基于边缘智能网关的家庭看护系统设计与实现

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智能家居是物联网的重要应用场景。随着“万物互联”时代的到来,建设家庭物联网已成为社会重要的发展机遇。家庭网关作为家庭物联网的核心设备,可以聚合各种智能家用设备的数据,实现家庭内部异构网络的相互通信。然而,现有的家庭网关普遍存在功能单一、可扩展性差、网络延迟高和安全性低等问题。针对现阶段家庭网络面临的挑战和家庭网关的不足,论文以边缘计算开源框架EdgeX为基础,设计并实现了一种物联网边缘智能网关系统,为家庭网络设备提供了一种边缘式数据处理方案,提供设备连接、数据管理所需要的灵活性、安全性和效率。以边缘计算框架EdgeX为基础,本论文设计并实现了家庭网关软件系统的实施框架,包括设备连接、设备与数据管理、网关应用三部分。所提出的实施框架能够以较低的成本将家庭内各种智能设备安全地连接起来,并提供高效的设备数据存储功能。在此基础上,本论文提出了一种EdgeX边缘智能网关解决方案,设计并实现了基于上述解决方案的家庭婴幼儿看护系统。该系统以边缘智能网关为数据处理和控制中心,实现健康监测、睡眠分析、环境检测、无障碍跟随和智能控制功能。同时,论文设计并实现了基于Freeboard插件架构的Web UI客户端,用于看护系统的远程交互和监控数据的可视化。论文通过实验分析了边缘网关服务组件、设备连接应用接口以及家庭婴幼儿看护系统的功能和性能特点。实验结果表明,所提出的EdgeX边缘智能网关在设备连接、设备与数据管理方面具有良好的性能,适合应用于家庭物联网的智能化管理。
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