CN106789457A - 一种基于物联网的智能家居控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于物联网的智能家居控制系统，包括数据采集传送子系统、控制终端和控制中心，所述数据采集传送子系统通过交互机与所述控制中心相连接，所述控制终端与所述控制中心有线连接，所述控制中心接收控制终端发送的控制信号，对数据采集传送子系统发送的数据与其存储的基准数据进行比较处理，从而实现对家居的控制。本发明可有效的提高抗干扰性能，提高家居生活的品质，使用灵活性更强，适用性好，实用性强。
Description
技术领域
本发明创造涉及智能家居技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能家居控制系统。
背景技术
相关技术中的智能家居系统虽然一定程度上可以满足市场的需求，然而现有技术的智能家居控制往往功能较弱，大多无线信号进行控制，由于电力线上的用电装置也会对智能家居系统的信号造成干扰，一定程度上会影响智能家居控制的稳定性和有效性，其受干扰性较弱，一定程度上会无法满足现代家居的使用需求，适用性和实用性较差。
发明内容
本发明创造的目的在于解决现有技术中的上述不足之处而提供一种基于物联网的智能家居控制系统。
本发明创造的目的通过以下技术方案实现：
一种基于物联网的智能家居控制系统，包括数据采集传送子系统、控制终端和控制中心，所述数据采集传送子系统通过交互机与所述控制中心相连接，所述控制终端与所述控制中心有线连接，所述控制中心接收控制终端发送的控制信号，对数据采集传送子系统发送的数据与其存储的基准数据进行比较处理，从而实现对家居的控制。
本发明创造的有益效果：控制终端与所述控制中心有线连接，可有效的提高抗干扰性能，提高家居生活的品质，使用灵活性更强，适用性好，实用性强。
附图说明
利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明结构示意图；
图2是数据采集传送子系统的结构示意图。
附图标记：
数据采集传送子系统 1、交互机 2、控制终端 3、控制中心 4、数据修正单元 11、滤波处理单元 12、数据压缩单元 13、数据传送单元 14。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例的一种基于物联网的智能家居控制系统，包括数据采集传送子系统1、控制终端3和控制中心4，所述数据采集传送子系统1通过交互机2与所述控制中心4相连接，所述控制终端3与所述控制中心4有线连接，所述控制中心4接收控制终端3发送的控制信号，对数据采集传送子系统1发送的数据与其存储的基准数据进行比较处理，从而实现对家居的控制。
优选的，所述控制中心4包括中央控制器、与所述中央控制器相连接的控制驱动器和控制信号接收器，所述中央控制器通过处理控制信号接收器的数据。
进一步地，所述控制终端3为手机或电脑。
优选的，所述控制驱动器包括门禁开关驱动器、指纹采集驱动器、照明控制驱动器、家居报警驱动器和家电控制驱动器。
本发明上述实施例可有效的提高抗干扰性能，提高家居生活的品质，使用灵活性更强，适用性好，实用性强。
优选的，所述数据采集传送子系统1包括数据修正单元11、滤波处理单元12、数据压缩单元13、数据传送单元14；所述滤波处理单元12用于对由传感器节点采集的传感数据进行滤波处理，从而实现选择性地发送传感数据至无线传感器网络的簇头；所述数据压缩单元13用于采用改进的主成分分析算法对簇头的传感数据进行压缩处理；所述数据传送单元14用于根据预设的数据传输协议将簇头的压缩数据传送至控制中心4。
本优选实施例构建了数据采集传送子系统1，实现了智能家居中数据的有效采集和传输，保证控制中心4能够实时对数据进行处理，从而实现对家居的控制。
优选的，所述数据修正单元11用于对采集时受到温度影响的数据进行修正处理，并对传感器异常数据进行检测，其中对采集时受到温度影响的数据进行修正处理的修正公式为：
式中，x为修正后的数据，x′为修正前的原始数据，T0为传感器使用标准温度，T为传感器使用时实际环境温度；
优选的，所述对传感器异常数据进行检测，包括：
(1)设传感器的采样速率为v，则传感器获取连续i个测量数据所需的时间
(2)采样过程中当获取i个测量数据所需时间为t′，设时间门限下限值为0.95t，时间门限上限值为1.05t，当t′＜0.95t或t′＞1.05t时，数据发生异常，对落入时间门限下限值或时间门限上限值外的数据进行剔除。
作为另一优选实施例，所述对传感器异常数据进行检测，包括：
(1)设传感器某时刻采样数据为xi、选取该时刻前后各五个采样数据作为窗口，求取窗口内数据的平均值去掉窗口内数据xi，再次求取窗口内数据的平均值
(2)若满足则该采样数据判定为异常，数据修正单元11进一步剔除该异常的数据。
上述优选实施例设置数据修正单元11，通过对采集的数据进行修正、检测，使对智能家居数据的采集更为准确，进一步提高智能家居控制的精度。
优选地，所述对由传感器节点采集的传感数据进行滤波处理，从而实现选择性地发送传感数据至无线传感器网络的簇头，具体包括：去除没有落入传感器读数的有效范围内的传感数据；对剩余的传感数据，设传感器节点A在时刻k采集的数据样本为x(k)，对传感器节点A和所述簇头采用相同参数的改进的LMS预测算法得到x(k)的预测值y(k)，设定只有满足下列判定函数时传感器节点A发送x(k)给簇头，否则将x(k)丢弃：
|E(k)-y(k)|-Ty≥0
式中，E(k)为时刻k的期望值，y(k)为所述改进的预测算法的预测值，Ty为设定的误差阈值；
