CN107272432A - 智能家居设备智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了智能家居设备智能控制系统，包括基于计算机的控制分析平台、智能家居环境监测模块、智能家居设备控制模块和用户智能终端；所述的智能家居环境监测模块、智能家居设备控制模块、用户智能终端均与控制分析平台通信连接；所述的智能家居环境监测模块用于基于无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制分析平台；所述的控制分析平台用于对家居环境参数进行处理，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；所述的用户智能终端访问控制分析平台获得家居环境参数，并发送控制请求至控制分析平台。本发明实现了家居设备的智能控制。

Description

智能家居设备智能控制系统
技术领域
本发明涉及智能家居领域，具体涉及智能家居设备智能控制系统。
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智能控制，是亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供智能家居设备智能控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了智能家居设备智能控制系统，包括基于计算机的控制分析平台、智能家居环境监测模块、智能家居设备控制模块和用户智能终端；所述的智能家居环境监测模块、智能家居设备控制模块、用户智能终端均与控制分析平台通信连接；所述的智能家居环境监测模块用于基于无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制分析平台；所述的控制分析平台用于对家居环境参数进行处理，判断家居环境参数是否满足预设的家居环境参数阈值条件，当某一家居环境参数不满足预设的家居环境参数条件时，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；所述的用户智能终端访问控制分析平台获得家居环境参数，并发送控制请求至控制分析平台，控制分析平台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：基于无线传感器网络获取家居环境参数，并对家居环境参数进行分析处理，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，实现了家居设备的智能控制。
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是本发明控制分析平台的连接框图。
附图标记：
控制分析平台1、智能家居环境监测模块2、智能家居设备控制模块3、用户智能终端4、环境参数存储单元10、控制指令生成单元20、控制分析单元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，本实施例提供的智能家居设备智能控制系统，包括基于计算机的控制分析平台1、智能家居环境监测模块2、智能家居设备控制模块3和用户智能终端4；所述的智能家居环境监测模块2、智能家居设备控制模块3、用户智能终端4均与控制分析平台1通信连接；所述的智能家居环境监测模块2用于基于无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制分析平台1；所述的控制分析平台1用于对家居环境参数进行处理，判断家居环境参数是否满足预设的家居环境参数阈值条件，当某一家居环境参数不满足预设的家居环境参数条件时，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；所述的用户智能终端4访问控制分析平台1获得家居环境参数，并发送控制请求至控制分析平台1，控制分析平台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，所述家居环境参数包括家居内温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、一氧化碳浓度、二氧化硫浓度、臭氧浓度、可吸入颗粒浓度；所述家居设备包括空调设备、加湿设备、灯光设备、空气加湿器、臭氧呼吸机、智能百叶窗、电源控制开关。
控制相应的家居设备运作，例如，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，所述控制分析平台1包括环境参数存储单元10和控制指令生成单元20，所述环境参数存储单元10与所述智能家居环境监测模块2连接，用于存储所述智能家居环境监测模块2采集的家居环境参数，所述控制指令生成单元20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。
优选地，所述控制分析平台1还包括控制分析单元30，用于对家居环境参数进行处理，判断家居环境参数是否满足预设的家居环境参数阈值条件；所述中央控制分析单元30连接环境参数存储单元10和控制指令生成单元20。
