CN107181652A - 一种智能家居设备远程监控管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能家居设备远程监控管理系统，包括智能家居设备监控管理模块、家居环境监测模块、智能家居设备控制模块和智能终端；所述的家居环境监测模块、智能家居设备控制模块、智能终端均与智能家居设备监控管理模块通信连接；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，采集家居环境数据并发送至智能家居设备监控管理模块；所述的智能家居设备监控管理模块用于对家居环境数据进行处理，向智能家居设备控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的智能终端访问智能家居设备监控管理模块获得家居环境数据，并发送控制请求至智能家居设备监控管理模块。本发明实现了智能家居设备的远程监控和管理。

Description

一种智能家居设备远程监控管理系统

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设备远程监控管理系统。

背景技术

智能家居中，设置的家居设备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家居设备的种类和数量越来越多，如智能电视、智能冰箱、智能空调等。如何实现对家居设备的节能控制，是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种智能家居设备远程监控管理系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种智能家居设备远程监控管理系统，包括智能家居设备监控管理模块、家居环境监测模块、智能家居设备控制模块和智能终端；所述的家居环境监测模块、智能家居设备控制模块、智能终端均与智能家居设备监控管理模块通信连接；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，采集家居环境数据并发送至智能家居设备监控管理模块；所述的智能家居设备监控管理模块用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的家居环境数据阈值条件时，向智能家居设备控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的智能终端访问智能家居设备监控管理模块获得家居环境数据，并发送控制请求至智能家居设备监控管理模块，智能家居设备监控管理模块根据控制请求向智能家居设备控制模块发送相应的控制指令。

本发明的有益效果为：通过无线传感器网络获取家居环境数据，并对家居环境数据进行分析处理，根据分析处理结果智能化控制或者远程控制家居设备的运作，实现了家居设备的远程监控和管理。

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是本发明智能家居设备监控管理模块的连接框图。

附图标记：

智能家居设备监控管理模块1、家居环境监测模块2、智能家居设备控制模块3、智能终端4、数据库10、控制指令生成模块20、通信模块30。

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智能家居设备远程监控管理系统，包括智能家居设备监控管理模块1、家居环境监测模块2、智能家居设备控制模块3和智能终端4；所述的家居环境监测模块2、智能家居设备控制模块3、智能终端4均与智能家居设备监控管理模块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，采集家居环境数据并发送至智能家居设备监控管理模块1；所述的智能家居设备监控管理模块1用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的家居环境数据阈值条件时，向智能家居设备控制模块3发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的智能终端4访问智能家居设备监控管理模块1获得家居环境数据，并发送控制请求至智能家居设备监控管理模块1，智能家居设备监控管理模块1根据控制请求向智能家居设备控制模块3发送相应的控制指令。

优选地，所述家居环境数据包括家居内温湿度、光照强度；所述家居设备包括空调设备、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，智能家居设备控制模块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，所述智能家居设备监控管理模块1包括数据库10、控制指令生成模块20和通信模块30，所述数据库10通过通信模块30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采集的家居环境数据，所述控制指令生成模块20通过通信模块30与所述智能家居设备控制模块3无线通讯连接，用于向所述智能家居设备控制模块3发送控制指令。

本发明上述实施例设计的智能家居设备远程监控管理系统能够实时获取家居环境数据，并对家居环境数据进行分析处理，根据分析处理结果智能化控制或者远程控制家居设备的运作，实现了家居设备的远程监控和管理。

优选地，所述的家居环境监测模块2包括多个环境监测节点和一个移动数据收集器，该移动数据收集器在设定的家居环境监测区域内移动并进行家居环境数据收集。

优选地，所述的移动数据收集器在设定的家居环境监测区域内移动并进行家居环境数据收集，具体包括：

(1)将家居环境监测区域平均划分为4×4的环境监测子区域，环境监测节点分为780MHz和433MHz两个频段，相邻环境监测子区域部署不同频段的环境监测节点，设定相邻四个环境监测子区域的中心点为移动数据收集器进行家居环境数据收集时的停留站点，则家居环境监测区域中共有四个停留站点；

