基于情景识别的智能家居控制系统设计

摘要

科学技术的快速发展以及经济水平的提升，人们对于生活质量有了更高的追求。智能家居的应运而生，用户可以通过语音交互等更人性化的方式对家居设备实现远程控制，使得控制更加便捷实用。通过成熟的传感器对家居的环境状态进行实时监测，能够提高家居的安全性。　　针对传统家居设备的单一控制问题，本文采用情景识别的方式，能够分辨各种实际的情景，利用BP神经网络算法对用户的家居设备使用日志进行训练和学习，根据不同的情景自动控制家居设备，实现设备的联动；针对家居环境复杂、设备种类多的特点，本文设计了多模块的控制系统架构，主控制器模块与多个从控制器模块之间采用LORA进行无线通信，实现了家居系统的智能组网；针对智能家居系统的人机接口，本文设计了语音交互模块，首先通过拾音器采集用户发出的声音，主控制器模块对语音数据进行处理，将识别出的指令发送给相应的从控制器模块，从控制器模块解析接收到的数据帧，校验通过后控制相应的家居设备，然后将当前状态反馈给主控制器实现语音播报。除了语音交互的方式，系统还可以使用HMI串口屏通过触控的方式进行远程控制，对家居状态以及温湿度等环境信息实现友好的界面显示，当出现煤气泄漏以及小偷闯入等紧急情况，能够通过语音或者短信的方式通知用户及时进行处理，系统也能自动触发相应的应急措施，避免出现人身或者财产安全。最后对整个系统的硬件模块和软件流程进行测试与分析，结果表明本系统能够有效地对各种家居设备实现控制和监测，满足用户的日常使用需求。

目录

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2.1 智能家居的国外研究现状

1.2.2 智能家居的国内研究现状

1.3 智能家居的发展现状

1.4 主要的研究内容和结构安排

1.5 本章小结

2 智能家居控制系统的总体方案设计

2.1 智能家居控制系统的功能

2.2 智能家居控制系统的需求分析

2.2.1 语音识别技术分析

2.2.2 无线通信技术分析

2.3 智能家居控制系统的总体方案设计

2.4 本章小结

3 智能家居控制系统的硬件设计

3.1 控制器单元

3.1.1 主控制器模块

3.1.2 从控制器模块

3.1.3 串口调试模块

3.2 智能交互模块

3.2.1 语音识别模块

3.2.2 语音播报模块

3.2.3 串口屏模块

3.2.4 无线通信模块

3.2.5 红外控制模块

3.2.6 继电器控制模块

3.3 智能感知模块

3.3.1 温湿度采集模块

3.3.2 烟雾检测模块

3.3.3 人体感应模块

3.3.4 GSM模块

3.4 本章小结

4 情景识别与BP 神经网络

4.1 情景识别

4.1.1 情景模式概述

4.1.2 用户体验与情景识别

4.2 BP 神经网络

4.2.1 BP神经网络的概述

4.2.2 BP神经网络与智能家居

4.2.3 BP神经网络的仿真分析

4.3 总结

5 智能家居控制系统的软件设计

5.1.1 编程工具

5.1.2 主控制器设计

5.1.3 从控制器设计

5.2.1 语音交互设计

5.2.2 触控交互设计

5.3.1 LORA通信方式

5.3.2 LORA通信协议设计

5.4 GSM 报警设计

5.4.1 GSM短信通信方式

5.4.2 GSM通信流程

5.5 本章小结

6 智能家居控制系统测试

6.1 硬件电路测试

6.1.1 无线通信测试

6.1.2 继电器家居测试

6.1.3 红外家居测试

6.1.4 GSM模块测试

6.2 语音识别测试

6.3串口屏测试

6.3.1 登录界面

6.3.2 主界面

6.3.3 设备控制

6.3.4 环境监测

6.3.5 情景模式

6.3.6 设置界面

6.3.7 日志界面

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 未来展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录

C. 学位论文数据集

致谢