，因此智能家居监控系统存在广阔的发展空间[1]。
近年来，在许多小区中火灾、盗窃事件时有发生。许多不法分子已学会利用高科技作案，但大多数家庭安全防范意识仍然薄弱，只有很少的用户装了简易监控装置，却也甚少维护。相对于防盗来说，人们的防火意识更差，几乎很少有家庭中装有火灾报警装置。因而智能家居监控系统的研究与开发是非常有必要的。
1.2 研究的意义
由于智能家居系统还缺乏统一明确的国际标准，许多公司开发出的产品都是基于自己组的网络和信息交换协议，很多产品是针对特定的组网环境开发的，部分核心技术没有对外公布，技术复杂，直接导致了使用范围的局限性；再者，缺乏对应的第三方产品，各个接入设备之间不能兼容，互操作性差，不利于产品的扩充，因而进一步局限了产品的发展；再加上，有的系统成本过高，严重影响了产品的普及[2]。所以智能家居监控系统的研究需要一些新的思路和启示。本设计运用了新兴的LabVIEW技术，开发更简单，成本更低廉，非常具有现实意义。
1.3 本文内容概述
本课题针对“家居环境智能化监控”课题的要求，利用LabVIEW编程，以USB摄像头、烟雾传感器和温湿度传感器作为主要硬件，通过USB-6009数据采集卡采集数据，对周边的环境、室内的火灾状况以及温湿度进行实时的监控。当有人通过或发生火灾时发出警报并通过TCP协议传输数据，实现远程报警，使用户能及时得到通知。本论文共分五章，简单介绍如下：
第一章为绪论，介绍了课题背景和研究的意义。
第二章为虚拟仪器及LabVIEW的概述，简要介绍了虚拟仪器的概念和描述了LabVIEW的概念、特点以及应用程序的构成，并且详细介绍了各个模块的功能和作用。
第三章为系统的整体设计及硬件配置，介绍了硬件选择的依据和型号以及各个模块的电路接线图。
第四章为系统的软件设计，为了使读者能有一个充分的了解，本章用流程图与程序分解相结合的方式来说明软件设计的原理和思路并进行了部分成果的展示。
第五章为总结和展望，主要是对该系统的设计总结以及对相关技术的前景的展望。
1.4 本章小结
本章介绍了课题的背景、研究意义及对本文内容的框架结构进行了一个整体的概述。使读者对本次设计的初衷以及本文内容的结构有了一个初步的了解。
第二章 虚拟仪器及LabVIEW的概述
2.1 虚拟仪器的介绍
虚拟仪器（virtual instrument）的概念是由美国NI公司提出来的，虚拟仪器本质上是虚拟现实一个方面的应用结果[5]。它是一种使用模块化的硬件与灵活的软件来达到各种测试、测量要求的系统。虚拟仪器主要包含了模块化I/O硬件、灵活的软件以及用于集成开发的软硬件平台三大部分；模块化的硬件有助于系统的集成；灵活的软件可以使用户随心所欲地创建想要的用户界面；标准化的软硬件平台能满足对同步、定时应用的需求；其中，软件是其最重要的部分[6]。只有同时具备了这些，才可以有效地发挥出虚拟仪器的优势。
与传统仪器相比，虚拟仪器具有着极大的优势，集中体现在四大方面，分别是：高效的性能、强大的扩展性、很少的开发时间以及无缝集成。这也就是为什么NI公司在测试测量行业一直处于领先地位的原因。
LabVIEW也是NI公司在同一时间推出的专门用于其开发的工程软件包。
2.2 LabVIEW的简介
LabVIEW是一种图形化的编程语言，利用它可以随心所欲地建立自己想要的用户界面。它的图形化的界面使得编程和使用过程变成了一种享受。因而它广泛地被各界所接受，被当成了一种标准的数据采集与仪器控制软件。
图形化的编程语言又被称为“Ｇ”语言，与C、Pascal、Basic等传统语言相比，它编程时，使用流程图来代替程序代码，更加方便快捷；LabVIEW尽可能地利用了测试工程师们所熟悉的术语、图标及概念，即使没有太多的编程经验，你也可以使用LabVIEW编程[7]4。因此LabVIEW对于新手们来说是一个很好的选择。
LabVIEW是一个面向最终用户的工具[8]。它有助于人们构建属于自己的科学和工程系统，极大地提高了仪器编程和数据采集系统的效率。在研究、设计、测试和测量方面，它比其他软件更具有生命力。
