CN104320824A - 基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统 - Google Patents

基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统。智能家居系统包括组成网格或树型网络的多个ZigBee路由节点，功耗均衡系统包括：电量采集模块，用于采集每一ZigBee路由节点的电量容量并从中选出电量容量最大值，以及采集每一ZigBee路由节点的实时电量值；电量分级模块，用于将电量容量最大值按照第一比例划分为多个电量等级；路由控制模块，用于在当前ZigBee路由节点发送数据包时，计算当前ZigBee路由节点的邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量等级，并选择电量等级最高的邻接ZigBee路由节点来对数据包进行路由转发。通过上述方式，本发明能够在选择ZigBee路由节点进行路由转发时避开电量值低的ZigBee路由节点，实现ZigBee路由节点的功耗均衡控制。

Description

基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统
技术领域
本发明涉及智能家居领域，特别是涉及一种基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统。
背景技术
目前，智能家居系统中普遍采用ZigBee(一种低功耗局域网无线通信协议)无线网络，ZigBee路由节点一般采用电池供电。
在某些情况下，ZigBee路由节点的电池更换不方便。如果ZigBee无线网络中的某个关键ZigBee路由节点能量耗尽，有可能造成整个ZigBee无线网络分割，甚至使大部分能量充足的ZigBee路由节点间不能正常通信。因此，在考虑降低ZigBee路由节点的功耗之前，对ZigBee无线网络进行功耗均衡也至关重要。然而，目前的智能家居系统只注重如何降低功耗，没有注重功耗均衡的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统，能够在选择ZigBee路由节点进行路由转发时避开电量值低的ZigBee路由节点，实现ZigBee路由节点的功耗均衡控制。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统，所述智能家居系统包括组成网格或树型网络的多个ZigBee路由节点，所述功耗均衡系统包括：电量采集模块，用于采集每一所述ZigBee路由节点的电量容量并从中选出电量容量最大值，以及采集每一所述ZigBee路由节点的实时电量值；电量分级模块，用于将所述电量容量最大值按照第一比例划分为多个电量等级；路由控制模块，用于在当前ZigBee路由节点发送数据包时，计算所述当前ZigBee路由节点的邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量等级，并选择电量等级最高的邻接ZigBee路由节点来对所述数据包进行路由转发。
优选地，所述电量分级模块还用于将每一电量等级按照第二比例划分为多个电量子等级；所述路由控制模块还用于在所述当前ZigBee路由节点的至少两个邻接ZigBee路由节点对应的电量等级均最高时，比较所述至少两个邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量子等级，并选择电量子等级最高的邻接ZigBee路由节点来对所述数据包进行路由转发。
优选地，所述路由控制模块还用于在所述当前ZigBee路由节点的至少两个邻接ZigBee路由节点对应的电量子等级均最高时，选择优先级最高的邻接ZigBee路由节点来对所述数据包进行路由转发。
优选地，所述优先级由用户预先设定。
优选地，所述电量等级和所述电量子等级的数量均为五，所述第一比例和所述第二比例均为五分之一。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过对ZigBee路由节点的电量容量进行分级，在选择ZigBee路由节点时，优先选择电量等级最高的ZigBee路由节点来进行路由转发，从而能够在选择ZigBee路由节点进行路由转发时避开电量值低的ZigBee路由节点，实现ZigBee路由节点的功耗均衡控制，在控制功耗均衡的同时又提高了网络稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统的框架示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
参阅图1，是本发明实施例基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统的框架示意图。智能家居系统包括组成网格或树型网络的多个ZigBee路由节点，本实施例中，多个ZigBee路由节点组成树型网络。功耗均衡系统包括电量采集模块11、电量分级模块12和路由控制模块13。
电量采集模块11用于采集每一ZigBee路由节点的电量容量并从中选出电量容量最大值，以及采集每一ZigBee路由节点的实时电量值。其中，ZigBee路由节点可以因产品不同而配置不同的电池，如果电池本身的容量不一样，则不同的ZigBee路由节点的电量容量则不同。ZigBee路由节点在接入ZigBee无线网络，并上电运行时，电量采集模块11就采集电量容量。电量采集模块10可以每隔一段时间采集ZigBee路由节点的实时电量值，例如每隔1秒。
