CN106954221A - 智能家居控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能家居控制系统，包括传感器模块、控制模块、中央服务器模块、用户终端模块和家电，所述传感器模块用于采集室内环境信息；所述控制模块用于控制家电的使用；所述中央服务器模块用于接收室内环境信息和监控家电使用状态，并将所得信息发送至用户终端模块；所述用户终端模块用于接收中央服务器模块发送来的信息，并向控制模块发出控制指令。本发明采用传感器来对室内环境进行信息采集，采集得到的信息可信度极高，为用户进行家电智能控制提供极大方便，而且价格低廉，易于推广。

Description

智能家居控制系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种智能家居控制系统。

背景技术

相关技术中的家居控制系统通常是通过网关设备来获取电器运行的信息以及对电器进行控制，网关设备通常与电器一一对应，他们之间通过电路连接，造成布线复杂，成本较高的不利。

利用传感器与无线网络可让此问题得到解决。在传感器网络中常用到两种网络覆盖方式：静态网络覆盖和动态网络覆盖。静态网络覆盖是指无线传感器网络根据最初的任务需求对监控区域进行覆盖，网络拓化结构在工作过程中不会发生变化。在静态覆盖的网络中，无线传感器网络由静态传感器节点构成，即网络在初始部署后节点位置不再改变，传统的无线传感器网络通常是静态传感器网络。动态网络覆盖是指仅由移动传感器节点组成的一种网络结构，该网络具有很强的移动性，一般应用在动态监测的应用中。在网络完成初始部署后，移动节点可根据网络覆盖能量及网络覆盖质量等要求作出调整。在无线传感器网络运行过程中，当传感器节点能量差别很大时，需要通过某些方法对节点的能量消耗和均衡剩余能量做出动态调整。当监测的重点区域发生变化时，某些区域的覆盖质量和传感器采集频率需要进行相应调整以满足网络监测需求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种智能家居控制系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种智能家居控制系统，包括传感器模块、控制模块、中央服务器模块、用户终端模块和家电，所述传感器模块用于采集室内环境信息；所述控制模块用于控制家电的使用；所述中央服务器模块用于接收室内环境信息和监控家电使用状态，并将所得信息发送至用户终端模块；所述用户终端模块用于接收中央服务器模块发送来的信息，并向控制模块发出控制指令。

本发明的有益效果为：本发明采用传感器来对室内环境进行信息采集，采集得到的信息可信度极高，为用户进行家电智能控制提供极大方便，而且价格低廉，易于推广。

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是本发明的框架结构图；

图2是本发明的传感器模块的框架结构图。

附图标记：

传感器模块1、控制模块2、中央服务器模块3、用户终端模块4、家电5、初始节点部署子模块101、定位子模块102和移动节点部署子模块103。

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，本实施例的一种智能家居控制系统，包括传感器模块1、控制模块2、中央服务器模块3、用户终端模块4和家电5，所述传感器模块1用于采集室内环境信息；所述控制模块2用于控制家电5的使用；所述中央服务器模块3用于接收室内环境信息和监控家电5使用状态，并将所得信息发送至用户终端模块4；所述用户终端模块4用于接收中央服务器模块3发送来的信息，并向控制模块2发出控制指令。

优选地，所述传感器模块、控制模块、中央服务器模块、用户终端模块和家电均支持WI-FI通信或4G网络通信，并采用WI-FI或4G网络进行通信。

优选地，如图2所示，所述传感器模块包括初始节点部署子模块、定位子模块和移动节点部署子模块，所述传感器模块中至少包括以下一种传感器：温度传感器、湿度传感器、光敏传感器及微小颗粒传感器。