优选地，所述的用户智能终端4为手机、平板或电脑。
本发明上述实施例设计的智能家居设备调控系统能够实时获取家居环境参数，并对家居环境参数进行分析处理，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，实现了家居设备的智能控制。
优选地，所述的智能家居环境监测模块2包括源节点和目标节点，每个源节点用于采集家居环境参数，并将家居环境参数发送至目标节点，其中源节点和目标节点的信道皆采用Rayleigh衰落模型；若源节点为目标节点的一跳邻居节点时，其直接将家居环境参数发送至目标节点；若源节点为目标节点的非一跳邻居节点，其采用直接发送或者从其他源节点中选择最佳中继转发节点辅助发送家居环境参数至目标节点；
优选地，源节点为目标节点的非一跳邻居节点，其采用直接发送或者从其他源节点中选择最佳中继转发节点辅助发送家居环境参数至目标节点，具体为：
(1)设为目标节点的非一跳邻居节点的源节点为S1,S2,…,Sk，定义为需协作源节点，需协作源节点按照S1,S2,…,Sk的顺序周期性地轮流向目标节点发送家居环境参数，在第i轮家居环境参数发送时，需协作源节点Sa向目标节点发送家居环境参数，目标节点及其他源节点都尝试解码Sa发来的家居环境参数，将解码成功的源节点作为Sa的备选中继转发节点，若目标节点解码成功，当前轮的家居环境参数发送结束，若目标节点解码不成功，目标节点向Sa及其备选中继转发节点发送反馈结果，将正确收到反馈结果的备选中继转发节点作为优选中继转发节点，Sa在多个优选中继转发节点中选择其中一个作为最佳中继转发节点，并将该轮的家居环境参数发送至最佳中继转发节点，其中最佳中继转发节点的选取公式为：
式中，Sy表示选取出的最佳中继转发节点，表示Sy的优选值，Sj为Sa在第i轮家居环境参数发送时确定的第j个优选中继转发节点，表示Sj的优选值，N为Sa在第i轮家居环境参数发送时确定的优选中继转发节点的数目，St为Sa对应的目标节点，为在Sa选择最佳中继转发节点时Sj,St之间的信道增益，为在Sa选择最佳中继转发节点时Sa,St之间的信道增益，为在Sa选择最佳中继转发节点时Sj,Sa之间的信道增益，为Sj的当前剩余能量，为Sa的当前剩余能量，λ为设定的权重系数；
(2)在第i+1轮家居环境参数发送时，当收到目标节点的反馈结果后，Sa和最佳中继转发节点同时向目标节点发送家居环境参数，其中Sa发送的为第i+1轮家居环境参数，最佳中继转发节点发送的为所述的第i轮家居环境参数；
(3)对于第i+1轮家居环境参数，若目标节点能够成功解码，当前轮的家居环境参数发送结束，若目标节点解码不成功，目标节点在第i+2轮家居环境参数发送前仅向Sa发送反馈结果；对于最佳中继转发节点发送的第i轮家居环境参数，目标节点将其与Sa发送的第i轮家居环境参数进行联合解码。
本优选实施例仅对目标节点的非一跳邻居节点考虑由最佳中继转发节点辅助发送家居环境参数的方式来进行家居环境参数的传输，相比于对所有源节点进行是否需要最佳中继转发节点辅助的判断的方式，能够节省网络能耗，提高家居环境参数传输的效率；最佳中继转发节点到目标节点之间的家居环境参数传输和源节点到目标节点的直接传输同时进行，能够缩短家居环境参数的传输时间，提高家居环境参数的传输效率；还定义了最佳中继转发节点的选取公式，从而实现快速有效的最优中继转发节点选取，方法简单便捷，使得选出的最佳中继转发节点能够保障家居环境参数的传输，由于选取公式考虑信道增益时，只考虑在Sa选择最佳中继转发节点时的信道增益，使得选出的最佳中继转发节点能够不受到目标节点的反馈延迟带来的影响，提高了家居环境参数传输的可靠性能。
优选地，目标节点采用下列规则进行家居环境参数的接收：
(1)目标节点将接收到的家居环境参数进行解码，并判断其中是否存在由多个源节点或者最佳中继转发节点发送的家居环境参数，若不存在，直接对家居环境参数进行解码；若存在，将多个源节点或者最佳中继转发节点皆视为需解码节点，按照下列公式确定需解码节点发送家居环境参数的强度值：
式中，Sb表示第b个需解码节点，Q(Sb)表示Sb发送家居环境参数的强度值，表示目标节点接收到Sb的家居环境参数时Sb,So之间的信道增益，为设定的Sb的家居环境参数重要程度值，Sc表示除Sb外第c个需解码节点，表示目标节点接收到Sb的家居环境参数时Sc,So之间的信道增益，n为除Sb外的需解码节点的数目；
(2)目标节点按照强度值由大到小的顺序对相应类型的家居环境参数依次解码，每次解码时，对没有轮到解码的家居环境参数暂时去除，仅对解码的家居环境参数采用直接接收的方式，将没有轮到解码的家居环境参数视为干扰家居环境参数，对干扰家居环境参数进行解码时，将其与对应的需协作源节点发送的解码失败的家居环境参数进行联合解码。
本优选实施例解决了目标节点如何有效接收家居环境参数的问题，按照上述方式对不同类型的家居环境参数进行轮流解码，能够避免不同类型家居环境参数带来的信号干扰，从而获得较好的解码效果，并且能够对人为定义的较为重要的家居环境参数进行优先接收，整体上简化了家居环境参数传输接收的过程，能够提高家居环境参数传输的可靠度，并且提高家居环境参数收集的精度，保障对智能家居设备的精确控制。
