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基于无线传感器网络的智能家居安全监测系统的研究与应用

作　者: 陈晓婷
导　师: 曾献辉
学　校: 东华大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 智能家居无线传感器网络安全监测用户行为识别火灾监测贝叶斯信念网络
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

利用无线传感器网络,智能家居系统可以实现物体位置与状态信息的实时采集,家居设备的远程操作,以及人员活动信息、的监测等等。然而,如何高效地分析、融合这些信息以应用于智能家居系统是需要解决的难题之一。本文针对智能家居中人与物的安全问题,深入研究了智能家居系统的个人行为识别、火灾监测以及远程监测等应用中信息采集、挖掘与融合的技术与方法,给出了基于无线传感器网络的智能家居安全监测系统关键技术,提出了基于贝叶斯网络和D-S证据理论的火灾监测方法,以及基于贝叶斯信念网络的个人行为识别模型等。本文的研究工作为智能家居环境下远程安全监测与控制提供了理论与方法。本论文研究的主要贡献和创新点如下：1.针对智能家居安全监测的特点和要求,给出了无线传感器网络、数据融合、数据挖掘和智能控制等关键技术,深入研究了这些技术在智能家居安全监测系统的应用需求。2.提出了基于无线传感器网络的火灾监测技术,建立了基于贝叶斯网络和D-S证据理论的火灾监测方法,设计并开发了火情隐患监测系统。该系统应用传感器节点采集所需的、可靠的烟雾、气体、温度等信息,通过信息融合技术判断火灾隐情,实现了智能家居火灾预警的功能。3.提出了基于无线传感器网络的个人行为模式的挖掘模型,利用贝叶斯信念网络建模,从大量的物体状态变化数据中,挖掘出用户日常行为,从而为智能家居环境下用户活动的远程监测等研究打下基础。针对贝叶斯信念网络结构学习的难题,给出了利用边编码遗传算(EEGA)算法以提高学习的正确性和效率。最后,探讨了基于无线传感器网络的智能家居安全监测系统设计方案,给出了相应系统架构和网络协议设计方案,并对本文工作进行了总结和展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究现状  12-15
    1.2.1 智能家居研究现状  12-13
    1.2.2 无线传感器网络研究现状  13-15
  1.3 主要研究内容及创新点  15-16
    1.3.1 主要研究内容  15-16
    1.3.2 创新点  16
  1.4 论文的组织结构  16-18
第二章智能家居安全监测系统中关键技术研究  18-36
  2.1 引言  18
  2.2 无线传感器网络技术  18-25
    2.2.1 WSN节点  18-19
    2.2.2 WSN体系结构  19-20
    2.2.3 无线传感器网络的特点  20-21
    2.2.4 WSN的协议架构  21-22
    2.2.5 路由协议  22-25
  2.3 数据融合技术  25-31
    2.3.1 数据融合的概念  25-26
    2.3.2 信息融合的基本原理  26-27
    2.3.3 数据融合的分类  27-28
    2.3.4 信息融合方法  28-31
  2.4 数据挖掘技术  31-34
    2.4.1 数据库  31
    2.4.2 数据仓库  31-32
    2.4.3 数据挖掘  32-34
  2.5 智能控制技术  34-35
  2.6 本章小结  35-36
第三章基于无线传感器网络的火灾监测技术研究  36-45
  3.1 引言  36
  3.2 火灾监控系统  36-37
  3.3 火灾监测信号处理系统  37-38
  3.4 D-S证据理论  38-41
    3.4.1 D-S证据理论基本概念  38
    3.4.2 D-S组合规则  38-39
    3.4.3 基本概率分配函数  39-41
    3.4.4 火灾模型中的信息融合  41
  3.5 贝叶斯概率理论  41-42
    3.5.1 贝叶斯概率基础  41-42
    3.5.2 贝叶斯融合理论  42
  3.6 信息融合  42-44
  3.7 本章小结  44-45
第四章基于无线传感器网络的个人行为识别研究  45-53
  4.1 引言  45
  4.2 基于WSN的用户个人行为识别框架  45-46
    4.2.1 用户活动检测  45-46
    4.2.2 BBN的用户日常活动的识别模型  46
  4.3 BBN结构学习的改进算法--EEGA  46-49
    4.3.1 染色体结构  47
    4.3.2 边编码空间结构的修正  47-48
    4.3.3 适应度函数  48-49
    4.3.4 遗传操作  49
  4.4 评价与结果分析  49-52
    4.4.1 数据来源  49-50
    4.4.2 结果分析  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章智能家居安全监测系统设计与应用  53-59
  5.1 引言  53
  5.2 系统的整体架构  53-55
    5.2.1 窗帘智能控制系统  54
    5.2.2 人员活动监测系统  54
    5.2.3 火灾预测系统  54
    5.2.4 智能灯光控制系统  54-55
    5.2.5 家电控制系统  55
  5.3 智能家居安全监测系统架构  55-56
  5.4 网络拓扑选择  56-57
  5.5 基于GPRS网络的智能家居远程控制  57-58
    5.5.1 系统的体系结构  57-58
    5.5.2 系统实现的功能  58
  5.6 本章小结  58-59
第六章总结与展望  59-61
  6.1 总结  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间的成果  65-66
致谢  66

基于无线传感器网络的智能家居安全监测系统的研究与应用

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