基于上下文感知交互的智能家居仿真系统

发布时间：2020-06-29 21:10

【摘要】：目前,正在开发创新的信息和通信技术,以帮助改善日常生活的各个领域。在这些创新中,物联网(IOT)的发展,普适计算和无处不在计算都是值得关注的,因为它们可以无视终端用户的物理位置,为其提供控制和访问各种计算资源和信息的能力。智能家居的概念已经存在了十年,并经历了可喜的发展。上下文感知计算的发明是可以应用于各种设置的此类开发的一个好例子。从智能家居的角度来看,上下文感知信息有助于家庭根据手头的情况进行调整。例如,上下文感知智能家居可以通过上下文感知计算自动控制室温或环境灯。上下文感知计算长期以来一直是全球研究的核心领域。虽然上下文感知计算正在不同的平台进行测试,但一个特定的领域是开发上下文感知的智能家居系统。在这个领域中应用和使用上下文感知有望为家庭服务带来有希望的创新。然而,为了使上下文感知的智能家庭系统能够商业化,还有更多的研究空间。开发智能家庭系统对研究人员和工程师来说是一个挑战,因为这些系统的实施和评估过程成本高昂,同时非常耗时。在实际构建之前测试设计的智能家居系统被认为是实现高效智能家居项目的另一个障碍。这是因为各种传感器、家用电器和设备都可用于真正的智能环境。为了解决开发动态上下文感知智能家居系统的问题,本文提出了一种基于上下文感知的智能家居仿真器,适合于智能家居的仿真方面环境。该模拟器提供了一个设计的家庭计划,虚拟传感器和不同的设备作为虚拟家庭环境的模型。还可以定义场景以测试设备状态的各种可能的组合;因此可以简单地评估不同的标准和变量,而无需在实际环境中进行实验。本文旨在设计和实现基于OSGi框架的分布式智能家居环境感知模拟器,其中虚拟传感器创建上下文信息而不是使用物理传感器。XML配置文件用于保存用于构造家庭环境、虚拟设备和服务、模拟上下文信息和测试设备之间的OSGi事件交互的信息。针对当今时代的动态需求,本文开发了一种支持无处不在的技术并具有情境感知能力智能家居系统。交互是基于通过公用OSGi框架以分布式环境的形式连接在一起的实际设备触发的。实际操作上下文与模拟上下文进行比较,并根据一组规则确定智能家居内的交互。环境和管理功能(规则、事件和操作模式)通过一组可配置的XML文件进行配置,动态图形表示描述智能家居的当前状态。本文的主要成果如下:1.本文指出了以往设计的上下文感知模拟器的常见问题和局限性,并提出了一种更具伸缩性和动态性的面向服务架构(SOA)上下文感知模拟器。2.针对智能家居系统的开发和测试,提出了一种基于OSGi的分布式智能家居环境感知模拟器,解决了智能家居设计中存在的问题。OSGi旨在为智能家居系统应用程序的开发提供一个基于模块化和动态的Java系统规范。这种智能家居模拟已被开发为分布式环境。在共享网络的不同对象之间发送和接收数据。由于可以在智能家居中添加和删除设备,因此OSGi框架是最佳的选择。即使设备发生故障(如光故障),系统其余部分的工作也不会受到影响。一旦设备被修复,就可以将其添加回OSGi网络,并在系统中恢复其角色。3.在高度动态模拟器的设计方面,本文提出了一种基于OSGi的环境感知模拟器,用于分布式智能家居中解决该问题。Apache Felix iPOJO(注入的普通Java对象)基于Maven的方法被用于建立OSGi环境。iPOJO是专门为OSGi服务平台创建的面向服务的组件模型。iPOJO的目的是通过提供和使用服务、处理动态性问题来简化OSGi开发,并通过无缝地合并高级功能(包括组件配置、同步和组合)为基本的OSGi机制提供支持。模拟在真正智能家居的设计和开发阶段发挥了重要作用。模拟器直观地表示基于用户活动的智能家居不同设备之间发生的运行时交互。通过虚拟传感器,可以模拟真实环境,并且能够便捷的生成上下文感知逻辑。一旦系统意识到了上下文感知,虚拟设备就可以被真实设备所替代。如前所述,使智能家居系统分布式的解决方案是使用(OSGi)技术。使用OSGi框架来设计分布式智能家居是一个很好的研究领域。文中已经研究并实现了几种模拟器的设计,这些模拟器并不一定基于OSGI。本文类似于傅等学者(2011)所提出的观点。本文目的是为基于分布式OSGi的智能家居系统中的多个居民开发上下文感知逻辑。所开发的工具必须支持多种设备,并且应在不同的智能家居环境中安装。系统的不同组件是可配置的,例如设备、人员和环境,都是通过XML文件进行配置。这使得相同系统可以在任何类似的智能家居中应用,而无需更改任何已开发的组件。由于系统是基于OSGi的,所以它是一个分布式的智能家居系统。本文模拟了一个案例研究场景,并通过实验结果验证了基于OSGi的模拟器的工作原理。该模拟器有两种操作模式,即在Net Beans IDE(集成开发环境)上运行的模拟器模式和使用Apache Felix iPOJO(Maven数据库)开发的OSGi模式。
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.9;TU855

