基于行为预测算法的智能家电控制系统设计与实现

发布时间：2020-05-09 19:30

【摘要】：随着物联网技术成为技术人员关注的热点,作为物联网的一种重要应用——智能家居正在高速发展,对智能家居的研究和开发应当是下一阶段的重中之重。目前市面上的智能家居系统能够提供一些环境的监测和家用电器的远程控制,但是尚未达到更高的“智能性”需求,即家电控制系统本身具备积累经验和自主学习能力,用于自主学习用户的行为并推理出系统的最优控制解决方案。此次学位论文工作,旨在将基于树莓派的嵌入式系统软件开发和智能控制算法相结合,使得智能家居系统真正拥有自己的“大脑”,具有很好的现实意义。本课题开发的是基于行为预测算法的智能家电控制系统,实现的是一个可以通过网络对家用电器进行远程控制的智能控制方案。其可以接入大部分室内物联网环境,并能根据用户先前的行为预测下一步行为。该系统包括下位机智能终端和上位机控制平台两部分,其中下位机由多个室内环境传感器和Arduino单片机组成,负责采集智能家居中如温度、湿度、光照等各类参数,配合ESP8266无线模块利用WiFi无线通信的方式实现数据的传输,通信过程使用TCP协议Socket完成;上位机部分为Java应用程序,在搭建完运行环境后运行程序等待接收来自Arduino的连接,将采集到的数据存储在数据库当中,通过预测算法完成对下位机的远程监控和智能管理。同时,本课题将自然语言处理当中的词嵌入算法引入到该系统当中,运用类似的思想,先将智能家居中每个用户的行为映射到向量空间中,与其相关联的行为也转换成相应的向量。然后构建一个多对一的长短期记忆网络(LSTM),通过训练LSTM网络后输出的向量和与其相近的向量得到预测结果。实验结果显示,引入词嵌入算法后的行为预测准确度达到82.3%,并适用于多用户智能空间的场景,相比于传统预测算法有显著改善。本系统最大程度的利用上家庭中的各种数据,针对各个用户自己的习惯,自动的替用户做出未来的决策,为用户提供便捷的智能居家环境体验。
【图文】：

烤箱,智能家居,控制系统结构,智能

[11]。2014年，Samsung公司在韩国发布了一款搭载Android系统的Zipel烤箱，如图1.1所示，，其最大特色是可以通过同样配备Android系统的智能手机进行遥控，只要手机上已经下载了相应的APP，便可以通过无线网络遥控烤箱工作[12]。Zipel烤箱程序还内置了预设食物烹调程序。Zipel除了正面的微触开关操控，还可以利用语音进行控制。烤箱内另有卡路里探测传感器，可以自动检测出食材的重量和热量。图1.1 智能家居环境下的智能烤箱控制系统结构2015年，国外一个创业团队研发了一款名为Arist的智能咖啡机，不但可以远程一键煮咖啡，还提供多种咖啡混合配比。Arist支持Wi-Fi网络

控制系统图,智能,控制系统,吸油烟机

[13][14]。图1.2 智能咖啡机控制系统如今，国内也开发出了可自动调速、降低噪音的智能吸油烟机。2013年，孙圣等3人发表于《电气自动化》中的文章阐述了一种新型吸油烟机，采用TMS320F28035为控制核心，MSP430G2553为触控芯片，NRF24L01无线通信模块，架构设计合理，功能电路实现较好，成功实现了一个性能优良、稳定的吸油烟机燃气灶高效智能联动控制装置系统。能够在低成本的家?
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU855;TP391.44;TN929.5

【参考文献】