优选地，当选择的最佳中继转发节点满足下列更新判定公式时，Sa在多个优选中继转发节点中重新选择一个来更替最佳中继转发节点：
式中，表示Sy执行辅助发送家居环境参数任务的次数，mt为设定的次数阈值，表示Sy的当前剩余能量，表示Sy的初始能量，ρ、μ皆为设定的权重系数，ρ的取值范围为[0.1,0.3]，μ的取值范围为[3,5]，表示Sy作为源节点当前本身需发送的家居环境参数量，表示Sy作为最佳中继转发节点当前需要辅助发送的家居环境参数量。
本优选实施例设计了最佳中继转发节点的更新策略，能够平衡优选中继转发节点之间的能耗，最终延长整个无线传感器网络的寿命，定义的更新判定公式中考虑了最佳中继转发节点执行辅助发送家居环境参数任务的次数、当前剩余能量和需发送的家居环境参数量因素，使得最佳中继转发节点在不符合辅助发送家居环境参数的性能要求时能够及时得到替换，增强了系统在家居环境参数辅助传输方面的可靠度，从而保障对智能家居设备的精确控制。
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.智能家居设备智能控制系统，其特征是，包括基于计算机的控制分析平台、智能家居环境监测模块、智能家居设备控制模块和用户智能终端；所述的智能家居环境监测模块、智能家居设备控制模块、用户智能终端均与控制分析平台通信连接；所述的智能家居环境监测模块用于基于无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制分析平台；所述的控制分析平台用于对家居环境参数进行处理，判断家居环境参数是否满足预设的家居环境参数阈值条件，当某一家居环境参数不满足预设的家居环境参数条件时，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；所述的用户智能终端访问控制分析平台获得家居环境参数，并发送控制请求至控制分析平台，控制分析平台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所述的智能家居设备智能控制系统，其特征是，所述控制分析平台包括环境参数存储单元和控制指令生成单元，所述环境参数存储单元与所述智能家居环境监测模块连接，用于存储所述智能家居环境监测模块采集的家居环境参数，所述控制指令生成单元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2所述的智能家居设备智能控制系统，其特征是，所述控制分析平台还包括控制分析单元，用于对家居环境参数进行处理，判断家居环境参数是否满足预设的家居环境参数阈值条件；所述控制分析单元连接环境参数存储单元和控制指令生成单元。
4.根据权利要求1所述的智能家居设备智能控制系统，其特征是，所述的智能家居环境监测模块包括源节点和目标节点，每个源节点用于采集家居环境参数，并将家居环境参数发送至目标节点，其中源节点和目标节点的信道皆采用Rayleigh衰落模型；若源节点为目标节点的一跳邻居节点时，其直接将家居环境参数发送至目标节点；若源节点为目标节点的非一跳邻居节点，其采用直接发送或者从其他源节点中选择最佳中继转发节点辅助发送家居环境参数至目标节点。
5.根据权利要求4所述的智能家居设备智能控制系统，其特征是，源节点为目标节点的非一跳邻居节点，其采用直接发送或者从其他源节点中选择最佳中继转发节点辅助发送家居环境参数至目标节点，具体为：
(1)设为目标节点的非一跳邻居节点的源节点为S1,S2,…,Sk，定义为需协作源节点，需协作源节点按照S1,S2,…,Sk的顺序周期性地轮流向目标节点发送家居环境参数，在第i轮家居环境参数发送时，需协作源节点Sa向目标节点发送家居环境参数，目标节点及其他源节点都尝试解码Sa发来的家居环境参数，将解码成功的源节点作为Sa的备选中继转发节点，若目标节点解码成功，当前轮的家居环境参数发送结束，若目标节点解码不成功，目标节点向Sa及其备选中继转发节点发送反馈结果，将正确收到反馈结果的备选中继转发节点作为优选中继转发节点，Sa在多个优选中继转发节点中选择其中一个作为最佳中继转发节点，并将该轮的家居环境参数发送至最佳中继转发节点，其中最佳中继转发节点的选取公式为：
<mrow> <mo>{</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>Z</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>y</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <munder> <mi>max</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>...