像很多软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh等多种版本 [7]4。
2.2.1 LabVIEW的特点
LabVIEW的开发速度是人们选择它来开发测试、测量应用程序的一大决定性因素。一般情况下，对于应用系统的开发而言，其他编程语言比LabVIEW慢到4～10倍。这归功于LabVIEW的易用易学。LabVIEW的特点主要有：
摘 要
随着网络技术、智能分析技术的快速发展以及人民生活水平的提高，人们开始更加关注家居环境的安全。伴随着人们需求的提高，基于智能化的实时监控系统也应运而生。
本设计正是基于LabVIEW平台设计的智能家居监控系统。该系统利用LabVIEW编程，以USB摄像头、MQ-2烟雾传感器及AMT1001温湿度传感器作为主要硬件，通过USB-6009数据采集卡，对周边的环境、室内的火灾状况以及温湿度进行实时的监控。监控信息和温湿度值可以通过TCP协议传输到远程显示器中，使用户能及时得到通知。该设计目的是为了实现监控的智能化。
经过调试，本次设计程序简洁，界面友好，设定的目标全部达成，表明LabVIEW对于家居监控系统来说是一条新的思路，且比其他语言更具有生命力。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEW家居环境智能监控远程报警
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究的意义 1
1.3 本文内容概述 1
1.4 本章小结 2
第二章 虚拟仪器及LabVIEW的概述 3
2.1 虚拟仪器的介绍 3
2.2 LabVIEW的简介 3
2.2.1 LabVIEW的特点 4
2.2.2 LabVIEW应用程序的构成 4
2.2.3 LabVIEW的操作模板 7
2.3 本章小结 11
第三章系统的整体设计及硬件配置 12
3.1系统的整体设计方案 12
3.2系统的硬件的选择 13
3.2.1 硬件选择的依据 13
3.2.2 USB-6009的介绍 14
3.2.3 烟雾模块的介绍 16
3.2.4 温湿度模块的介绍 16
3.3 本章小结 17
第四章系统的软件设计 18
4.1系统的软件设计流程 18
4.2系统的用户界面设计 18
4.3系统的程序框图设计 20
4.3.1 视频监控程序设计 22
4.3.2 烟雾监控程序设计 26
4.3.3 温湿度监控程序设计 26
4.3.4 远程监控程序设计 28
4.4 部分成果展示 29
4.4 本章小结 30
第五章总结与展望 31
5.1 总结 31
5.2 展望 31
参考文献 33
致谢 34
第一章 绪论
1.1 课题背景
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，家居环境的安全已经引起了人们越来越多的关注。人们需求的增加带动了智能化家居环监控系统的发展。虽然监控系统在20世纪90年代末就在中国市场兴起，有很多公司推出了自己的智能家居系统，但是现在仍来得到普及，而且目前智能家居的国际标准尚未成热，因此智能家居监控系统存在广阔的发展空间[1]。
近年来，在许多小区中火灾、盗窃事件时有发生。许多不法分子已学会利用高科技作案，但大多数家庭安全防范意识仍然薄弱，只有很少的用户装了简易监控装置，却也甚少维护。相对于防盗来说，人们的防火意识更差，几乎很少有家庭中装有火灾报警装置。因而智能家居监控系统的研究与开发是非常有必要的。
1.2 研究的意义