设定所述簇头判断是否满足上述判定函数的标准为在给定的一个时间间隔ω内是否收到来自传感器节点的数据样本x(k)，ω的取值范围设定为[1s，4s]；
其中所述改进的LMS预测算法为：
定义Ｘ(k)为传感器节点产生的一个由k-m时刻到k-1时刻的数据流，Ｘ(k)＝[x(k-1)，...，x(k-m)]T，计算预测值y(k)：
y(k)＝QT(k)Ｘ(k)
式中，Q(k)为时刻k的权值系数，Q(k)＝[q1(k)，q2(k)，...，qm(k)]T；
设定权值更新公式为：
式中，Λ＝Ｘ(k)ＸT(k)，Λ+为Λ的Moore-Penrose广义逆。
本优选实施例设置滤波处理单元12，对由传感器节点采集的传感数据进行滤波处理，从而实现选择性地发送传感数据至无线传感器网络的簇头，减少了数据从传感器节点到簇头的发送量，进一步降低了智能家居控制系统中无线传感器网络的能耗。
优选的，还可以在滤波处理单元12和数据压缩单元13之间设置数据保护单元，所述数据保护单元用于对可以发送至无线传感器网络的簇头的数据进行部分加密后再进行数据的发送，从而实现对数据的保护，具体为：
设可以发送至无线传感器网络的簇头的数据为Di(i＝1，2，…n)，随即选取Di的子集Dj(j＝1，2，…m)作为特殊数据，其中m＜n，此时数据划分为Dj和Di-Dj两部分，在数据发送前，对Dj部分的数据按照预先设定的加密方式进行加密处理并标记后，再将加密后Dj和未加密的Di-Dj两部分数据以及包含标记信息的文本传送至数据压缩处理单元。
本优选实施例设置数据保护单元，可以实现对数据的保护。
优选的，所述改进的主成分分析算法具体包括：
(1)采用K-means聚类算法对簇头的传感数据进行聚类，获得多个不同类型的数据集；
(2)设一个数据集Z＝[z1，z2，...，zm]T∈RP×N，其中P表示离散的时间域，N表示在该数据集内传感器节点的数量，则Z的列向量表示在一个常规时间域P内从每个传感器节点B(1≤B≤P)处获得的原始数据；
(3)对数据集进行中心化处理，得到一个新的数据矩阵Znew：
(4)计算N×N的协方差矩阵D，并将D中的单位特征向量按照对应的特征值大小由高到低排列组成N×N的矩阵F：
(5)计算主成分矩阵G：
G＝ZnewF
(6)计算前q(q＜N)个主成分的贡献率：
式中，Vi为由高到低排列的第i个特征值；
(7)最终获得数据集维度为q的数据集。
本优选实施例设置数据压缩单元13，采用改进的主成分分析算法对簇头的传感数据进行压缩处理，提高了智能家居控制系统中数据压缩处理的速度，且在满足传感数据精度的同时，依据传感数据的冗余程度，降低了簇头和终端之间的数据通信量，从而减少了无线传感器网络内的数据通信负载，进一步提高智能家居控制系统对智能家居的控制精度和速度。
优选的，所述预设的数据传输协议为：
所述控制中心4在某单位时间段[0，t]接收来自簇头I的对应的压缩数据的数量H(I，t)需满足下列度量条件：
式中，wi为设定的簇头I的表征其第i个传感器节点的数据重要程度的权值，NI为簇头I内传感器节点的总数，TH为设定的度量阈值。
本优选实施例能够实现从较为重要的簇头中接收较多的传感数据，保证了智能家居控制数据传输的效率的同时，提高了智能家居控制数据传输的公平性。
基于上述实施例，发明人进行了一系列测试，以下是进行测试得到的实验数据：
| 智能家居控制 | 控制精度 | 控制速度提高率 |
| 门禁开关驱动 | 100％ | 12％ |
| 指纹采集驱动 | 100％ | 10％ |
| 照明控制 | 100％ | 11％ |
| 家居报警驱动 | 100％ | 10％ |
| 家电控制 | 100％ | 12％ |
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种基于物联网的智能家居控制系统，其特征是，包括数据采集传送子系统、控制终端和控制中心，所述数据采集传送子系统通过交互机与所述控制中心相连接，所述控制终端与所述控制中心有线连接，所述控制中心接收控制终端发送的控制信号，对数据采集传送子系统发送的数据与其存储的基准数据进行比较处理，从而实现对家居的控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能家居控制系统，其特征是，所述控制中心包括中央控制器、与所述中央控制器相连接的控制驱动器和控制信号接收器，所述中央控制器通过处理控制信号接收器的数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能家居控制系统，其特征是，所述控制终端为手机或电脑。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智能家居控制系统，其特征是，所述数据采集传送子系统包括数据修正单元、滤波处理单元、数据压缩单元、数据传送单元。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能家居控制系统，其特征是，所述数据修正单元用于对采集时受到温度影响的数据进行修正处理，并对传感器异常数据进行检测，其中所述对传感器异常数据进行检测，包括：
(1)设传感器的采样速率为v，则传感器获取连续i个测量数据所需的时间
(2)采样过程中当获取i个测量数据所需时间为t′，设时间门限下限值为0.95t，时间门限上限值为1.05t，当t′<0.95或t′>1.05t时，数据发生异常，对落入时间门限下限值或时间门限上限值外的数据进行剔除。
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