CN106911774A - 一种物联网无线智能家居安防系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种物联网无线智能家居安防系统，包括安防信息监测子系统、服务器数据库、监控中心、移动终端、在线示警装置，所述安防信息监测子系统与服务器数据库通信连接，服务器数据库和移动终端皆与监控中心连接；所述安防信息监测子系统用于采集室内各种传感器的安防信息数据，并将安防信息数据发送至服务器数据库；所述服务器数据库用于接收并存储安防信息数据；所述监控中心用于对相关的安防信息数据进行分析处理，在数据发生异常时向移动终端发送报警信息；所述在线示警装置用于接收移动终端的命令，在室内播放报警录音。本发明能够实现智能家居安防情况的远程报警、远程控制、远程监控的功能，同时更具人性化。

Description

一种物联网无线智能家居安防系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种物联网无线智能家居安防系统。

背景技术

随着经济的飞速发展,人们的生活水平得到了很大提高。但与此同时，由于社会人员流动性的增大、收入差距的增加等因素的影响，使社会结构和社会治安问题变得日益严重，偷盗和入室抢劫甚至危害人们生命安全等的社会犯罪问题越来越多。另外，人们在追求便捷的家庭生活、使用便利的家电装备的同时，也为人们的生命财产安全带来了威胁，例如人们在享用煤气做饭带来的方便的同时煤气中毒事件也时有发生。此外，在紧急情况下，窗户是最后的逃生通道，而传统家居中安装的防盗门、栅栏窗等设施，对住户在灾情发生时的逃生增加了更多的困难。综上所述，传统家居已经满足不了人们的需求，人们迫切希望家庭居住环境具有更可靠更实用的安全防范设施,以保证家庭生活的舒适、安宁和幸福。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种物联网无线智能家居安防系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种物联网无线智能家居安防系统，包括安防信息监测子系统、服务器数据库、监控中心、移动终端、在线示警装置，所述安防信息监测子系统与服务器数据库通信连接，服务器数据库和移动终端皆与监控中心连接；所述安防信息监测子系统用于采集室内各种传感器的安防信息数据，并将安防信息数据发送至服务器数据库；所述服务器数据库用于接收并存储安防信息数据；所述监控中心用于对相关的安防信息数据进行分析处理，在数据发生异常时向移动终端发送报警信息；所述在线示警装置用于接收移动终端的命令，在室内播放报警录音。

本发明的有益效果为：能够实现智能家居安防情况的远程报警、远程控制、远程监控的功能，同时更具人性化。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，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本发明的结构连接框图；

图2是本发明安防信息监测子系统的结构连接框图。

附图标记：

安防信息监测子系统1、服务器数据库2、监控中心3、移动终端4、在线示警装置5、数据采集模块10、数据传送模块20。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种物联网无线智能家居安防系统，包括安防信息监测子系统1、服务器数据库2、监控中心3、移动终端4、在线示警装置5，所述安防信息监测子系统1与服务器数据库2通信连接，服务器数据库2和移动终端4皆与监控中心3连接；所述安防信息监测子系统1用于采集室内各种传感器的安防信息数据，并将安防信息数据发送至服务器数据库2；所述服务器数据库2用于接收并存储安防信息数据；所述监控中心3用于对相关的安防信息数据进行分析处理，在数据发生异常时向移动终端4发送报警信息；所述在线示警装置5用于接收移动终端4的命令，在室内播放报警录音。

优选地，所述传感器包括温度传感器、烟雾传感器、环境亮度传感器、玻璃破碎传感器、红外传感器、震动传感器。

优选地，如图2所示，所述安防信息监测子系统1包括数据采集模块10和数据传送模块20，所述数据采集模块10用于通过无线传感器网络的传感器节点采集安防信息数据，所述数据传送模块20用于将传感器节点的安防信息数据传送至无线传感器网络的汇聚节点，再由汇聚节点将安防信息数据传送到服务器数据库2。

