基于物联网的智能家居环境监控系统的研究

摘要

随着人们对家居生活质量的要求不断提高，对信息化、智能化的家居环境有着越来越强烈的需求，实现环境信息与电气设备的自动化监控己经成为智能建筑行业发展的必然趋势。近年来，随着我国经济快速和稳定地发展，人们越来越关注由此而产生的环境问题，尤其是建筑室内的环境问题，建筑室内的环境品质对人们的身体健康和工作效率有着最直接的影响。因此，设计一款能够对建筑室内环境状况进行实时监控和调节的系统就显得非常重要。本文基于这个出发点研究了基于物联网技术的智能家居环境监控系统，设计了一种基于ZigBee无线传感网络的智能家居环境监控系统。
　　首先，本文阐述了智能家居环境监控系统的特点和发展现状，介绍了物联网的相关技术，对比了几种典型的无线通信技术，并介绍了ZigBee无线网络通信技术的特点，它非常适合用于智能家居的信息传输，完全能够满足传感器和电气设备之间的信息通信。
　　然后设计了基于物联网的智能家居环境监控系统的总体方案，确定了这个系统的结构和功能，采用Zigbee技术将建筑内环境及各控制设备组成无线网络系统，以ARM嵌入式网关为信息控制中心，系统将根据传感器获得的环境参数对相应的电气设备进行开关控制，使环境参数达到设定的范围。并对系统主要的硬件和软件进行了详细的设计，包括环境信息的采集电路、ZigBee网络节点、智能家庭网关以及智能开关等的设计。在这个智能家居环境监控系统的框架上，结合智能控制理论，把粒子群算法（PSO）优化后的支持向量机（SVM）分类器应用于系统中，使系统拥有更加智能化的控制策略，结合实际案例数据进行Matlab仿真，结果显示PSO-SVM分类器能够使系统的控制决策更加准确，提高了系统的可靠性。
　　最后，本文采用了UML面向对象的设计思想进行系统上位机的设计，对系统进行了需求分析，用StarUML软件进行设计，并介绍了主要的用例图、类图和顺序图，最后用Java编程语言在Eclipse平台上实现用户操作界面设计。还对系统的部分功能进行了测试，测试结果显示系统可以实现环境信息无线采集以及设备自动控制的功能，达到预期的效果。该系统稳定可靠、操作便捷、可扩展性好，具有一定的市场应用前景和理论指导意义。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 智能家居环境监控系统的特点

1.3 智能家居国内外发展现状

1.4 物联网技术和智能优化算法

1.5 论文研究的主要内容和组织结构

第二章 系统总体方案和基础软硬件设计

2.1 系统总体方案设计

2.2 环境信息采集节点的设计

2.3 ZigBee网络设计

2.4 嵌入式网关设计

2.5 智能开关的设计

2.6 GSM短信报警模块

2.7 本章小结

第三章 基于PSO-SVM优化算法的智能家居环境监控系统的决策

3.1 支持向量机（SVM）分类器

3.2 粒子群优化（PSO）算法

3.3 基于PSO的SVM参数优化模型

3.4 基于PSO-SVM分类器的智能家居环境控制系统模型

3.5 本章小结

第四章 智能家居环境监控系统上位机管理设计

4.1 UML面向对象技术

4.2 基于UML的系统需求分析

4.3 系统功能的具体设计

4.4 数据库的设计

4.5 管理系统界面的实现

4.6 本章小结

第五章 系统测试和评价

5.1 系统测试

5.2 系统评价

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