CN107102563A - 一种基于云计算的智能家电节能控制系统 - Google Patents
一种基于云计算的智能家电节能控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于云计算的智能家电节能控制系统，包括云服务器、家居环境监测模块、家电控制模块和智能终端；所述的家居环境监测模块、家电控制模块、智能终端均与云服务器通信连接；所述的家居环境监测模块用于通过无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境信息并发送至云服务器；所述的云服务器用于对家居环境信息进行处理，向家电控制模块发送控制指令，控制对应的智能家电运作；所述的智能终端访问云服务器获得家居环境信息，并发送控制请求至云服务器。本发明能够实时获取家居环境信息，并基于云计算技术对家居环境信息进行分析处理，根据分析处理结果智能化控制或者远程控制智能家电的运作，从而实现节能控制。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种基于云计算的智能家电节能控制系统。
背景技术
智能家电是将微处理器、传感器技术和网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，智能家电能够接收用户在住宅内或者远程的控制指令。目前在用户家庭中出现的智能家电的种类和数量越来越多，如智能电视、智能冰箱、智能空调等。如何实现对智能家电的节能控制，是亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于云计算的智能家电节能控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种基于云计算的智能家电节能控制系统，包括云服务器、家居环境监测模块、家电控制模块和智能终端；所述的家居环境监测模块、家电控制模块、智能终端均与云服务器通信连接；所述的家居环境监测模块用于通过无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境信息并发送至云服务器；所述的云服务器用于对家居环境信息进行处理，判断家居环境信息是否满足预设的家居环境参数条件，当某一家居环境信息不满足预设的环境参数条件时，向家电控制模块发送控制指令，控制对应的智能家电运作；所述的智能终端访问云服务器获得家居环境信息，并发送控制请求至云服务器，云服务器根据控制请求向家电控制模块发送相应的控制指令。
本发明的有益效果为：能够实时获取家居环境信息，并基于云计算技术对家居环境信息进行分析处理，根据分析处理结果智能化控制或者远程控制智能家电的运作，从而实现节能控制，具备高度的信息化和智能化，操作简便。
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本发明的结构框图；
图2是本发明云服务器的连接框图。
附图标记：
云服务器1、家居环境监测模块2、家电控制模块3、智能终端4、信息存储模块10、指令发送模块20。
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，本实施例提供的一种基于云计算的智能家电节能控制系统，包括云服务器1、家居环境监测模块2、家电控制模块3和智能终端4；所述的家居环境监测模块2、家电控制模块3、智能终端4均与云服务器1通信连接；所述的家居环境监测模块2用于通过无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境信息并发送至云服务器1；所述的云服务器1用于对家居环境信息进行处理，判断家居环境信息是否满足预设的家居环境参数条件，当某一家居环境信息不满足预设的环境参数条件时，向家电控制模块3发送控制指令，控制对应的智能家电运作；所述的智能终端4访问云服务器1获得家居环境信息，并发送控制请求至云服务器1，云服务器1根据控制请求向家电控制模块3发送相应的控制指令。
优选地，所述家居环境信息包括家居内温湿度、光照强度；所述智能家电包括空调设备、加湿设备、灯光设备，当所述温湿度小于预设的最低温湿度时，家电控制模块3控制所述空调设备和加湿设备开启，当所述光照强度小于预设的最低光照强度时，控制所述灯光设备开启。
优选地，所述云服务器1包括信息存储模块10和指令发送模块20，所述信息存储模块10与所述家居环境监测模块2连接，用于存储所述家居环境监测模块2采集的家居环境信息，所述指令发送模块20与所述家电控制模块3无线通讯连接，用于向所述家电控制模块3发送控制指令。