(2)按照与移动数据收集器初始位置的距离由近到远的顺序，将各停留站点直线连接形成的路径设定为移动数据收集器的访问路径，移动数据收集器根据设定的访问路径移动到停留站点后停留，与该停留站点所对应的四个环境监测子区域的汇聚节点通信，收集汇聚节点已经接收的所在环境监测子区域内所有环境监测节点发送的家居环境数据，其中对于每个环境监测子区域，汇聚节点从所在环境监测子区域内的环境监测节点中选出，具体为：

1)计算环境监测子区域内的环境监测节点的权值，设表示环境监测子区域内第i个环境监测节点即B_i的权值，定义的计算公式为：

式中，为B_i的当前剩余能量，为B_i的初始能量，D(B_i,O)为B_i到环境监测子区域所对应的停留站点的欧式距离，W(·)为设定的取值函数，当时， 当时，

2)选择权值最大的环境监测节点作为该环境监测子区域的汇聚节点。

本优选实施例中移动数据收集器不需要停留在每个静态环境监测节点的位置进行家居环境数据收集，节省了移动数据收集器进行家居环境数据收集的能耗，整体上相对缩短了移动数据收集器的停留时间，此外，选择权值最大的环境监测节点作为与移动数据收集器通信的汇聚节点，不会引起太大的时延，并且能够很大程度上节省环境监测节点因多跳导致的能量消耗，进一步节省了智能家居设备远程监控管理系统的运行能耗。

优选地，环境监测子区域内所有环境监测节点向对应的汇聚节点发送家居环境数据时，汇聚节点的一跳邻居节点以单跳的方式直接将家居环境数据发送至汇聚节点，环境监测子区域内的其余环境监测节点以多跳的方式将家居环境数据发送至汇聚节点，期间计算自身通信范围内的邻居节点的优选值，选择优选值最大的对应邻居节点作为下一跳转发节点，进行家居环境数据转发，最终发送至汇聚节点，其中优选值的计算公式为：

式中，B_μν表示环境监测节点B_μ通信范围内的第ν个邻居节点，表示B_μv的优选值， 分别表示B_μv的当前剩余能量、额定最大能量，D(B_μ,O)表示B_μ到所在环境监测子区域对应的停留站点的欧式距离，D(B_μν,O)表示B_μv到所在环境监测子区域对应的停留站点的欧式距离，N^t(B_μ,B_μν)表示B_μ在当前时间窗口t内监听到B_μν发送的家居环境数据量，表示B_μν在当前时间窗口t内发送的家居环境数据分组中的最大序列号，表示B_μν在上一个时间窗口t-1内发送的家居环境数据分组中的最大序列号，t为设定的时间窗口值，θ为连续前三个时间窗口内时的个数，a,b,c为设定的取值系数，a,b,c＞0，且a+b+c＝1。

本优选实施例在优选值的计算公式中综合考虑了邻居节点的能量消耗、与基站间的距离以及数据发送效率等因素，从而选择优选值最大的对应邻居节点作为下一跳转发节点，能够更高效地将环境监测节点的家居环境数据转发到对应的汇聚节点，提高了家居环境数据转发的可靠度，相对地降低了家居环境数据传输的平均能耗。

移动数据收集器在当前停留站点的停留时间按照下列公式设定：

式中，Δt为移动数据收集器在当前停留站点的停留时间，P_O为当前停留站点所对应的四个环境监测子区域内具有的环境监测节点数目，当前停留站点所对应的四个环境监测子区域内的第λ个环境监测节点的失效概率，P₁为当前停留站点所对应的四个环境监测子区域内汇聚节点的一跳邻居节点数目，P_k→O表示汇聚节点的第k个非邻居节点发送家居环境数据至汇聚节点所需的转发节点数目，为设定的家居环境数据单跳发送时间阈值，ξ为设定的调整系数。

