家庭能源管理系统智能升级实战

📚 共计 30 章节

能源管理现状分析

家庭用电痛点、传统电表局限性、智能升级的价值与目标。

系统总体架构设计

感知层、网络层、平台层、应用层四层架构详解。

核心硬件选型指南

ESP32、STM32、树莓派对比，电流/电压传感器选型。

硬件传感器

数据采集基础

交流电采样原理、CT传感器接线、ADC转换与校准。

通信协议入门

MQTT协议原理、JSON数据格式、Wi-Fi与Zigbee对比。

本地数据存储

SD卡读写、SPIFFS文件系统、CSV日志格式设计。

云平台搭建

阿里云IoT Core配置、设备注册、Topic定义与数据上云。

实时数据可视化

Node-RED搭建仪表盘、Grafana配置实时曲线。

可视化Grafana

用电设备识别

非侵入式负荷监测(NILM)原理、功率特征提取。

智能告警系统

阈值设定、异常检测算法、微信/邮件推送通知。

能耗预测模型

基于LSTM的短期负荷预测、模型训练与部署。

自动控制策略

继电器控制、场景联动（如：人走灯灭、峰谷电价策略）。

多用户权限管理

用户角色设计、Token认证、Web端登录实现。

固件远程升级(OTA)

ESP32 OTA原理、固件签名与安全更新。

低功耗设计

ESP32深度睡眠、定时唤醒、电池供电方案。

低功耗电池

数据安全与隐私

TLS加密传输、本地数据脱敏、GDPR合规建议。

本地边缘计算

在ESP32上运行轻量级推理、TensorFlow Lite Micro。

边缘计算TFLite

太阳能接入管理

光伏发电监测、余电上网策略、储能电池管理。

电动汽车充电管理

充电桩状态监测、预约充电、动态负载平衡。

多能源互补调度

市电、光伏、储能协同优化、能源路由算法。

用户行为分析

用电习惯聚类、节能建议生成、个性化报告。

语音控制集成

接入小爱同学/天猫精灵、自定义技能开发。

语音智能音箱

移动端App开发

Flutter跨平台框架、实时数据推送、控制面板。

系统测试与调试

单元测试、集成测试、现场部署调试流程。

故障诊断与维护

常见硬件故障排查、日志分析、远程诊断。

成本效益分析

硬件BOM成本、云服务费用、投资回报周期计算。

开源项目实战

基于Home Assistant的能源管理插件开发。

行业标准与认证

CE/FCC认证、智能家居互联标准(Matter)。

未来趋势展望

AIoT融合、虚拟电厂(VPP)、碳交易与碳足迹。

综合项目实战

从零搭建一套完整的家庭能源管理系统（毕业设计）。

实战毕业设计