CN107272431B - 一种智能家居用电安全监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能家居用电安全监控系统，包括智能家居用电监测模块、智能家居用电监控平台和智能终端，所述智能家居用电监测模块基于无线传感器网络采集智能家电电量信息，并将采集到的智能家电电量信息发送到所述智能家居用电监控平台，所述智能家居用电监控平台用于接收、存储、显示智能家电电量信息，并将智能家电电量信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与智能家居用电监控平台连接，用于实时访问智能家居用电监控平台中的智能家电电量信息。本发明利用无线传感器网络技术实现了智能家居用电监测，并在智能家电电量信息异常时进行报警，实现了智能家居用电的安全监控。

Description

一种智能家居用电安全监控系统
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种智能家居用电安全监控系统。
背景技术
由于生活水平的提高，一般家庭使用的电器越来越多，例如，各个房间内安置空调，卫生间和厨房安置热水器，厨房内具有电饭煲、微波炉、电水壶等，如此多的电器使用电力资源，而且每个电器使用的电能是不同的，用户无法了解每个电器的用电量以及用电状况。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能家居用电安全监控系统。
本发明的目的采集以下技术方案来实现：
提供了一种智能家居用电安全监控系统，包括智能家居用电监测模块、智能家居用电监控平台和智能终端，所述智能家居用电监测模块基于无线传感器网络采集智能家电电量信息，并将采集到的智能家电电量信息发送到所述智能家居用电监控平台，所述智能家居用电监控平台用于接收、存储、显示智能家电电量信息，并将智能家电电量信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与智能家居用电监控平台连接，用于实时访问智能家居用电监控平台中的智能家电电量信息。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了电网智能家居用电监测，并在智能家电电量信息异常时进行报警，实现了智能家居用电的安全监控。
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是本发明智能家居用电监控平台的连接框图。
附图标记：
智能家居用电监测模块1、智能家居用电监控平台2、智能终端3、信息接收模块10、信息分析模块20、异常报警模块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用电安全监控系统，包括智能家居用电监测模块1、智能家居用电监控平台2和智能终端3，所述智能家居用电监测模块1基于无线传感器网络采集智能家电电量信息，并将采集到的智能家电电量信息发送到所述智能家居用电监控平台2，所述智能家居用电监控平台2用于接收、存储、显示智能家电电量信息，并将智能家电电量信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端3通过通信网络与智能家居用电监控平台2连接，用于实时访问智能家居用电监控平台2中的智能家电电量信息。
优选地，所述智能家居用电监控平台2包括信息接收模块10、信息分析模块20、异常报警模块30，所述信息接收模块10与所述信息分析模块20连接，所述信息分析模块20与所述异常报警模块30连接。
优选地，所述智能家居用电监测模块1在智能家电电量信息超过正常阈值时向智能终端输出报警信号，所述报警信号包括异常智能家电名称和对应的智能家电电量信息。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术实现了智能家居用电监测，并在智能家电电量信息异常时进行报警，实现了智能家居用电的安全监控。
优选地，所述智能家居用电监测模块1包括基站、汇聚节点和智能家电电量监测节点，每个智能家电电量监测节点发送自身采集的智能家电电量信息至汇聚节点，进而发送至基站，基站收集并融合汇聚节点的智能家电电量信息后，将智能家电电量信息传送至智能家居用电监控平台2。
优选地，每个智能家电电量监测节点发送自身采集的智能家电电量信息至汇聚节点时，具体执行：
(1)智能家电电量监测节点向汇聚节点发送一个智能家电电量信息包，若汇聚节点成功解码该智能家电电量信息包，则向智能家电电量监测节点发送“成功接收”的反馈消息，智能家电电量监测节点将通过直接发送智能家电电量信息的形式将之后的智能家电电量信息包发送至汇聚节点；
