论文题目:基于iOS的智能照明实景控制系统的设计与实现
摘要:随着国民生活水平的提高,我国许多家庭的生活方式发生了翻天覆地的改变,舒适温馨、便捷易控的智能家居系统成为了发展方向与趋势。智能照明作为智能家居中最基础、最重要的组成部分,已经成为当下研究的热点,并逐步普及。在“碳中和”的政策要求下,节能减排是当前工程设计与应用中不可忽视的一环,减少能量消耗也是智能照明系统考虑的最重要的因素之一,传统的照明系统需要通过有线控制,不仅存在布线复杂、安装成本高、后期维护困难等问题,而且经常出现人离灯未关的现象,造成了极大的能源浪费,传统智能照明系统采用Zig Bee或者Wi-Fi等组网技术虽解决了传统照明系统存在的问题,但是存在操作麻烦、存在出现单点故障的可能,连接设备数量上有限等问题极大的限制了其在智能照明中的应用。随着各类组网技术的不断发展,人们对智能照明的能耗经济化、控制智能化、管理方便化、操作个性化等方面都提出了更高的要求。本文设计一种智能照明实景控制系统,系统采用低功耗Mesh蓝牙组网技术,以iOS手机客户端为控制平台,利用OpenCV图像处理技术,方便了用户对智能照明设备的控制与管理,打造了沉浸式照明体验,提高了用户操作过程中的交互感。本文主要研究内容如下:(1)通过对现有智能照明系统的发展与市场进行研究,分析得到本智能照明系统的功能需求,从而设计并实现出一款基于iOS的智能照明实景控制系统。(2)通过研究蓝牙Mesh各节点功能与各协议层作用,设计出总体技术架构与系统功能框架。(3)硬件方面。选择Real Tek RTL8762为蓝牙模块,并基于蓝牙模块设计出LED电路原理图。(4)软件方面。设计了iOS照明控制客户端,采用swift语言实现了iOS手机客户端与照明设备的配对、控制与管理等操作。针对市面上智能照明控制系统操作单一、枯燥、繁琐等问题,使用OpenCV图像处理技术,提供实景控制功能,提高了用户操作的趣味性,同时用户也可保存灯光状态,下次可直接进入该模式,减少用户操作步骤。针对OpenCV只能使用Python与C++语言开发问题,通过环境配置并使用OC语言开发,解决了OpenCV在iOS开发软件Xcode上的兼容性问题。(5)本系统开发工作后期,分别对iOS手机客户端,Mesh蓝牙端等进行各项功能测试,测试结果表明实现智能照明实景控制系统的设计目标,为未来应用于写字楼,图书馆,实验室等场景提供了应用参考。本系统灯具控制、管理以及实景控制等各项功能都能正常使用,软件运行流畅,达到了预期设计要求。
关键词:智能照明;实景控制;iOS;Mesh;OpenCV
学科专业:电子与通信工程(专业学位)
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 项目研究背景及意义
1.2 智能照明实景控制系统的课题来源
1.3 国内外研究现状
1.3.1 智能照明系统的研究
1.3.2 蓝牙技术的研究
1.4 主要工作
1.5 论文组织结构
第2章 相关技术介绍
2.1 蓝牙Mesh技术
2.1.1 蓝牙Mesh协议栈
2.1.2 蓝牙Mesh节点特性
2.1.3 蓝牙Mesh安全特性
2.1.4 蓝牙Mesh管理型泛洪网络
2.1.5 蓝牙Mesh订阅与发布
2.2 iOS手机客户端技术
2.2.1 iOS系统介绍
2.2.2 iOS开发语言介绍
2.2.3 iOS设计模式
2.2.4 Cocoa Pods第三方库管理工具
2.3 OpenCV库
2.4 本章小结
第3章 系统需求分析与整体设计
3.1 系统可行性分析
3.2 蓝牙Mesh功能性需求
3.3 蓝牙Mesh非功能性需求
3.4 iOS手机客户端功能性需求
3.4.1 网络配置
3.4.2 单灯控制
3.4.3 群组控制
3.4.4 实景控灯
3.5 iOS手机客户端非功能性需求
3.6 系统总体设计
3.6.1 系统逻辑框架设计
3.6.2 系统物理框架设计
3.7 本章小结
第4章 系统详细设计与实现
4.1 开发环境的搭建
4.1.1 iOS手机客户端开发环境搭建
4.1.2 OpenCV开发环境搭建
4.2 建立工程应用
4.3 网络配置功能的设计与实现
4.3.1 扫描设备
4.3.2 添加设备
4.3.3 移除设备
4.4 单灯控制功能的设计与实现
4.4.1 单灯开关
4.4.2 调节亮度
4.4.3 调节色温
4.4.4 改变灯光颜色
4.5 群组控制功能的设计与实现
4.5.1 创建或删除群组
4.5.2 灯具订阅或移除
4.5.3 群组内灯具开关
4.6 实景控制功能的设计与实现
4.6.1 拍照
4.6.2 改变灯光颜色
4.7 iOS手机客户端界面的设计与实现
4.7.1 设备界面
4.7.2 扫描设备界面
4.7.3 单灯控制界面
4.7.4 设备信息界面
4.7.5 实景控制界面
4.7.6 群组界面
4.7.7 群组控制界面
4.8 系统硬件电路的设计与实现
4.9 本章小结
第5章 系统测试
5.1 系统测试环境
5.2 测试流程
5.3 测试结果
5.3.1 iOS手机客户端测试结果
5.3.2 蓝牙照明设备端测试结果
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