本发明上述实施例设计的智能家电节能控制系统能够实时获取家居环境信息，并基于云计算技术对家居环境信息进行分析处理，根据分析处理结果智能化控制或者远程控制智能家电的运作，从而实现节能控制，具备高度的信息化和智能化，操作简便。
优选地，家居环境监测模块2包括环境监测节点和基站，进行家居环境信息采集时，对各个环境监测节点进行分簇，每个簇内的环境监测节点将家居环境信息发送至簇头节点，再经由簇头节点汇聚后转发至基站，基站收集家居环境信息并通过移动网络通信方式上传至云服务器1。
优选地，所述的对各个环境监测节点进行分簇，具体包括：
(1)进行网络初始化，选择多个环境监测节点作为初始簇头节点，计算各个环境监测节点到初始簇头节点的距离，各环境监测节点加入距离最近的初始簇头节点所在的簇中，从而形成多个簇；
(2)计算每个簇内环境监测节点的权值，设Wi q表示第q个簇内的第i个环境监测节点，Wi q的权值计算公式为：
式中，F(Wi q)表示环境监测节点Wi q的权值，表示环境监测节点Wi q的剩余能量，表示环境监测节点Wi q的一跳邻居节点个数，表示环境监测节点Wi q的第j个一跳邻居节点的剩余能量，Φq表示第q个簇内具有的传感节点数目，A为设定的权值系数；
(3)将权值大于设定权值阈值的环境监测节点作为候选簇头节点，形成候选簇头节点集，每一轮家居环境信息采集周期中，每个簇在候选簇头节点集内选择剩余能量值最大的环境监测节点担任该簇本轮家居环境信息采集的簇头节点。
本优选实施例对各个环境监测节点进行分簇时，让性能较为优异的环境监测节点轮流担当簇头节点，能够平衡家居环境监测模块2的网络能耗，进一步延长家居环境监测模块2的网络生命周期。
优选地，每个簇选择最优数目的环境监测节点进行家居环境信息采集，不采集家居环境信息的环境监测节点进入睡眠状态，进行家居环境信息采集的环境监测节点根据设定的采样频率进行家居环境信息采集并定期调整采样频率；其中最优数目的选择具体包括：
(1)按照剩余能量值由大到小的顺序对各环境监测节点进行排列，选择前ρ个环境监测节点进行家居环境信息采集，其余环境监测节点进入睡眠状态，其中ρ为设定的初始最优数目值；
(2)在每一轮家居环境信息采集完成后，评测环境监测节点采集的家居环境信息是否满足最优数目更新条件，若不满足最优数目更新条件，在下一个周期按照初始最优数目值选取进行家居环境信息采集的环境监测节点；若满足最优数目更新条件，更新最优数目为ρ+1，并在下一个周期按照更新的最优数目选取进行家居环境信息采集的环境监测节点；
其中，最优数目更新条件为：
式中，Wi q表示第q个簇内的第i个环境监测节点，Mq为第q个簇具有的环境监测节点数目，表示当前轮Wi q采集的家居环境信息，表示上一轮Wi q采集的家居环境信息，COUNT[·]表示计数函数，用于统计满足条件的环境监测节点个数，Km为设定的数据差异阈值，Nm为设定的数目阈值。
本优选实施例中，每个簇中选择部分环境监测节点进行家居环境信息采集，并且在采集的家居环境信息差异较大时进行环境监测节点数目的调整，能够均衡家居环境监测模块2的网络能耗，保障智能家电节能控制系统在家居环境信息采集方面的可靠度。
优选地，所述的进行家居环境信息采集的环境监测节点根据设定的采样频率进行家居环境信息采集并定期调整采样频率，具体为：
(1)环境监测节点根据设定的初始采样频率进行首轮家居环境信息采集，每采集的时间到达一个设定的周期H时，评测环境监测节点采集的家居环境信息是否满足下列采样频率调整条件：
式中，Wi q表示第q个簇内的第i个环境监测节点，i＝1,2,…,Nq，Nq表示第q个簇内具有的进行家居环境信息采集的环境监测节点的数目，分别表示环境监测节点Wi q在h+1、h时刻采集的家居环境信息，h0为初始采样时间，Ψ为设定的数据变化度阈值；
(2)设Ymax为设定的最大采样频率阈值，若各环境监测节点采集的家居环境信息皆不满足上述采样频率调整条件时，对采样频率作出如下调整：
1)当时，调整Y′＝2Y
2)当时，调整Y′＝1.2Y
若各环境监测节点皆满足上述采样频率调整条件时，将采样频率调整为Y′＝0.5Y；
其中，Y′为调整后的采样频率，Y为调整前的采样频率，0<Y≤Ymax。
本优选实施例通过定期调整采样频率，一方面能够在传感器信号不稳定时保持较高的采样频率，避免有效家居环境信息的丢失，另一方面能够在传感器信号稳定时适时降低采样频率，从而减少能耗的浪费，延长家居环境监测模块2的网络生命周期。
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)