(2)若汇聚节点未成功解码该智能家电电量信息包，则向智能家电电量监测节点发送“未成功接收”的反馈消息，智能家电电量监测节点确定发送智能家电电量信息至汇聚节点的所有路径，并将路径上的满足下列公式的智能家电电量监测节点作为自己的优选中继转发节点，并归入优选中继转发节点集，进而智能家电电量监测节点从优选中继转发节点集中选择其中一个中继转发节点来辅助发送自身的智能家电电量信息至汇聚节点：
Figure BDA0001355083720000031
式中，Kh,o为路径上的第h个智能家电电量监测节点与对应汇聚节点之间的信道增益，Qh、
Figure BDA0001355083720000032
分别为路径上的第h个智能家电电量监测节点的当前能量、初始能量，Kz,h表示智能家电电量监测节点与其路径上的第h个智能家电电量监测节点之间的信道增益，KT1、KT2为设定的信道增益阈值。
本优选实施例，只在直接传输失败时才选择中继转发节点传输，相对于现有技术直接选择中继转发节点发送智能家电电量信息至汇聚节点的形式，能够节省通信时间，提高智能家电电量信息传输的效率；按照上述方式确定优选中继转发节点集，方法简单便捷，且使得中继转发节点的备选节点不再局限于单个智能家电电量监测节点，相对于现有技术直接选择与汇聚节点之间信道增益最大的智能家电电量监测节点作为最佳中继节点的方式，提高了中继转发节点的选择自由度，从而保障智能家电电量信息可靠传输。
优选地，所述的智能家电电量监测节点从优选中继转发节点集中选择其中一个中继转发节点来辅助发送自身的智能家电电量信息至汇聚节点，具体执行：
(1)定义随机数的范围为[0,1]，智能家电电量监测节点向优选中继转发节点集中的每个中继转发节点分配一个随机数，
(2)智能家电电量监测节点从中选择优选值最大的中继转发节点来辅助发送自身的智能家电电量信息至汇聚节点，其中，设Φu表示优选中继转发节点集中第u个中继转发节点的优选值，Φu的计算公式为：
Figure BDA0001355083720000033
式中，Eu表示智能家电电量监测节点分配给优选中继转发节点集中第u个中继转发节点的随机数，Su表示所述第u个中继转发节点承担辅助发送智能家电电量信息任务的次数，g为智能家电电量监测节点到目前为止选择中继转发节点的次数，a为设定的比例阈值，f(·)为取值函数，当
Figure BDA0001355083720000034
时，
Figure BDA0001355083720000035
当
Figure BDA0001355083720000036
时，
Figure BDA0001355083720000037
N为优选中继转发节点集包含的中继转发节点数目，Qu、
Figure BDA0001355083720000038
分别为第u个中继转发节点的当前能量、初始能量，C(·)为比较函数，当
Figure BDA0001355083720000039
时，
Figure BDA00013550837200000310
当
Figure BDA00013550837200000311
时，
Figure BDA00013550837200000312
本优选实施例通过优选值的比较实现最佳中继转发节点的选取，能够使得能量高、承担辅助发送智能家电电量信息任务的次数少的中继转发节点优先成为最佳中继转发节点，从而平衡中继转发节点之间的能耗，进一步节省智能家居用电安全监控系统在智能家电电量信息收集方面的能耗成本。
优选地，中继转发节点按照下列公式确定向汇聚节点转发智能家电电量信息的发射功率：
Figure BDA0001355083720000041
式中，Wz为中继转发节点z转发智能家电电量信息时的发射功率，
Figure BDA0001355083720000042
为中继转发节点z的平均信噪比，Kz,o表示中继转发节点z与其对应的汇聚节点之间的信道增益，其中中继转发节点；的信道服从准静态Rayleigh衰落模型，Vz表示中继转发节点向汇聚节点转发智能家电电量信息的传输速率，
Figure BDA0001355083720000043
为中继转发节点z的最大发射功率，λ为设定的调整因子。
相对以最大发射功率发送智能家电电量信息，本优选实施例按照上述公式确定中继转发节点向汇聚节点转发智能家电电量信息时的发射功率，能够在保证智能家电电量信息可靠传输的前提下尽量节省智能家电电量信息发送的能量，从而降低智能家居用电安全监控系统在智能家电电量信息收集方面的能量成本，延长系统的无线传感器网络寿命。
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 (4)

