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Konzeption und Entwicklung eines sprachgesteuerten Smart Home Systems unter Betrachtung des Internet of Things

Written by Daniel Vieth

Paper category

Master Thesis

Subject

Business Administration>General

Year

2018

Abstract

Masterarbeit: Konzept des Smart-Home-Systems 5.1 Geltungsbereich Basierend auf der vorherigen Aussage soll in diesem und im nächsten Kapitel die Konzeption und Entwicklung des Smart-Home-Prototyps erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit ist es nicht das Ziel, alle bereitgestellten Treiber und Technologien zu implementieren. Die demonstrierten Funktionen und Use Cases basieren jedoch auf den vorgestellten theoretischen Grundlagen, der Entwicklungsprozess entspricht dem Prototypendesign, der gesamte technologische Durchbruch, alle dazugehörigen Technologien und deren Integration erfolgen. Daher handelt es sich um einen vertikalen Prototyp, der sich eher auf die technische Umsetzung als auf technisch ausgereifte Anwendungsfälle konzentriert. 175 Dennoch sind die Grundvoraussetzungen klar und die Qualität der Systemimplementierung und Skalierbarkeit besteht darin, dass ein System in der Floyd-Taxonomie unter den „experimentellen Prototyp“ eingeordnet werden kann. Die grundlegenden Eigenschaften der Anwendung sind unten angegeben. Der rigorose Prozess der Anforderungsermittlung auf Basis von Requirements Engineering-Anforderungen steht weder im Fokus noch ist er ein relevanter Teil der Zielerreichung. Ausgehend von den Zielen dieser Arbeit werden nichtfunktionale Anforderungen in verschiedenen Teilen des Kapitels 5.3 näher betrachtet. Die Gestaltung der visuellen Oberfläche (Graphical User Interface, GUI) ist kein Kernbestandteil des Konzepts. Es sollte möglich sein, das System ohne grafische Benutzeroberfläche zu verwenden. Die implementierte GUI dient nur der einfachen Testbarkeit und Demonstrationszwecken. 5.2 Funktionen und Use Cases Die folgende Tabelle zeigt die bei der Konzeption und Entwicklung des Smart Home Prototyps näher betrachteten Funktionen und Use Cases. Es gibt einen Unterschied zwischen Funktionen und Anwendungsfällen. Im Folgenden sind die Funktionen alle Funktionen des Systems, die die Grundaufgaben der sprachgesteuerten Smart-Home-Anwendung abbilden (Schlüsselwortaktivierung, automatische Spracherkennung, intelligente Dialogverarbeitung). Andererseits sind Use Cases konkrete Anwendungsbeispiele, die zwischen verschiedenen Systemen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können (Sensordaten, Nachrichten lesen und an die angehängte Anwendung übertragen und das System über die angehängte Anwendung steuern). 5.3 Grundwissen und Technik 5.3.1 Die Hardwareplattform des Smart Home Systems ist Raspberry Pi 3 Model B. Dieser Einplatinencomputer verfügt über einen 64-Bit-Quad-Core-Prozessor mit einer Taktfrequenz von 1,4 GHz, 1 GB Arbeitsspeicher und unterstützt alle gängigen Kommunikationsschnittstellen, inklusive Schnittstellen für wichtige WLAN-Spezifikationen und BLE für das Internet der Dinge. Darüber hinaus verfügt Raspberry über 4 USB 2.0-Anschlüsse, einen HDMI-Anschluss und 40 extern adressierbare Allzweck-Ein-/Ausgangskontakte (GPIO-Pins).Die 178 microSD-Schnittstelle dient der dauerhaften Speicherung des Betriebssystems und anderer Anwendungen und Anwendungsdaten. Die weiteren Hardware-Komponenten des Smart-Home-Systems sind ein USB-Mikrofon, mit dem die Spracheingabe des Nutzers aufgezeichnet wird, und ein USB-gespeister Lautsprecher, der über einen Stecker mit dem Audio-Ausgang des Raspberry verbunden ist, der vom Mikrocontroller-Modul BMP280 von Bosch stammt. Die Messgenauigkeit des Sensors beträgt +/- 1hPa und 1°C179, was für die Umsetzung prototypischer Anwendungsfälle ausreichend ist. Eine Anwendungsimplementierung ist nicht unbedingt erforderlich, aber es ist wichtig, die Entwicklung und Durchführung von Entwicklertests zu vereinfachen.Der offizielle elle raspberry pi 7-Zoll-Touchscreen, kurz gesagt, der Raspberry pi bietet eine gute Plattform für die Anforderungen von Smart Home-Systemen. Rechenleistung, Speicherflexibilität und verschiedene Anschlüsse und Kommunikationsschnittstellen bestätigen diese Wahl. Bei der Implementierung wird Android Things als Basisbetriebssystem verwendet. Android Things ist ein auf Android basierendes IoT-Betriebssystem, das sich noch in der Entwicklung befindet. Die verwendete Entwicklervorschauversion ist Android Things Developer Preview 8. Diese Version ist die neueste Version und gilt als Release Candidate für die erste vorbereitete Version. Market .180 Viele Grundfunktionen des übergeordneten Betriebssystems Android werden auch von Android Things abgedeckt, das speziell für das Internet der Dinge entwickelt wurde. Wie in Abbildung 7 dargestellt, durch die beiden Blöcke „Java API Framework“ und „Google Service“. Die fehlende Funktion im Zusammenhang mit der Implementierung ist das Google Offline-ASR-System für Smartphones. Außerdem sind nicht alle Funktionen des Google Play-Dienstes Nutzung wie Google Drive (Benutzer-Cloud-Speicher) und Google Pay (Online-Zahlungssystem). Read Less