本发明上述实施例的智能家居安防系统，能够实现智能家居安防情况的远程报警、远程控制、远程监控的功能，同时更具人性化。

优选地，所述数据传送模块20采用改进的LEACH分层路由协议将传感器节点的安防信息数据传送至无线传感器网络的汇聚节点，其中改进的LEACH分层路由协议为：

(1)利用K-means聚类算法将无线传感器网络的传感器节点分成多个簇，每个簇包括多个传感器节点；

(2)按照设定的簇首选择规则在每个簇中选择一个传感器节点作为簇首节点，剩余的传感器节点作为簇成员节点，所述簇首节点用于将簇成员节点采集的安防信息数据进行融合处理并发送至汇聚节点；

其中所述簇首选择规则为：将网络初始化后传感器节点x被分配到的随机数N与阈值T(x)比较，若N<T(x)，则将该传感器节点x作为簇首节点，否则作为簇成员节点，改进T(x)的计算公式为：

式中，P指所有传感器节点中允许充当簇首节点的百分率，1/P表示轮数间隔值，R指当前的循环轮数，G指最近1/P轮中没有被选为簇首节点的传感器节点集合；为能量权重因子，其中Q_x为传感器节点x的当前能量，Q₀为传感器节点x的初始能量；D_x为传感器节点x到对应汇聚节点的距离，D为簇中所有传感器节点到对应汇聚节点的距离之和，λ为设定的距离权重因子。

本实施例在T(x)的计算公式中引入了能量权重因子，改变了传感器节点成为簇首节点的概率，使得T(x)值变小，能够作为簇首节点的传感器节点数变少，从而使得簇首分布趋于均匀，提高了实际监测过程中无线传感器网络的稳定性，增强网络自修复能力，保证安防信息数据的有效传输，并且考虑了传感器节点到对应汇聚节点的距离，使得在传感器节点能量消耗一致的情况下能够选择距离汇聚节点更近的传感器节点作为簇首节点，能够更好地均衡能量消耗。

优选地，汇聚节点按照下述自定义数据接收协议接收簇首节点传送的安防信息数据：

(1)计算设定时间段内需要向汇聚节点传送安防信息数据的各簇首节点的数据重要程度，该数据重要程度的计算公式定义为：

式中，W(j)表示在该时间段内需要向汇聚节点传送安防信息数据的簇首节点j的数据重要程度，N_j表示在该时间段内需要向汇聚节点传送安防信息数据的簇首节点的数目，w_i表示预先设定的簇首节点j所在的簇中传感器节点i的数据重要程度权值，n_j表示簇首节点j所在的簇中传感器节点的数目；

(2)设定数据重要程度的阈值，对数据重要程度低于该阈值的簇首节点的安防信息数据不予接收，对数据重要程度大于该阈值的簇首节点按照数据重要程度从大到小的顺序进行排序；

(3)汇聚节点按照排序结果顺序接收簇首节点的安防信息数据。

本优选实施例按照自定义数据接收协议接收簇首节点传送的安防信息数据，减少了需要传送的数据量，降低了数据传送的能量消耗，从而相对减少了安防信息监测子系统1中无线传感器网络节点的通信开销。

优选地，汇聚节点按照排序结果顺序接收簇首节点的安防信息数据时，接收的安防信息数据量需满足以下条件：

式中，S(j)为汇聚节点接收簇首节点j的安防信息数据量。

本优选实施例设定条件来接收安防信息数据量，使无线传感器网络汇聚节点能够从重要的簇首节点接收较多的安防信息数据，保证了安防信息数据传输的效率的同时，确保了数据传输的公平性，保障智能家居安防系统的正常运行。

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 (6)