</mn> <mo>,</mo> <mi>N</mi> </mrow> </munder> <msub> <mi>Z</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>j</mi> </msub> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>Z</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>j</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mi>&amp;lambda;</mi> <mfrac> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>t</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>t</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>a</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;lambda;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>j</mi> </msub> </msub> <msub> <mi>E</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>a</mi> </msub> </msub> </mfrac> <mo>}</mo> </mrow> 1
式中，Sy表示选取出的最佳中继转发节点，表示Sy的优选值，Sj为Sa在第i轮家居环境参数发送时确定的第j个优选中继转发节点，表示Sj的优选值，N为Sa在第i轮家居环境参数发送时确定的优选中继转发节点的数目，St为Sa对应的目标节点，为在Sa选择最佳中继转发节点时Sj,St之间的信道增益，为在Sa选择最佳中继转发节点时Sa,St之间的信道增益，为在Sa选择最佳中继转发节点时Sj,Sa之间的信道增益，为Sj的当前剩余能量，为Sa的当前剩余能量，λ为设定的权重系数；
(2)在第i+1轮家居环境参数发送时，当收到目标节点的反馈结果后，Sa和最佳中继转发节点同时向目标节点发送家居环境参数，其中Sa发送的为第i+1轮家居环境参数，最佳中继转发节点发送的为所述的第i轮家居环境参数；
(3)对于第i+1轮家居环境参数，若目标节点能够成功解码，当前轮的家居环境参数发送结束，若目标节点解码不成功，目标节点在第i+2轮家居环境参数发送前仅向Sa发送反馈结果；对于最佳中继转发节点发送的第i轮家居环境参数，目标节点将其与Sa发送的第i轮家居环境参数进行联合解码。
6.根据权利要求5所述的智能家居设备智能控制系统，其特征是，当选择的最佳中继转发节点满足下列更新判定公式时，Sa在多个优选中继转发节点中重新选择一个来更替最佳中继转发节点：
<mrow> <msub> <mi>m</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>y</mi> </msub> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mo>&gt;</mo> <mn>0</mn> <mi>o</mi> <mi>r</mi> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>y</mi> </msub> </msub> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;rho;E</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>y</mi> </msub> <mn>0</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>/</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>M</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>y</mi> </msub> <mn>1</mn> </msubsup> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;mu;M</mi> <msub> <mi>S</mi> <mi>y</mi> </msub> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>&lt;</mo> <mn>1</mn> </mrow>
式中，表示Sy执行辅助发送家居环境参数任务的次数，mt为设定的次数阈值，表示Sy的当前剩余能量，表示Sy的初始能量，ρ、μ皆为设定的权重系数，ρ的取值范围为[0.1,0.3]，μ的取值范围为[3,5]，表示Sy作为源节点当前本身需发送的家居环境参数量，表示Sy作为最佳中继转发节点当前需要辅助发送的家居环境参数量。
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Application publication date: 20171020

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