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 曹杰;王春梅;;浅谈智能家居的现状与发展趋势[J];电子世界;2018年23期

2 邱彦昌;;聚焦·中国智能家居[J];大社会;2015年Z2期

3 ;智能家居领域各自封王,碎片化现状难突破[J];电脑知识与技术(经验技巧);2018年11期

4 闫昆仑;;从小米说起,”互联网+”智能家居长什么样?[J];消费者报道;2015年06期

5 景竹峰;;智能家居在智慧旅游中的应用及探索[J];智能建筑;2017年03期

6 ;如何挖掘智能家居的“钱途”[J];智能建筑;2017年03期

7 张强;;智能家居产业发展的制约与突破[J];智能建筑;2017年03期

8 王晖;;如何挖掘智能家居的“钱途”[J];智能建筑;2017年03期

9 吕媛;;智能家居的现状、瓶颈及未来发展展望[J];智能建筑;2017年03期

10 薛永强;;新经济下智能家居行业的服务再造[J];智能建筑;2017年03期

相关会议论文 前10条

1 ;中国智能家居行业研究报告 2018年[A];艾瑞咨询系列研究报告（2018年第8期）[C];2018年

2 王少俊;;智能家居数字展示的创意设计[A];全国首届数字（虚拟）科技馆技术与应用学术研讨会论文集[C];2007年

3 郑晖;;智慧生活-智能家居终端网络安全防护策略研究[A];第八届云南省科协学术年会论文集——专题六：工业与信息科技[C];2018年

4 秦宁丽;;基于“互联网+”的智能家居新型负荷调控模式[A];2017电力行业信息化年会论文集[C];2017年

5 张杨;;信息时代—智能家居的发展趋势[A];第十八届中国（天津）’2004IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2004年

6 王林光;董世玉;高士君;张丽;孟永哲;;智能家居方案整体分析和规划[A];2017年中国家用电器技术大会论文集[C];2017年

7 李慧;张常年;;基于手机短信的智能家居控制器的开发[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（下册）[C];2007年

8 魏龄;曹敏;周年荣;沈鑫;唐立军;龚金忠;;智能家居在家庭节能中的运用[A];2017智能电网信息化建设研讨会论文集[C];2017年

9 梁茵;周栋梁;;面向智能家居的语义知识库系统[A];物联网与无线通信——第二届全国物联网技术与应用学术会议和第十一届全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2016年

10 张贤;;智能家居控制器的组成与应用[A];天津市电视技术研究会2009年年会论文集（1）[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 杨阳　实习记者 张毅;Life Smart：做智能家居的窗口[N];经济观察报;2014年

2 本报记者 陈聪林;智能家居三大挑战待解决[N];通信产业报;2017年

3 文晴;“懒人经济”成智能家居助推器[N];中国消费者报;2017年

4 张立美;保护隐私应是智能家居的生命线[N];青岛日报;2017年

5 本报记者 许晴 赵丹彤;智能家居须防“不速之客”[N];人民日报;2017年

6 佛山日报见习记者 徐冰倩;生产“魔镜”进军智能家居领域[N];佛山日报;2017年

7 智企;分工逐步清晰 合作成为趋势[N];建筑时报;2017年

8 张力平 中国电信上海研究院研究员;物联网智能家居大有可为[N];通信产业报;2017年

9 张立美;智能家居存隐患 安全漏洞应弥补[N];中国商报;2017年

10 本报记者 朱虹;智能家居引发行业变革 商业化落地还需时日[N];中国企业报;2018年

相关博士学位论文 前5条

1 郭昆;基于语义互联模型的智能家居服务架构及关键技术研究[D];北京邮电大学;2018年

2 韩秉君;多场景下移动通信系统业务承载性能研究[D];北京邮电大学;2013年

3 胡曼冬;基于本体的智能家居关键技术研究[D];中国海洋大学;2014年

4 高伟勋;智能家居环境中个性化语音生成关键技术研究[D];东华大学;2015年

5 桂琳;智能家居中基于视觉的服装分析和推荐研究[D];中国海洋大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 张欣;基于树莓派的智能家居控制系统设计研究[D];东北石油大学;2018年

2 王超颖;基于ZigBee网络的智能家居网关设计[D];华北理工大学;2018年

3 王彪;基于IPv6的智能家居移动终端控制系统的设计与实现[D];宁夏大学;2018年

4 AGBOR JOSEPH;基于上下文感知交互的智能家居仿真系统[D];湖南师范大学;2018年

5 李仄立;智能家居中间件系统的设计与实现[D];湖北工业大学;2018年

6 彭妙霞;智能家居安全网关的研究与实现[D];华南理工大学;2018年

7 晁旭;老年人卧室的设计研究[D];曲阜师范大学;2018年

8 SAH DINESH PRASAD（迪奈世）;基于Raspberry的智能家居传感器网络集成研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

9 胡芸志;基于神经网络的物联网智能家居平台的设计与实现[D];辽宁科技大学;2018年

10 孙萌;基于机器学习的智能家居控制系统设计及关键技术研究[D];杭州电子科技大学;2018年

本文编号：2734360