1.一种物联网无线智能家居安防系统，其特征是，包括安防信息监测子系统、服务器数据库、监控中心、移动终端、在线示警装置，所述安防信息监测子系统与服务器数据库通信连接，服务器数据库和移动终端皆与监控中心连接；所述安防信息监测子系统用于采集室内各种传感器的安防信息数据，并将安防信息数据发送至服务器数据库；所述服务器数据库用于接收并存储安防信息数据；所述监控中心用于对相关的安防信息数据进行分析处理，在数据发生异常时向移动终端发送报警信息；所述在线示警装置用于接收移动终端的命令，在室内播放报警录音。

2.根据权利要求1所述的一种物联网无线智能家居安防系统，其特征是，所述传感器包括温度传感器、烟雾传感器、环境亮度传感器、玻璃破碎传感器、红外传感器、震动传感器。

3.根据权利要求2所述的一种物联网无线智能家居安防系统，其特征是，所述安防信息监测子系统包括数据采集模块和数据传送模块，所述数据采集模块用于通过无线传感器网络的传感器节点采集安防信息数据，所述数据传送模块用于将传感器节点的安防信息数据传送至无线传感器网络的汇聚节点，再由汇聚节点将安防信息数据传送到服务器数据库。

4.根据权利要求3所述的一种物联网无线智能家居安防系统，其特征是，所述数据传送模块采用改进的LEACH分层路由协议将传感器节点的安防信息数据传送至无线传感器网络的汇聚节点，其中改进的LEACH分层路由协议为：

(1)利用K-means聚类算法将无线传感器网络的传感器节点分成多个簇，每个簇包括多个传感器节点；

(2)按照设定的簇首选择规则在每个簇中选择一个传感器节点作为簇首节点，剩余的传感器节点作为簇成员节点，所述簇首节点用于将簇成员节点采集的安防信息数据进行融合处理并发送至汇聚节点。

5.根据权利要求4所述的一种物联网无线智能家居安防系统，其特征是，所述簇首选择规则为：将网络初始化后传感器节点x被分配到的随机数N与阈值T(x)比较，若N<T(x)，则将该传感器节点x作为簇首节点，否则作为簇成员节点，改进T(x)的计算公式为：

$T\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P}{1-P\&times;\left(R\mathrm{mod}\right(1/P))}{\left(\frac{Q_x}{Q_0}\right)}^2+\mathrm{\&lambda;}\frac{D_x}{D},& x\&Element;G\\ 0,& x\&NotElement;G\end{array}\right.$

式中，P指所有传感器节点中允许充当簇首节点的百分率，1/P表示轮数间隔值，R指当前的循环轮数，G指最近1/P轮中没有被选为簇首节点的传感器节点集合；为能量权重因子，其中Q_x为传感器节点x的当前能量，Q₀为传感器节点x的初始能量；D_x为传感器节点x到对应汇聚节点的距离，D为簇中所有传感器节点到对应汇聚节点的距离之和，λ为设定的距离权重因子。

6.根据权利要求5所述的一种物联网无线智能家居安防系统，其特征是，汇聚节点按照下述自定义数据接收协议接收簇首节点传送的安防信息数据：

(1)计算设定时间段内需要向汇聚节点传送安防信息数据的各簇首节点的数据重要程度，该数据重要程度的计算公式定义为：

$W\left(j\right)=\frac{\frac{1}{n_j}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_j}{w}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{N_j}\left(\frac{1}{n_j}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_j}{w}_i\right)}$

式中，W(j)表示在该时间段内需要向汇聚节点传送安防信息数据的簇首节点j的数据重要程度，N_j表示在该时间段内需要向汇聚节点传送安防信息数据的簇首节点的数目，w_i表示预先设定的簇首节点j所在的簇中传感器节点i的数据重要程度权值，n_j表示簇首节点j所在的簇中传感器节点的数目；

(2)设定数据重要程度的阈值，对数据重要程度低于该阈值的簇首节点的安防信息数据不予接收，对数据重要程度大于该阈值的簇首节点按照数据重要程度从大到小的顺序进行排序；

(3)汇聚节点按照排序结果顺序接收簇首节点的安防信息数据。