基于情境感知的智能家居节能系统的设计与实现

发布时间：2020-10-31 04:20

　　 现今社会,物联网时代的到来牵动着家家户户的智能家居水平飞速提高,在可预见的未来时间里,不同类型以及越来越多数量的智能终端终将散布在每个家庭内部的各个角落,达到为我们创造更加智能化和便利化的生活条件的目的。首先,传统的家居节能系统难以满足人们智能化和个性化的服务需求,随着传感器、终端设备等物联网设备的发展以及情境感知的发展,给这一瓶颈带来了生机与希望。为了能够给用户提供根据当前情境信息的自适应智能节能调控,因此本文提出了基于情境感知的智能家居节能系统,借助情境感知引擎设计节能模块,实现对家庭设备的自主联动调控与反馈。其次,随着家庭内部终端设备数量的增长以及用户业务需求的多样化出现,网络延时和堵塞等问题就会越来越突出,单单依靠云计算技术已经不能满足未来智能家居的发展趋势,为了解决这一问题,本文系统引入边缘计算技术(EC,Edge Computing),基于边缘计算实现边缘数据分析、智能感知与控制以及用电量预测等功能,实现加强居民节能意识和引导居民自觉节能。其中,用电量预测模块采用GBDT、XGBoost、LightGBM等近几年来比较前沿的机器学习算法,基于公开的电力数据集,然后利用特征工程,融入气象数据和工作日、节假日时间事件信息等有效信息在云端进行泛化模型构建,再将此模型推广至用户边缘侧,继续促进模型的成长优化得到最终适用的用户个性化模型。最后,为了实现上述研究目标,除了完成硬件设施以及软件平台包括树莓派客户端与云服务器端的搭建部署与实现,还对系统整体架构进行了设计与实现,并集成上述各功能模块使用WebApp技术实现手机端系统。本文最后,给出本系统所有应用功能的界面展示与测试,综合证明系统的可用性与有效性。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU855;TP391.44;TN929.5
【部分图文】：

？青境推缉＝??图２－丨情境感知生命周期图??图２－１是情境感知生命周期图，总共包括四个阶段。第一个阶段是情境获取，??其中情境信息来源于物理的传感器或者其他虚拟的软件，例如因特网等，这一阶??段结束获得的信息是原始、粗糙以及无法直接使用的％１；第二阶段是情境建模，??对上一阶段收集到的情境信息可以进行抽象表达和归一化管理，使得更容易被人??们理解和管理；第三阶段是情境推理，通过对数据的处理让人们可以从低级原始??的数据中获取到高级的情境信息？，最后一阶段是情境分发，将高级或者低级的情??境信息传播给需要相应信息的人们，以辅助人们做出决策。??６??

图２－２表示将智能空调、智能风扇、电脑以及照明灯等物联网设备连接到边??缘节点，然后再连接至中心云。具体地说，这三层分布式架构类似于人脑的祌经??末梢（对应边缘设备）、祌经中枢（对应边缘计算）和大脑（对应云计算），边??缘以点作为云和边缘设备的连接枢纽。??２．２．３边缘计算的应用场景??检验边缘计算模式的出现是否具有价值，最有效直接的方式是将边缘计算应??ｍ于－系列关键的场景，通过应用的实例化，才能挖掘边缘计算未来的机遇、挑??战和应用前景。下面将列举出基于边缘计算的几种典型应用场景，包括智慧城市、??智能制造、智能交通、智能家居、智能医疗、边缘计算视频监控系统和内容交付??网络等，同时通过这几个典型案例的分析将全面说明边缘计算在物联网领域美好??的愿景。??１．智慧城市??实现智慧城市一个无法避免考虑大数据的数据量大、时效性和多样性三大特??点，人们通常需要开发智慧城市的可视化系统，此时就涉及到需要监控包括人群、??交通道路、空气、地理位置识别等诸多环境因素，处理这些大数据量时云服务器??

（Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ）架构，主要划分为ＵＩ展示与控制、服务端（云计算与边缘计??算）、数据库（中心云数据库与边缘数据库）、数据采集、终端设备这几部分。??各部分的关系见图３－２的系统框架流程图。??１９??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 邱彦昌;;聚焦·中国智能家居[J];大社会;2015年Z2期

2 张进;任运芳;;我国智能家居存在的问题与对策[J];数码世界;2019年06期

3 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

4 富倩;王旭;;智能家居的安全问题[J];信息与电脑(理论版);2018年24期

5 ;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

6 王远春;;智能家居在智慧城市建设中的发展与应用[J];中国安防;2018年11期

7 徐建明;;当前智能家居发展疑难与应用趋势分析[J];中国安防;2018年11期

8 综合新华网、经济日报等相关新闻;;智能家居的“下一步”[J];今日科技;2019年02期

9 付凯;李莉;杨子羿;;亡羊补牢,为时未晚 智能家居安全如何保障?[J];通信世界;2019年05期

10 ;智能家居开启美好生活[J];销售与市场(管理版);2018年11期

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 文鑫龙;基于LSTM的智能家居环境监控系统的设计与研究[D];天津理工大学;2019年

2 王恺颖;智能家居关键控制技术及系统研究[D];天津理工大学;2019年

3 张梦瑶;基于Arduino智能家居及健康监测系统设计[D];沈阳师范大学;2019年

4 李豪;面向智能家居的语音交互设计评估体系研究[D];北京邮电大学;2019年

5 周莎;基于情境感知的智能家居节能系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2019年

6 吕志;基于ARM的嵌入式智能家居系统[D];中国科学技术大学;2019年

7 谭英奇;面向智能家居的功能重构系统研究[D];北方工业大学;2019年

8 湛健;微服务架构在智能家居网关管理系统中的研究与应用[D];北方工业大学;2019年

9 马晓艺;智能家居的人性化设计研究[D];北方工业大学;2019年

10 赖如峰;基于ARM9的智能家居开发与应用[D];浙江工业大学;2019年

本文编号：2863439