基于K-means聚类算法的智能照明系统设计与开发

本文提出了一种基于K-means聚类算法的智能照明系统。系统采用MQTT(消息队列遥测传输)通信协议传输控制信号和采集用户行为习惯数据，选取用户的日常用灯时间和用灯时长作为两个特征值。为了使算法适应不同的用户数据，提出了一种确定K-means聚类算法的聚类数搜索范围上下界的方法，并通过选择有效性指标，以及基于用户行为习惯数据设定初始中心点，确定最佳聚类数。实验利用ESP8266模块、MQTT服务器和手机端测试界面测试灯的控制和数据采集，借助PyCharm软件对传统K-means算法和改进后的K-means算法在用户用灯行为习惯数据上进行聚类数搜索范围的确定、有效性指标和聚类效果比较。实验结果表明，采用MQTT通信协议能够控制灯的状态，平均响应时间为105 ms,改进的K-means聚类算法能够很好地对用户用灯行为习惯数据进行聚类，自动为用户提供正确的开灯时间和开灯持续时间。