1.一种基于云计算的智能家电节能控制系统，其特征是，包括云服务器、家居环境监测模块、家电控制模块和智能终端；所述的家居环境监测模块、家电控制模块、智能终端均与云服务器通信连接；所述的家居环境监测模块用于通过无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境信息并发送至云服务器；所述的云服务器用于对家居环境信息进行处理，判断家居环境信息是否满足预设的家居环境参数条件，当某一家居环境信息不满足预设的环境参数条件时，向家电控制模块发送控制指令，控制对应的智能家电运作；所述的智能终端访问云服务器获得家居环境信息，并发送控制请求至云服务器，云服务器根据控制请求向家电控制模块发送相应的控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能家电节能控制系统，其特征是，所述家居环境信息包括家居内温湿度、光照强度；所述智能家电包括空调设备、加湿设备、灯光设备，当所述温湿度小于预设的最低温湿度时，家电控制模块控制所述空调设备和加湿设备开启，当所述光照强度小于预设的最低光照强度时，控制所述灯光设备开启。
3.根据权利要求2所述的一种基于云计算的智能家电节能控制系统，其特征是，所述云服务器包括信息存储模块和指令发送模块，所述信息存储模块与所述家居环境监测模块连接，用于存储所述家居环境监测模块采集的家居环境信息，所述指令发送模块与所述家电控制模块无线通讯连接，用于向所述家电控制模块发送控制指令。
4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能家电节能控制系统，其特征是，所述的家居环境监测模块包括环境监测节点和基站，进行家居环境信息采集时，对各个环境监测节点进行分簇，每个簇内的环境监测节点将家居环境信息发送至簇头节点，再经由簇头节点汇聚后转发至基站，基站收集家居环境信息并通过移动网络通信方式上传至云服务器。
5.根据权利要求4所述的一种基于云计算的智能家电节能控制系统，其特征是，每个簇选择最优数目的环境监测节点进行家居环境信息采集，不采集家居环境信息的环境监测节点进入睡眠状态，进行家居环境信息采集的环境监测节点根据设定的采样频率进行家居环境信息采集并定期调整采样频率；其中最优数目的选择具体包括：
(1)按照剩余能量值由大到小的顺序对各环境监测节点进行排列，选择前ρ个环境监测节点进行家居环境信息采集，其余环境监测节点进入睡眠状态，其中ρ为设定的初始最优数目值；
(2)在每一轮家居环境信息采集完成后，评测环境监测节点采集的家居环境信息是否满足最优数目更新条件，若不满足最优数目更新条件，在下一个周期按照初始最优数目值选取进行家居环境信息采集的环境监测节点；若满足最优数目更新条件，更新最优数目为ρ+1，并在下一个周期按照更新的最优数目选取进行家居环境信息采集的环境监测节点；
其中，最优数目更新条件为：
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式中，Wi q表示第q个簇内的第i个环境监测节点，Mq为第q个簇具有的环境监测节点数目，表示当前轮Wi q采集的家居环境信息，表示上一轮Wi q采集的家居环境信息，COUNT[·]表示计数函数，用于统计满足条件的环境监测节点个数，Km为设定的数据差异阈值，Nm为设定的数目阈值。
6.根据权利要求5所述的一种基于云计算的智能家电节能控制系统，其特征是，所述的进行家居环境信息采集的环境监测节点根据设定的采样频率进行家居环境信息采集并定期调整采样频率，具体为：
(1)环境监测节点根据设定的初始采样频率进行首轮家居环境信息采集，每采集的时间到达一个设定的周期H时，评测环境监测节点采集的家居环境信息是否满足下列采样频率调整条件：
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式中，Wi q表示第q个簇内的第i个环境监测节点，i＝1,2,…,Nq，Nq表示第q个簇内具有的进行家居环境信息采集的环境监测节点的数目，分别表示环境监测节点Wi q在h+1、h时刻采集的家居环境信息，h0为初始采样时间，Ψ为设定的数据变化度阈值；
(2)设Ymax为设定的最大采样频率阈值，若各环境监测节点采集的家居环境信息皆不满足上述采样频率调整条件时，对采样频率作出如下调整：
1)当时，调整Y′＝2Y
2)当时，调整Y′＝1.2Y
若各环境监测节点皆满足上述采样频率调整条件时，将采样频率调整为Y′＝0.5Y；
其中，Y′为调整后的采样频率，Y为调整前的采样频率，0<Y≤Ymax。
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| CN201710489348.5A Withdrawn CN107102563A (zh) | 2017-06-24 | 2017-06-24 | 一种基于云计算的智能家电节能控制系统 |
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