本发明上述实施例，采用传感器来对室内环境进行信息采集，采集得到的信息可信度极高，为用户进行家电智能控制提供极大方便，而且价格低廉，易于推广。

优选地，所述初始节点部署子模块用于对静态节点与移动节点进行初始的部署；

在传感器模块开始工作前进行设置初始化参数设定：室内面积、静态节点数、移动节点数、节点感知半径、噪声方差、移动距离阈值和迭代次数；

然后对传感器网络进行初始的静态节点进行确定性部署，完成静态节点部署后，静态节点位置不再改变；再对移动节点的检测概率进行计算，采用自定义检测概率计算公式：

式中，Q_n表示第n个移动节点的检测概率，σ为噪声方差，W为参与目标检测的移动节点的能量，d为各节点接收信号强度一致时的距离，ψ为虚警率，e为传播损耗因子；

l表示目标所在点(A_j,A_k)与移动节点初始位置(B_j,B_k)之间的最大距离；

表示标准高斯累计分布函数，ρ为标准高斯累计分布函数的变量；

在检测概率曲线的波谷筛选出最低波谷处的检测概率Q_min，得到Q_min对应的位置坐标，并构建移动节点目标位置，迭代次数增加1，继续检测，直到迭代结束，得到全部移动节点的目标位置(C_j,C_k)，将移动节点的目标位置(C_j,C_k)发送至定位子模块。

本发明上述实施例，利用自定义检测概率公式对移动节点的检测概率进行计算，并完成移动节点目标位置的构建，有利于利用移动节点的移动性对室内区域进行最大化的覆盖，保证采集的室内环境信息的有效性；同时利用静态节点与移动节点进行合理部署，能够降低总节点的个数，降低传感器模块的制作成本，同时保证其灵敏度。

优选地，其特征是，所述定位子模块用于进行移动节点初始位置到目标位置的移动方案距离计算，计算出移动节点的移动距离，在计算移动距离时，采用自定义移动权重距离公式：

式中，R_x表示第x个调整方案的移动权重距离，λ_y为权重因子y＝1,2,3……Z，(B_j,B_k)为移动节点的初始位置，(C_j,C_k)为移动节点的目标位置，Z为移动节点个数；

如果调整移动节点的移动距离大于移动距离阈值，将有关的调整移动节点的移动距离数据以及移动节点目标位置数据进行删除，然后寻找下一节点，直到调整移动节点的移动距离小于或等于移动距离阈值，并将R_x以及移动节点目标位置(C_j,C_k)发送到移动节点部署模块。

本发明上述实施例，保证压力传感器模块中移动节点以较小的移动距离移动到目标位置，且每个移动节点每次检测只移动一次，避免移动节点反复移动和单个节点移动距离过大造成的能量浪费；对不需要的方案数据进行删除，降低中央服务器模块的储存冗余，提高传输速度。

优选地，所述移动节点部署子模块用于对调整方案进行评价，选择评价效果最佳的调整方案对移动节点进行部署调整，其中自定义部署系数计算公式为：

式中，表示第x个调整方案的自定义部署系数，p×q为室内检测区域的面积，σ为噪声方差，W为参与目标检测的移动节点的能量，d为各节点接收信号强度一致时的距离，ψ为虚警率，e为传播损耗因子，R_x表示调整移动节点移动权重距离；

l表示移动节点目标位置(C_j,C_k)与移动节点初始位置(B_j,B_k)之间的最大距离；

表示标准高斯累计分布函数，ρ为标准高斯累计分布函数的变量；

调整移动节点的位置，并在每次调整后，对自定义部署系数进行计算，当值达到最大时，停止调整方案的计算，以值最大时的调整方案调整移动节点的位置，然后固定移动节点位置，完成移动节点部署，并对目标进行实际检测；当移动节点处于非工作状态是，保持休眠状态。

本发明上述实施例，通过对自定义部署系数进行评价后再决定移动节点的位置，合理部署移动节点的位置，在保证传感器网络有较高的覆盖率同时降低调整移动节点时的移动距离，且使非工作状态的移动节点保持休眠，降低传感器模块的耗能，延长压力传感器网络寿命，从而延长整个系统的维护周期。

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)

