近年来，随着物联网与人工智能技术的普及，智能家居行业快速发展，用户对家居设备的智能化、场景化与节能化诉求日益提升，然而，目前市面上的智能家居系统大多高度依赖真实硬件，部署成本高、调试过程复杂，学生、开发者和普通家庭用户难以低门槛地体验智能家居能力，也不便于开展教学演示与技术验证；传统的设备管理方式仍停留在逐个开关、手动切换的阶段，缺少可视化、实时同步与智能联动的综合手段，既无法直观呈现设备运行状态，也难以挖掘能耗数据背后的优化空间。因此，开发一套无需真实硬件、完全由软件模拟、具备实时交互与 AI 智能控制能力的智能家居管理系统，成为满足学习、研究与演示场景的迫切需求。
针对上述问题，本项目设计并实现了智能家居管理系统。系统整体采用前后端分离的 B/S 架构，前端包含用户端与管理端两套 Web 应用，分别面向家庭用户与运维管理员，后端统一提供接口。后端基于 Spring Boot3、Java21、MyBatis-Plus、MySQL 构建，集成 Netty 提供 WebSocket 实时推送，借助 Spring AI + 阿里云百炼实现自然语言 Function Calling 式设备控制，并通过轻量化调度组件承载定时场景触发、能耗采集、节能建议生成等后台任务；用户端采用 Vue3、Element Plus、Socket.IO Client、Web Speech API 搭建，提供卡片化设备控制台、带动画的设备演示舱、AI 对话、场景触发、能耗分析等交互能力；管理端在 Vue3 + Element Plus 之上叠加 ECharts 数据可视化大屏与动态菜单路由，承担设备、房间、场景、能耗、日志、权限等全域数据的配置与治理。系统核心业务链路覆盖"设备接入→状态实时同步→场景联动执行→能耗采集→节能建议生成→AI 自然语言控制"的闭环，共设 2 种角色（普通用户、管理员），通过 JWT 令牌认证与 RBAC 权限体系，配合动态菜单实现端、角色、页面三级隔离。系统亮点集中在 AI 自然语言控制设备、基于 WebSocket 的跨页实时联动、仿真设备动画与语音播报、场景多触发方式引擎以及 AI 节能建议等方面。
本系统的研发价值主要体现在三个层面：在用户体验角度，用户端以卡片化布局 + 动画模拟舱 + 语音播报替代传统按键面板，让设备状态、环境数据、场景执行情况可以被"看见"与"听见"，显著提升了家居管理的直观性和沉浸感；在业务与技术实践角度，系统将 Function Calling、SSE 流式响应、WebSocket、定时任务调度、RBAC 权限、数据可视化等能力整合到同一套 Spring Boot3 + Vue3 架构中，为同类"AI + 物联网"应用提供了可复用的工程模板；在人才培养角度，项目覆盖了前后端分离、实时通信、人工智能对话、定时任务、权限体系等多项主流技术栈，适合作为本科毕设与综合实训的参考案例，帮助开发者系统性地锻炼全栈工程能力。
关键词：智能家居管理系统、家居物联网管理平台、智能家居控制系统、家庭设备联动平台、智能家居 AI 助手
课题列表：
基于SpringBoot3+Vue3的智能家居管理系统的设计与实现
基于SpringBoot3+Vue3的家居物联网管理平台的设计与实现
基于SpringBoot3+Vue3的智能家居AI控制系统的设计与实现
基于SpringBoot3+Vue3的家庭设备联动管理平台的设计与实现
基于SpringBoot3+Vue3的智能家居场景联动系统的设计与实现
基于SpringBoot3+Vue3的家庭节能管理与能耗分析系统的设计与实现
基于SpringBoot3+Vue3的软件模拟智能家居演示平台的设计与实现
架构：B/S结构、MVC软件架构、RESTful API、前后端分离架构
后端：Spring Boot 3、MyBatis-Plus、Spring AI、Netty、JWT、Hutool、RBAC、Lombok
前端：Vue 3、Element Plus、ECharts、Axios、Vite、Vue Router、Socket.IO Client
数据库：MySQL