电量分级模块12用于将电量容量最大值按照第一比例划分为多个电量等级。其中，电量等级的数量为五，第一比例为五分之一。将电量容量最大值记为B，那么第一电量等级为4B/5到B，第二电量等级为3B/5到4B/5，第三电量等级为2B/5到3B/5，第四电量等级为B/5到2B/5，第五电量等级为0到B/5。第一电量等级最高，第五电量等级最低。
路由控制模块13用于在当前ZigBee路由节点发送数据包时，计算当前ZigBee路由节点的邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量等级，并选择电量等级最高的邻接ZigBee路由节点来对数据包进行路由转发。其中，当前ZigBee路由节点的邻接ZigBee路由节点有一个或多个，当邻接ZigBee路由节点有多个时，路由控制模块13判断邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量等级，假设邻接ZigBee路由节点为两个，实时电量值分别为B/2和2B/3。实时电量值为B/2，则对应的电量等级为第三电量等级，实时电量值为2B/3，则对应的电量等级为第二电量等级，此时，路由控制模块13优选选择第二电量等级的邻接ZigBee路由节点来对数据包进行路由转发，让另一个仍然处于低功耗状态。
可选地，电量分级模块12还用于将每一电量等级按照第二比例划分为多个电量子等级。在本实施例中，电量子等级的数量也为五，第二比例也为五分之一。经过划分后，每一个电量等级被划分为五个电量子等级，每一电量子等级的电量容量跨度是B/25。
路由控制模块13还用于在当前ZigBee路由节点的至少两个邻接ZigBee路由节点对应的电量等级均最高时，比较至少两个邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量子等级，并选择电量子等级最高的邻接ZigBee路由节点来对数据包进行路由转发。其中，仍然假设邻接ZigBee路由节点为两个，实时电量值分别为3B/7和4B/7，则两个实时电量值对应的均为第三电量等级。但是，3B/7对应的是第三电量等级中的第五电量子等级，即4B/5到11B/25，4B/7对应的是第三电量等级中的第一电量子等级，即14B/25到3B/5。因此，路由控制模块13优先选择第一电量子等级的邻接ZigBee路由节点来对数据包进行路由转发，让另一个仍然处于低功耗状态。通过上述步骤，可以更加精确的进行功耗均衡控制。
进一步地，路由控制模块13还用于在当前ZigBee路由节点的至少两个邻接ZigBee路由节点对应的电量子等级均最高时，选择优先级最高的邻接ZigBee路由节点来对所述数据包进行路由转发。该优先级由用户预先设定。例如是邻接ZigBee路由节点的数量最少的ZigBee路由节点。
本发明实施例的基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统通过对ZigBee路由节点的电量容量进行分级，在选择ZigBee路由节点时，优先选择电量等级最高的ZigBee路由节点来进行路由转发，从而能够在选择ZigBee路由节点进行路由转发时避开电量值低的ZigBee路由节点，实现ZigBee路由节点的功耗均衡控制，将所有ZigBee路由节点尽可能控制在持平水平，一旦需要更换电池时，可以对ZigBee路由节点全部更换，不会因多次单独更换一个ZigBee路由节点的电池而造成网络不稳定，所以可以在控制功耗均衡的同时又提高网络稳定性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于ZigBee的智能家居系统中的功耗均衡系统，其特征在于，所述智能家居系统包括组成网格或树型网络的多个ZigBee路由节点，所述功耗均衡系统包括：
电量采集模块，用于采集每一所述ZigBee路由节点的电量容量并从中选出电量容量最大值，以及采集每一所述ZigBee路由节点的实时电量值；
电量分级模块，用于将所述电量容量最大值按照第一比例划分为多个电量等级；
路由控制模块，用于在当前ZigBee路由节点发送数据包时，计算所述当前ZigBee路由节点的邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量等级，并选择电量等级最高的邻接ZigBee路由节点来对所述数据包进行路由转发。
2.根据权利要求1所述的功耗均衡系统，其特征在于，所述电量分级模块还用于将每一电量等级按照第二比例划分为多个电量子等级；
所述路由控制模块还用于在所述当前ZigBee路由节点的至少两个邻接ZigBee路由节点对应的电量等级均最高时，比较所述至少两个邻接ZigBee路由节点的实时电量值对应的电量子等级，并选择电量子等级最高的邻接ZigBee路由节点来对所述数据包进行路由转发。
3.根据权利要求2所述的功耗均衡系统，其特征在于，所述路由控制模块还用于在所述当前ZigBee路由节点的至少两个邻接ZigBee路由节点对应的电量子等级均最高时，选择优先级最高的邻接ZigBee路由节点来对所述数据包进行路由转发。
4.根据权利要求3所述的功耗均衡系统，其特征在于，所述优先级由用户预先设定。
5.根据权利要求1所述的功耗均衡系统，其特征在于，所述电量等级和所述电量子等级的数量均为五，所述第一比例和所述第二比例均为五分之一。
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