CN107450341A - 一种智能家居环境监测控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能家居环境监测控制系统，由室内环境监控模块、环境调控模块、智能家居设备与智能终端组成；所述室内环境监控模块连接环境调控模块，用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并根据室内环境数据对环境调控模块发送控制指令；所述智能终端也连接环境调控模块，用于对环境调控模块发送控制指令；所述智能家居设备连接环境调控模块，用于接收环境调控模块的控制指令，并且执行控制操作。本发明根据室内环境数据对智能家居设备进行控制，实现了智能家居环境的监测与控制。

Description

一种智能家居环境监测控制系统
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环境监测控制系统。
背景技术
智能家居就是将建筑电气、自动控制技术、网络通信技术和音视频技术等融入到建筑本身，为用户提供更为快捷、高效、安全的家居体验。智能家居系统运用网络通信技术将各种家居设备，例如：空调、电视机、微波炉、热水器、家居报警设备、视频监控设备等组成一个统一协调的、可以相互沟通的整体系统，使家居环境“动起来”，具备一定程度的智能，可以和用户进行交互，同时对家居环境中的各个方面实行统一的监管，为用户提供优质服务。
相关技术中的智能家居系统，包括远程终端、家居服务器、家居控制器和智能家居设备，所述远程终端通过Internet或3G网络与家居服务器连接，所述家居控制器通过Internet或3G网络与家居服务器连接。但是当无信号或者网络的时候家居服务器就不能与远程终端和家居控制器进行连接，存在着控制条件受限的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能家居环境监测控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种智能家居环境监测控制系统，由室内环境监控模块、环境调控模块、智能家居设备与智能终端组成；所述室内环境监控模块连接环境调控模块，用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并根据室内环境数据对环境调控模块发送控制指令；所述智能终端也连接环境调控模块，用于对环境调控模块发送控制指令；所述智能家居设备连接环境调控模块，用于接收环境调控模块的控制指令，并且执行控制操作。
其中，室内环境数据包括光照数据、温湿度数据，所述智能家居设备包括空调、照明灯、加湿器。
优选地，所述智能终端为智能手环，所述智能手环包括显示屏、腕带和设置在显示屏一侧的开关。
优选地，所述智能手环与环境调控模块通过蓝牙进行连接。
本发明的有益效果为：根据室内环境数据对智能家居设备进行控制，实现了智能家居环境的监测与控制，智能手环与环境调控模块通过蓝牙进行连接，可以解决控制终端与控制装置连接受限的问题。
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本发明的结构连接框图；
图2是本发明室内环境监控模块的连接框图。
附图标记：
室内环境监控模块1、环境调控模块2、智能家居设备3、智能终端4、数据采集模块10、数据管理分析模块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，本实施例提供的智能家居设备便捷控制系统，由室内环境监控模块1、环境调控模块2、智能家居设备3与智能终端4组成；所述室内环境监控模块1连接环境调控模块2，用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并根据室内环境数据对环境调控模块2发送控制指令；所述智能终端4也连接环境调控模块2，用于对环境调控模块2发送控制指令；所述智能家居设备3连接环境调控模块2，用于接收环境调控模块2的控制指令，并且执行控制操作。
优选地，所述智能终端4为智能手环，所述智能手环包括显示屏、腕带和设置在显示屏一侧的开关。
优选地，所述智能手环与环境调控模块2通过蓝牙进行连接。
其中，室内环境数据包括光照数据、温湿度数据，所述智能家居设备包括空调、照明灯、加湿器。
本发明上述实施例根据室内环境数据对智能家居设备进行控制，实现了智能家居环境的监测与控制，智能手环与环境调控模块通过蓝牙进行连接，可以解决控制终端与控制装置连接受限的问题。
优选地，所述室内环境监控模块1包括数据采集模块10和数据管理分析模块20，所述数据采集模块10用于采集室内环境数据，数据管理分析模块20用于对室内环境数据进行管理、分析，根据分析结果对环境调控模块2发送相应的控制指令。
所述的数据采集模块10为设置在室内环境内的无线传感器网络，包括多个设置于室内的、用于采集室内环境数据的环境监测节点，还包括汇聚节点，汇聚节点用于获取、缓存并融合处理环境监测节点发送的室内环境数据，并将融合处理后的室内环境数据发送至数据管理分析模块。