1.一种智能家居控制系统，其特征是，包括传感器模块、控制模块、中央服务器模块、用户终端模块和家电，所述传感器模块用于采集室内环境信息；所述控制模块用于控制家电的使用；所述中央服务器模块用于接收室内环境信息和监控家电使用状态，并将所得信息发送至用户终端模块；所述用户终端模块用于接收中央服务器模块发送来的信息，并向控制模块发出控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种智能家居控制系统，其特征是，所述传感器模块、控制模块、中央服务器模块、用户终端模块和家电均支持WI-FI通信或4G网络通信，并采用WI-FI或4G网络进行通信。

3.根据权利要求1所述的一种智能家居控制系统，其特征是，所述传感器模块包括初始节点部署子模块、定位子模块和移动节点部署子模块，所述传感器模块中至少包括以下一种传感器：温度传感器、湿度传感器、光敏传感器及微小颗粒传感器。

4.根据权利要求3所述的一种智能家居控制系统，其特征是，所述初始节点部署子模块用于对静态节点与移动节点进行初始的部署，具体为：

(1)对传感器网络进行初始的静态节点进行确定性部署，完成静态节点部署后，静态节点位置不再改变；

(2)对移动节点的检测概率进行计算，采用自定义检测概率计算公式：

式中，Q_n表示第n个移动节点的检测概率，σ为噪声方差，W为参与目标检测的移动节点的能量，d为各节点接收信号强度一致时的距离，ψ为虚警率，e为传播损耗因子；

表示目标所在点(A_j,A_k)与移动节点初始位置(B_j,B_k)之间的最大距离；

表示标准高斯累计分布函数，ρ为标准高斯累计分布函数的变量；

在检测概率曲线的波谷筛选出最低波谷处的检测概率Q_min，得到Q_min对应的位置坐标，并构建移动节点目标位置，迭代次数增加1，继续检测，直到迭代结束，得到全部移动节点的目标位置(C_j,C_k)，将移动节点的目标位置(C_j,C_k)发送至定位子模块。

5.根据权利要求3所述的一种智能家居控制系统，其特征是，所述定位子模块用于进行移动节点初始位置到目标位置的移动方案距离计算，计算出移动节点的移动距离，在计算移动距离时，采用自定义移动权重距离公式：

$R_x=\underset{y=1}{\overset{Z}{\Σ}}\left(ln\frac{Z}{y}\right){\mathrm{\λ}}_y{\[{(C_j-B_j)}^2+{\left(C_{k-}{B}_k\right)}^2\]}^{\frac{1}{2}}$

式中，R_x表示第x个调整方案的移动权重距离，λ_y为权重因子y＝1,2,3……Z，(B_j,B_k)为移动节点的初始位置，(C_j,C_k)为移动节点的目标位置，Z为移动节点个数；

如果调整移动节点的移动距离大于移动距离阈值，将有关的调整移动节点的移动距离数据以及移动节点目标位置数据进行删除，然后寻找下一节点，直到调整移动节点的移动距离小于或等于移动距离阈值，并将R_x以及移动节点目标位置(C_j,C_k)发送到移动节点部署模块。

6.根据权利要求4所述的一种智能家居控制系统，其特征是，所述移动节点部署子模块用于对调整方案进行评价，选择评价效果最佳的调整方案对移动节点进行部署调整，其中自定义部署系数计算公式为：

式中，表示第x个调整方案的自定义部署系数，p×q为检测区域的面积，σ为噪声方差，W为参与目标检测的移动节点的能量，d为各节点接收信号强度一致时的距离，ψ为虚警率，e为传播损耗因子，R_x表示调整移动节点移动权重距离；

表示移动节点目标位置(C_j,C_k)与移动节点初始位置(B_j,B_k)之间的最大距离；

表示标准高斯累计分布函数，ρ为标准高斯累计分布函数的变量；

调整移动节点的位置，并在每次调整后，对自定义部署系数进行计算，当值达到最大时，停止调整方案的计算，以值最大时的调整方案调整移动节点的位置，然后固定移动节点位置，完成移动节点部署，并对目标进行实际检测；当移动节点处于非工作状态是，保持休眠状态。