基于神经网络的物联网智能家居平台的设计与实现
发布时间：2020-06-10 21:06
【摘要】：二十一世纪以来,现代科学技术的飞速发展使人类由工业化时代迈入信息时代。人们追求更宜居的生活环境和高品质的生活,这种需求催生出了智能家居系统的出现。智能家居系统将各种传感器、电子电气设备通过网络连接起来,组成一个可实现家居环境监测、家居设备自动化以及家居安防报警等功能的综合管理系统。本论文以北京某科技股份有限公司的智能家居系统解决方案为基础,通过对项目背景及意义的探究,分析了国内外智能家居平台的发展现状以及实施案例。目前,基于ARM体系结构的CPU芯片广泛应用在嵌入式系统的应用领域,同时Zig Bee技术在无线传感器网络的应用方面独占鳌头,这两种技术在智能家居领域有着举足轻重的作用。本文设计并实现了基于ARM与Zig Bee技术的智能家居系统。文章首先介绍了智能家居系统的研究背景及国内外研究现状,随后对系统的系统功能需求进行了分析,分别详细介绍了智能家居平台的系统需求和平台的软硬件系统架构,接着对参与的Zig Bee无线自组网技术中节点硬件设计、通讯协议规定以及Z-Stack协议栈的移植开发工作进行了详细介绍。然后对参与的ARM嵌入式网关的搭建以及嵌入式服务器与数据库的移植等工作进行了介绍。最后,将平台中的安防报警模块与基于PCA-BP神经网络的人脸识别技术相结合,通过PCA主元分析法找出人脸中的关键识别因素,并使用BP神经网络识别模型将本地存储人脸数据与摄像头捕捉到的人脸进行对比,从而实现家居设备智能管理以及安防智能报警功能。
【图文】：
辽宁科技大学硕士学位论文物联网的用户从以前的客户机与客户机延伸到了物与物，就是在互联网的基础上，对其进行加强以及功能扩展，从而实现了物与物之间的信息通讯传输的网络。由此可知，物联网通讯就是借助环境感应以及执行传感器和无线自组网技术，按照ZigBee 等无线通信协议[12]，通过物与物之间的联系，进行环境信息交换以及数据传输，从而实现智能化识别和监控以及管理的新兴网络。本文中所研究的智能家居平台系统运行稳定，能够实现用户对家庭环境的检测以及各种设备的控制。智能家居平台以性能高、功耗低的中央控制器（Cortex-A8）为核心并结合了多种物联网无线组网技术以及控制技术对平台中的家居家电等控制单元进行监视以及控制[13]。系统的功能主要分为家居安防功能，家电遥控功能，视频监控功能，门禁控制功能，窗帘人工或自动控制功能，情景模式联动功能。该智能家居平台支持远程 Web 网页以及移动手持设备的控制访问，平台整体架构如图 1.1 所示。
A8 网关中进行相应数据的更改，其次通过 WiFi 技术供外部设备或者网关控制功能进行控制。例如通过视频监控功能以及人体红外传感器判断是否人闯入以及有无天然气泄漏等安全问题用以启用家居安防功能[19]。时，本智能家居平台具有级联的功能，小区门口的摄像头通过深度学习自的神经网络训练过的程序识别人脸用以判断主人是否回来，以此执行门禁能，相应的情景模式联动功能以及家电遥控功能。假若是陌生人进入则会警单元。此阶段，主要针对环境数据实时监控系统以及智能报警系统进行可行性的析。智能家居平台需要对环境信息进行详细稳定的采集，所以传感器设备行器设备采用的是工业级设备，具有稳定性好，采集数据精准的特点。同于房屋空间较小，传感器以及动作执行设备使用的数据传输的方式是e 无线自组网技术[20]。ZigBee 技术的特点主要是传输稳定，功耗低，短距输速率高且稳定，如果室内房屋较多，可添加几个路由器节点进行通讯中联网智能家居平台整体组成架构如图 2.1 所示：
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU855;TP391.44;TN92
【图文】：
辽宁科技大学硕士学位论文物联网的用户从以前的客户机与客户机延伸到了物与物，就是在互联网的基础上，对其进行加强以及功能扩展，从而实现了物与物之间的信息通讯传输的网络。由此可知，物联网通讯就是借助环境感应以及执行传感器和无线自组网技术，按照ZigBee 等无线通信协议[12]，通过物与物之间的联系，进行环境信息交换以及数据传输，从而实现智能化识别和监控以及管理的新兴网络。本文中所研究的智能家居平台系统运行稳定，能够实现用户对家庭环境的检测以及各种设备的控制。智能家居平台以性能高、功耗低的中央控制器（Cortex-A8）为核心并结合了多种物联网无线组网技术以及控制技术对平台中的家居家电等控制单元进行监视以及控制[13]。系统的功能主要分为家居安防功能，家电遥控功能，视频监控功能，门禁控制功能，窗帘人工或自动控制功能，情景模式联动功能。该智能家居平台支持远程 Web 网页以及移动手持设备的控制访问，平台整体架构如图 1.1 所示。
A8 网关中进行相应数据的更改，其次通过 WiFi 技术供外部设备或者网关控制功能进行控制。例如通过视频监控功能以及人体红外传感器判断是否人闯入以及有无天然气泄漏等安全问题用以启用家居安防功能[19]。时，本智能家居平台具有级联的功能，小区门口的摄像头通过深度学习自的神经网络训练过的程序识别人脸用以判断主人是否回来，以此执行门禁能，相应的情景模式联动功能以及家电遥控功能。假若是陌生人进入则会警单元。此阶段，主要针对环境数据实时监控系统以及智能报警系统进行可行性的析。智能家居平台需要对环境信息进行详细稳定的采集，所以传感器设备行器设备采用的是工业级设备，具有稳定性好，采集数据精准的特点。同于房屋空间较小，传感器以及动作执行设备使用的数据传输的方式是e 无线自组网技术[20]。ZigBee 技术的特点主要是传输稳定，功耗低，短距输速率高且稳定，如果室内房屋较多，可添加几个路由器节点进行通讯中联网智能家居平台整体组成架构如图 2.1 所示：
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU855;TP391.44;TN92
【参考文献】
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1 陆兴华;吴恩q，
本文编号：2706858
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