本优选实施例设计了移动数据收集器在当前停留站点的停留时间的计算公式，该公式考虑了环境监测节点的失效概率和转发节点数目情况，按照计算公式确定停留时间，能够根据实际情况对停留时间进行适当地约束，减少整体时延，从而进一步节省家居环境数据收集的能耗。

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)

1.一种智能家居设备远程监控管理系统，其特征是，包括智能家居设备监控管理模块、家居环境监测模块、智能家居设备控制模块和智能终端；所述的家居环境监测模块、智能家居设备控制模块、智能终端均与智能家居设备监控管理模块通信连接；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，采集家居环境数据并发送至智能家居设备监控管理模块；所述的智能家居设备监控管理模块用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的家居环境数据阈值条件时，向智能家居设备控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的智能终端访问智能家居设备监控管理模块获得家居环境数据，并发送控制请求至智能家居设备监控管理模块，智能家居设备监控管理模块根据控制请求向智能家居设备控制模块发送相应的控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种智能家居设备远程监控管理系统，其特征是，所述智能家居设备监控管理模块包括数据库、通信模块和控制指令生成模块，所述数据库通过通信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数据，所述控制指令生成模块通过通信模块与所述智能家居设备控制模块无线通讯连接，用于向所述智能家居设备控制模块发送控制指令。

3.根据权利要求1所述的一种智能家居设备远程监控管理系统，其特征是，所述家居环境数据包括家居内温湿度、光照强度；所述家居设备包括空调设备、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，智能家居设备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。

4.根据权利要求1所述的一种智能家居设备远程监控管理系统，其特征是，所述的家居环境监测模块包括多个环境监测节点和一个移动数据收集器，该移动数据收集器在设定的家居环境监测区域内移动并进行家居环境数据收集。

5.根据权利要求4所述的一种智能家居设备远程监控管理系统，其特征是，所述的移动数据收集器在设定的家居环境监测区域内移动并进行家居环境数据收集，具体包括：

(1)将家居环境监测区域平均划分为4×4的环境监测子区域，环境监测节点分为780MHz和433MHz两个频段，相邻环境监测子区域部署不同频段的环境监测节点，设定相邻四个环境监测子区域的中心点为移动数据收集器进行家居环境数据收集时的停留站点，则家居环境监测区域中共有四个停留站点；

(2)按照与移动数据收集器初始位置的距离由近到远的顺序，将各停留站点直线连接形成的路径设定为移动数据收集器的访问路径，移动数据收集器根据设定的访问路径移动到停留站点后停留，与该停留站点所对应的四个环境监测子区域的汇聚节点通信，收集汇聚节点已经接收的所在环境监测子区域内所有环境监测节点发送的家居环境数据，其中对于每个环境监测子区域，汇聚节点从所在环境监测子区域内的环境监测节点中选出，具体为：

1)计算环境监测子区域内的环境监测节点的权值，设表示环境监测子区域内第i个环境监测节点即B_i的权值，定义的计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>S</mi> <msub> <mi>B</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>W</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>Q</mi> <msub> <mi>B</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>Q</mi> <msub> <mi>B</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>0</mn> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>D</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>B</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>O</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow> 1

式中，为B_i的当前剩余能量，为B_i的初始能量，D(B_i,O)为B_i到环境监测子区域所对应的停留站点的欧式距离，W(·)为设定的取值函数，当时， 当时，

2)选择权值最大的环境监测节点作为该环境监测子区域的汇聚节点。

6.根据权利要求5所述的一种智能家居设备远程监控管理系统，其特征是，移动数据收集器在当前停留站点的停留时间按照下列公式设定：

式中，Δt为移动数据收集器在当前停留站点的停留时间，P_O为当前停留站点所对应的四个环境监测子区域内具有的环境监测节点数目，当前停留站点所对应的四个环境监测子区域内的第λ个环境监测节点的失效概率，P₁为当前停留站点所对应的四个环境监测子区域内汇聚节点的一跳邻居节点数目，P_k→o表示汇聚节点的第k个非邻居节点发送家居环境数据至汇聚节点所需的转发节点数目，为设定的家居环境数据单跳发送时间阈值，ξ为设定的调整系数。