次世代スマートホームのためのモジュラーIoTプラットフォーム：アーキテクチャ、リアルタイム制御、およびエッジAI対応

急速な技術進歩とエネルギー効率、安全性、個別化された快適さに対する切迫したニーズの高まりにより、住宅自動化のためのインテリジェントシステムの開発が進んでいます。本論文では、リアルタイムデータ処理を備えたマイクロコントローラアーキテクチャに基づくモジュラーIoTスマートホームシステムの設計と実装を紹介します。開発したプロトタイプは、温度、湿度、空気質、照度、振動、降水、火炎を検出するセンサーモジュールと、窓、ドア、照明、換気、および警報機構の自動制御用アクチュエータを統合しています。このシステムはモバイルアプリケーションに接続され、リアルタイムの監視と双方向制御を可能にし、ユーザーは「夜間モード」や「外出モード」などのシナリオを定義できます。設計において特に重視したのは、システムのモジュール性、エネルギー最適化、および過去のデータやユーザー習慣に基づく動作適応能力です。システム機能は物理モデルおよび実環境でテストされ、環境パラメータの変化検知から1〜3秒以内に反応することが確認されました。得られた結果は、スマートビルディングおよび将来の都市自動化コンセプトの分野におけるマイクロコントローラ、IoTプラットフォーム、適応制御アルゴリズムの統合に大きな可能性を示しています。また、本論文は完全自律制御を目指した機械学習および人工知能アルゴリズムの統合によるさらなる開発の道を開くものです。本バージョンには完全機能の物理プロトタイプとアプリケーションが含まれ、予測AI部分は記録ログに基づくシミュレーション／エミュレーションでオフライン評価されており、デバイス上での推論は行われていません。