基于物联网及人工神经网络的智能家居环境监测系统设计

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:eric2751
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随着物联网技术的迅速发展以及人民生活水平的不断提高,人们对家居生活智能性和舒适性的要求也逐渐增强,智能家居就是在这样的背景下应运而生。本文结合物联网技术,设计了一套基于嵌入式网关的智能家居环境监测系统,该系统能够实时监控家庭中各项主要环境参数,通过人工神经网络算法以室内环境参数为输入量模拟人在家居环境中的舒适度体验;同时采用基于openHAB(开放式家庭自动化总线)的智能网关设计,解决设备兼容性差和网络异构等问题。课题首先研究EnOcean、ZigBee等几种常用的无线通信技术,并对其工作频率等特性进行比较分析,确定家庭环境内部网络搭建流程并进行组网,实时监测家庭环境中温湿度、光照度、CO2浓度等影响人体舒适度的主要环境参数。其次对家庭智能网关的建立及中间件技术进行研究。嵌入式网关采用树莓派3B和Linux操作系统作为嵌入式系统,利用中间件技术连接多种不同协议的智能家居设备,并编写家庭自动控制程序和多种终端的用户界面,通过配置WiFi、蓝牙等功能组件使得系统支持多种协议和天气等服务,利用RRD数据库记录环境数据,采用motion软件实现摄像头视频监控,并实现远程登录管理等功能。之后研究建立人体舒适度评价体系模型,确定影响人体舒适度的主要环境参数,并分别研究了BP神经网络模型、模糊集合论模型、模糊神经网络模型等,最终确定通过人工神经网络建立人体舒适度评价体系模型,实现对人体舒适度的评价分析。最后对手机及Web网页客户端进行设计,主要包括结合openHAB软件功能完成界面布局,通过加载JavaScript脚本形式提升服务器响应速度;采用AJAX技术实现网页局部数据刷新等。通过客户端界面操作,对系统整体功能进行测试。结合测试结果分析,本系统中家庭环境内部网络、嵌入式网关、手机及Web网页客户端均能够正常运行,可实时查询环境数据及人体舒适度,有效支持多种设备及协议,同时能够实现远程登录、数据库和摄像头视频监控等功能,能够达到系统设计预期要求。该智能家居环境监测系统在一定程度上提高了智能家居系统的应用性,增强了用户使用的舒适性,降低了用户成本。
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