其它：AI 智能助手、WebSocket 实时推送、设备动画模拟舱、Web Speech 语音播报、数据可视化大屏、多触发方式场景引擎
本系统包含用户端与管理端，各端功能如下：
注册：填写用户名、密码、昵称等基础信息完成账号注册，校验用户名唯一性。
登录：通过用户名和密码登录系统，系统采用 JWT 令牌进行身份认证，登录成功后跳转至设备控制中心。
设备控制：以"智能家居 · 控制中心"Hero 卡片展示当前问候语、实时时间、WebSocket 连接状态（实时连接 / 重连中 / 已断开），并提供"查看动画演示"按钮在新窗口打开设备模拟舱；中部按房间分 Tab 切换，Tab 上实时显示房间温湿度；底部以卡片网格形式展示灯光、空调、窗帘、门锁、插座、传感器等设备，支持开关、亮度/色温调节、空调温度与模式切换、窗帘开合百分比拖拽、门锁上锁解锁等操作，所有操作通过 WebSocket 即时同步到其他已连接的页面。
设备动画演示舱：高级炫酷的模拟设备动画真实效果，例如灯光颜色随色温变化、空调出风条跟随模式摆动、门锁开合动画、窗帘拉开百分比、传感器仪表盘实时刷新；当用户在控制中心或 AI 助手里控制设备时，演示舱会自动同步动画并通过 Web Speech API 播报中文语音反馈（如"客厅主灯，已开启"）。
场景管理：以卡片形式展示"早晨唤醒、居家休闲、外出节能、夜间睡眠"4 个预设场景与用户自定义场景，每张卡片显示场景图标、描述、包含的动作数（鼠标悬停可查看具体动作列表），点击卡片一键触发场景，设备会按预设动作批量执行；页面下方展示最近 10 条场景触发历史，标注触发来源（手动/定时/AI 助手）与执行结果。
能耗分析：顶部以大号数字展示本月总能耗、在线设备数、待处理节能建议数、参与排行设备数；中部用 ECharts 折线图展示近 7 天每日能耗趋势；下部左侧为"设备能耗排行（近 30 天累计）"柱状图，右侧为"AI 节能建议"卡片列表，每条建议显示建议内容、预计可节省的 kWh 及操作按钮，支持单条执行与"一键全部执行"，批量执行后会播报一条汇总语音。
AI 助手：左侧为对话会话列表（支持新建、切换、删除会话），右侧为对话区；用户以自然语言（如"打开客厅的灯并调到 80% 亮度"、"把卧室空调调到 26 度"、"执行夜间睡眠场景"、"现在有哪些节能建议"）向助手提问，后端通过 Spring AI + 阿里千问大模型，以 SSE 流式方式逐字返回回答，并在需要操作设备时自动调用 Function Calling 工具执行真实的数据库写操作与 WebSocket 广播；对话内容支持 Markdown 与代码高亮。
平台资讯：浏览系统发布的平台公告、更新说明等资讯信息。
我的消息：查看系统推送的个人消息通知（如节能建议、场景触发通知等）。
个人资料：查看和编辑个人基本信息，包括昵称、头像、性别、年龄、手机、邮箱、职业、简介等。
修改密码：输入原密码和新密码完成密码修改。
登录：通过用户名和密码登录系统，系统采用 JWT 令牌进行身份认证，登录成功后跳转至管理端工作台。
工作台：顶部以欢迎卡展示当前管理员姓名、当日日期、星期、时段问候语；中部以四张 KPI 卡片展示"用户总数"、"角色数量"、"菜单数量"、"设备总数"，点击卡片可跳转到对应管理页；下部左侧为"快捷导航"宫格（包含设备管理、房间管理、场景配置、能耗记录、用户管理、角色管理等核心入口），右侧为"最近场景触发"时间轴，按时间倒序展示最近的场景触发记录，带触发方式与执行状态双标签。
房间管理：房间的增删改查，支持设置房间名称、图标（预置了客厅、卧室、厨房、书房等常见图标供选择），删除房间时自动校验是否存在关联设备，防止数据孤岛。
设备管理：按设备名称、类型进行搜索筛选，支持新增/编辑设备，表格列包含序号、设备名称、类型（智能灯/空调/插座/门锁/窗帘/传感器）、所在房间、状态、设备参数、累计能耗、在线标识；编辑对话框根据设备类型动态显示不同的参数项（灯光显示亮度+色温、空调显示设定温度+模式+风速、窗帘显示开合百分比等）；删除设备时校验是否被场景动作引用。
设备日志：分页查看所有设备的历史操控记录，包含设备名称、操作键、操作值、操作人、操作时间，支持按设备名和操作人搜索。