由于智能家居系统还缺乏统一明确的国际标准，许多公司开发出的产品都是基于自己组的网络和信息交换协议，很多产品是针对特定的组网环境开发的，部分核心技术没有对外公布，技术复杂，直接导致了使用范围的局限性；再者，缺乏对应的第三方产品，各个接入设备之间不能兼容，互操作性差，不利于产品的扩充，因而进一步局限了产品的发展；再加上，有的系统成本过高，严重影响了产品的普及[2]。所以智能家居监控系统的研究需要一些新的思路和启示。本设计运用了新兴的LabVIEW技术，开发更简单，成本更低廉，非常具有现实意义。
1.3 本文内容概述
本课题针对“家居环境智能化监控”课题的要求，利用LabVIEW编程，以USB摄像头、烟雾传感器和温湿度传感器作为主要硬件，通过USB-6009数据采集卡采集数据，对周边的环境、室内的火灾状况以及温湿度进行实时的监控。当有人通过或发生火灾时发出警报并通过TCP协议传输数据，实现远程报警，使用户能及时得到通知。本论文共分五章，简单介绍如下：
第一章为绪论，介绍了课题背景和研究的意义。
第二章为虚拟仪器及LabVIEW的概述，简要介绍了虚拟仪器的概念和描述了LabVIEW的概念、特点以及应用程序的构成，并且详细介绍了各个模块的功能和作用。
第三章为系统的整体设计及硬件配置，介绍了硬件选择的依据和型号以及各个模块的电路接线图。
第四章为系统的软件设计，为了使读者能有一个充分的了解，本章用流程图与程序分解相结合的方式来说明软件设计的原理和思路并进行了部分成果的展示。
第五章为总结和展望，主要是对该系统的设计总结以及对相关技术的前景的展望。
1.4 本章小结
本章介绍了课题的背景、研究意义及对本文内容的框架结构进行了一个整体的概述。使读者对本次设计的初衷以及本文内容的结构有了一个初步的了解。
第二章 虚拟仪器及LabVIEW的概述
2.1 虚拟仪器的介绍
虚拟仪器（virtual instrument）的概念是由美国NI公司提出来的，虚拟仪器本质上是虚拟现实一个方面的应用结果[5]。它是一种使用模块化的硬件与灵活的软件来达到各种测试、测量要求的系统。虚拟仪器主要包含了模块化I/O硬件、灵活的软件以及用于集成开发的软硬件平台三大部分；模块化的硬件有助于系统的集成；灵活的软件可以使用户随心所欲地创建想要的用户界面；标准化的软硬件平台能满足对同步、定时应用的需求；其中，软件是其最重要的部分[6]。只有同时具备了这些，才可以有效地发挥出虚拟仪器的优势。
与传统仪器相比，虚拟仪器具有着极大的优势，集中体现在四大方面，分别是：高效的性能、强大的扩展性、很少的开发时间以及无缝集成。这也就是为什么NI公司在测试测量行业一直处于领先地位的原因。
LabVIEW也是NI公司在同一时间推出的专门用于其开发的工程软件包。
2.2 LabVIEW的简介
LabVIEW是一种图形化的编程语言，利用它可以随心所欲地建立自己想要的用户界面。它的图形化的界面使得编程和使用过程变成了一种享受。因而它广泛地被各界所接受，被当成了一种标准的数据采集与仪器控制软件。
图形化的编程语言又被称为“Ｇ”语言，与C、Pascal、Basic等传统语言相比，它编程时，使用流程图来代替程序代码，更加方便快捷；LabVIEW尽可能地利用了测试工程师们所熟悉的术语、图标及概念，即使没有太多的编程经验，你也可以使用LabVIEW编程[7]4。因此LabVIEW对于新手们来说是一个很好的选择。
LabVIEW是一个面向最终用户的工具[8]。它有助于人们构建属于自己的科学和工程系统，极大地提高了仪器编程和数据采集系统的效率。在研究、设计、测试和测量方面，它比其他软件更具有生命力。
像很多软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh等多种版本 [7]4。
2.2.1 LabVIEW的特点
LabVIEW的开发速度是人们选择它来开发测试、测量应用程序的一大决定性因素。一般情况下，对于应用系统的开发而言，其他编程语言比LabVIEW慢到4～10倍。这归功于LabVIEW的易用易学。LabVIEW的特点主要有：
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