1.一种智能家居用电安全监控系统，其特征是，包括智能家居用电监测模块、智能家居用电监控平台和智能终端，所述智能家居用电监测模块基于无线传感器网络采集智能家电电量信息，并将采集到的智能家电电量信息发送到所述智能家居用电监控平台，所述智能家居用电监控平台用于接收、存储、显示智能家电电量信息，并将智能家电电量信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与智能家居用电监控平台连接，用于实时访问智能家居用电监控平台中的智能家电电量信息；所述智能家居用电监测模块包括基站、汇聚节点和智能家电电量监测节点，每个智能家电电量监测节点发送自身采集的智能家电电量信息至汇聚节点，进而发送至基站，基站收集并融合汇聚节点的智能家电电量信息后，将智能家电电量信息传送至智能家居用电监控平台；每个智能家电电量监测节点发送自身采集的智能家电电量信息至汇聚节点时，具体执行：
(1)智能家电电量监测节点向汇聚节点发送一个智能家电电量信息包，若汇聚节点成功解码该智能家电电量信息包，则向智能家电电量监测节点发送“成功接收”的反馈消息，智能家电电量监测节点将通过直接发送智能家电电量信息的形式将之后的智能家电电量信息包发送至汇聚节点；
(2)若汇聚节点未成功解码该智能家电电量信息包，则向智能家电电量监测节点发送“未成功接收”的反馈消息，智能家电电量监测节点确定发送智能家电电量信息至汇聚节点的所有路径，并将路径上的满足下列公式的智能家电电量监测节点作为自己的优选中继转发节点，并归入优选中继转发节点集，进而智能家电电量监测节点从优选中继转发节点集中选择其中一个中继转发节点来辅助发送自身的智能家电电量信息至汇聚节点：
Figure FDA0002235820380000011
式中，Kh,o为路径上的第h个智能家电电量监测节点与对应汇聚节点之间的信道增益，Qh、
Figure FDA0002235820380000012
分别为路径上的第h个智能家电电量监测节点的当前能量、初始能量，Kz,h表示智能家电电量监测节点与其路径上的第h个智能家电电量监测节点之间的信道增益，KT1、KT2为设定的信道增益阈值；
所述的智能家电电量监测节点从优选中继转发节点集中选择其中一个中继转发节点来辅助发送自身的智能家电电量信息至汇聚节点，具体执行：
(1)定义随机数的范围为[0,1]，智能家电电量监测节点向优选中继转发节点集中的每个中继转发节点分配一个随机数，
(2)智能家电电量监测节点从中选择优选值最大的中继转发节点来辅助发送自身的智能家电电量信息至汇聚节点，其中，设Φu表示优选中继转发节点集中第u个中继转发节点的优选值，Φu的计算公式为：
Figure FDA0002235820380000021
式中，Eu表示智能家电电量监测节点分配给优选中继转发节点集中第u个中继转发节点的随机数，Su表示所述第u个中继转发节点承担辅助发送智能家电电量信息任务的次数，g为智能家电电量监测节点到目前为止选择中继转发节点的次数，a为设定的比例阈值，f(·)为取值函数，当
Figure FDA0002235820380000022
时，
Figure FDA0002235820380000023
当
Figure FDA0002235820380000024
时，
Figure FDA0002235820380000025
N为优选中继转发节点集包含的中继转发节点数目，Qu、
Figure FDA0002235820380000026
分别为第u个中继转发节点的当前能量、初始能量，C(·)为比较函数，当
Figure FDA0002235820380000027
时，
Figure FDA0002235820380000028
当
Figure FDA0002235820380000029
时，
Figure FDA00022358203800000210
2.根据权利要求1所述的一种智能家居用电安全监控系统，其特征是，所述智能家居用电监控平台包括信息接收模块、信息分析模块、异常报警模块，所述信息接收模块与所述信息分析模块连接，所述信息分析模块与所述异常报警模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能家居用电安全监控系统，其特征是，所述的智能家居用电监测模块在智能家电电量信息超过正常阈值时向智能终端输出报警信号，所述报警信号包括异常智能家电名称和对应的智能家电电量信息。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居用电安全监控系统，其特征是，中继转发节点按照下列公式确定向汇聚节点转发智能家电电量信息的发射功率：
Figure FDA00022358203800000211
式中，Wz为中继转发节点z转发智能家电电量信息时的发射功率，
Figure FDA00022358203800000212
为中继转发节点z的平均信噪比，Kz,o表示中继转发节点z与其对应的汇聚节点之间的信道增益，其中中继转发节点z的信道服从准静态Rayleigh衰落模型，Vz表示中继转发节点向汇聚节点转发智能家电电量信息的传输速率，
Figure FDA00022358203800000213
为中继转发节点z的最大发射功率，λ为设定的调整因子。
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