场景配置：场景的新增、编辑、删除、启用/停用；自动化配置支持手动触发与定时 Cron 两种方式，定时场景可配置 Cron 表达式，启停后调度器会动态注册/注销；AI 助手对话可随时触发已启用场景，无需单独配置；场景详情页可配置其下辖的设备动作，支持立即触发按钮手动执行。
场景日志：分页查看场景触发历史，记录场景名称、触发来源（手动/定时/AI 助手）、触发时间、执行状态（成功/失败）、备注信息。
能耗记录：查看所有设备的能耗明细记录，包含设备名称、用电量（kWh）、运行时长（分钟）、记录日期，支持按日期范围和设备筛选。
环境数据：查看各房间温度、湿度、光照强度的历史采集数据，支持按房间与时间段筛选。
资讯管理：平台公告/资讯的增删改查，管理员发布的资讯会在用户端"平台资讯"中展示。
消息通知：查看并管理系统消息，了解节能建议、场景触发等系统事件。
用户管理：用户账号的增删改查、角色分配、密码重置、头像上传等。
角色管理：角色的增删改查，为每个角色分配菜单权限（通过勾选菜单树完成权限绑定），权限变更后用户需重新登录生效。
菜单信息：系统菜单树的增删改查，支持配置菜单名称、图标、路由路径、类型（目录/菜单）、父菜单，新增菜单后可分配到角色。
操作日志：查看 API 调用审计日志，记录操作人、操作内容、请求方法、请求参数、请求 IP 与时间。
登录日志：查看用户登录/登出记录，记录用户名、IP、登录状态、登录时间，用于安全审计。
数据可视化大屏：独立全屏页面 `/screen`，基于 ECharts 展示设备状态总览、设备类型分布、近期能耗趋势、房间环境数据、场景触发统计等实时运营指标，支持自动轮询刷新，适合演示与汇报场景。
个人资料：查看和编辑个人资料，包括昵称、头像、性别、年龄、手机、邮箱、职业、简介等。
修改密码：修改登录密码。
AI 自然语言控制设备：基于 Spring AI + 阿里云千问大模型 + Function Calling 等技术，实现了用户在 AI 助手中直接说"打开客厅的灯并调到 80% 亮度"、"把卧室空调调到 26 度制冷"、"执行夜间睡眠场景"等自然语言指令，系统即可理解意图并真实执行底层数据库写操作与设备广播，大幅降低智能家居的使用门槛。
WebSocket 跨页实时联动：用户在任意一处（设备控制台、AI 助手、场景卡片、管理端）发起的设备操作，都会即时同步到所有已连接页面的设备卡片、动画演示舱和数据大屏，实现"控制一处、处处联动"的家居体验。
仿真设备动画模拟舱：独立页面以 SVG/CSS 动画真实还原灯光亮灭与色温变化、空调出风与模式切换、门锁开合、窗帘拉开百分比、传感器仪表盘等视觉效果，并在每次设备状态变化时通过 Web Speech API 以中文语音播报反馈，使"无硬件、纯软件模拟"的智能家居也能做到有画面、有声音、有交互感，完美契合教学演示与产品汇报场景。
多触发方式场景联动引擎：场景支持手动触发、定时 Cron 触发，以及 AI 助手对话触发；覆盖"一键切换"、"每天 22:30 自动夜间模式"、"跟 AI 说一句话"等常见家居自动化需求；启用定时场景时自动注册调度任务，停用时自动注销，并以场景日志完整审计触发链路。
AI 节能建议与一键执行：系统后台定时巡检设备闲置情况，自动生成诸如"关闭客厅闲置插座"、"空调已开启 2 小时无人操作，建议关闭"等节能建议；用户可逐条执行或"一键全部执行"，批量关闭闲置设备后前端会收到一条汇总语音反馈（如"节能优化已完成，共关闭 3 台闲置设备"），让节能过程既有洞察又有即时反馈。
数据可视化大屏：独立全屏页面集中展示设备状态总览、类型分布、房间环境、近期能耗趋势、场景触发统计等运营指标，多块 ECharts 图表同屏联动，数据来自后端统计接口并定时刷新，适合毕业答辩、招商演示、运维监控等大屏场景。
动态菜单与 RBAC 权限体系：菜单与角色的多对多关联在数据库中完成建模，管理员可在"菜单管理"与"角色管理"中实时调整菜单树与角色权限，用户重新登录后前端会根据权限列表动态注册路由与侧边栏，实现"改数据即改菜单"的权限体验。
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