环境监测节点将室内环境数据发送至汇聚节点前，构建其到汇聚节点之间的路由，具体为：获取环境监测节点至汇聚节点的所有路径，计算每条路径的优选值，选取优选值为最大的路径作为环境监测节点至汇聚节点的路由路径，建立环境监测节点至汇聚节点的路由；
其中设该环境监测节点为q，优选值的计算公式为：
式中，Lq→o表示环境监测节点q至汇聚节点o的第L条路径，S(Lq→o)表示Lq→o的优选值，为路径Lq→o具有的环境监测节点数目，γi为路径Lq→o上的第％个环境监测节点的节点度，Ki、Ki0分别为路径Lq→o上的第％个环境监测节点的当前剩余能量、初始能量，f(Ki-0.1Ki0)为设定的遍历取值函数，从q至汇聚节点的路径方向依次遍历路径Lq→o上的环境监测节点，若路径Lq→o上存在一个环境监测节点满足Ki-0.1Ki0<0时，f(Ki-0.1Ki0)＝0，停止遍历，若路径Lq→o上的所有环境监测节点皆满足Ki-0.1Ki0≥0时，f(Ki-0.1Ki0)＝1，δα,β表示路径Lq→o上的环境监测节点α,β之间的传输延时。
本实施例制定了环境监测节点到汇聚节点的路由建立策略，约束了室内环境数据传输的路径宽度，其中根据路径中各环境监测节点的能量、节点度和环境监测节点之间的传输延时三个因素对室内环境数据传输的路径进行多维度的考量，使得建立的路由更加地可靠且具有较短的延时，保障室内环境数据传输的可靠度和时效性；
在路由建立的过程中，设定了遍历取值函数，当路径中存在环境监测节点的当前剩余能量不满足要求时，令优选值为0，停止遍历，能够节约优选值的计算时间，提高路由建立的效率。
在一个实施例中，初始时，汇聚节点为每个环境监测节点分配一个可信度，汇聚节点定期检测环境监测节点在一个检测周期内的可信度，当环境监测节点的可行度低于设定的可信度阈值时，令该环境监测节点进入休眠，其中，可信度的检测公式为：
当时，
当时，
Pe＝Pe-1
式中，Pe表示汇聚节点当前检测得到的环境监测节点e在一个检测周期内的可信度，Pe-1表示环境监测节点e在检测前的可信度，Ae表示环境监测节点e在一个检测周期内连续采集到相同室内环境数据的次数与采集的室内环境数据总数的比值，设该检测周期为[0,T]，ξe(t)表示环境监测节点e在t时刻采集的室内环境数据偏离区域平均监测值的程度，该区域平均监测值为在t时刻环境监测节点e与其邻居环境监测节点采集的室内环境数据的融合值，t∈[0,T]，设区域平均监测值为Y(t)，环境监测节点e在t时刻采集的室内环境数据为X(t)， ξT为设定的偏离程度阈值，Be为在检测周期内ξe(t)大于ξT的次数，Ke、Ke0分别为环境监测节点e的当前剩余能量和初始能量，g(Ke-0.1Ke0)为设定的取值函数，当Ke-0.1Ke0≥0时，g(Ke-0.1Ke0)＝1，当Ke-0.1Ke0<0时，g(Ke-0.1Ke0)＝0，λ1、λ2、λ3、λ4为设定的权重系数，且满足λ1+λ2+λ3+λ4＝1。
本实施例中，汇聚节点定期检测环境监测节点在一个检测周期内的可信度，对可信度不满足设定的可信度阈值的环境监测节点进行休眠，能够避免可信度低的环境监测节点影响室内环境数据的传输，提高室内环境数据收集的可靠度，并且节省智能家居环境监测控制系统的无线传感器网络能量；其中设定了可信度的检测公式，该检测公式考虑了环境监测节点采集的历史室内环境数据的稳定性以及环境监测节点的当前剩余能量，从而能够渐进地检测环境监测节点的可信度，又能够容忍瞬时失信的环境监测节点，使得对环境监测节点的可信度检测更为公正。
在一个实施例中，汇聚节点定期检测各路由路径在一个检测周期内的有效度，当环境监测节点至汇聚节点之间的路由路径的有效度低于设定的有效度阈值时，汇聚节点向对应的环境监测节点发送消息，该环境监测节点接收到消息后，重新构建到汇聚节点之间的路由，其中，有效度的检测公式为：
式中，Wq→o表示环境监测节点q到汇聚节点之间的路由路径，H(Wq→o)表示Wq→o在一个检测周期内的有效度，ρ为Wq→o上的第ρ个环境监测节点，为Wq→o具有的环境监测节点数目，mT、nT分别表示在该检测周期内环境监测节点ρ向下一跳监测节点发送室内环境数据成功的次数、发送室内环境数据失败的次数，PT表示汇聚节点当前检测得到的环境监测节点ρ在该检测周期内的可信度。
本实施例设定了有效地、精度较高的路由路径可靠度的检测公式，该检测公式利用路由路径上的环境监测节点的可信度和通信成功率作为衡量因素，当环境监测节点至汇聚节点之间的路由路径的有效度低于设定的有效度阈值时，对该路由路径进行更新，实现了无线传感器网络的通信链路的动态维护和更新，能够保障室内环境数据传输的可靠性，从而提高智能家居环境监测控制系统的监测精度。
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)

1.一种智能家居环境监测控制系统，其特征是，由室内环境监控模块、环境调控模块、智能家居设备与智能终端组成；所述室内环境监控模块连接环境调控模块，用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并根据室内环境数据对环境调控模块发送控制指令；所述智能终端也连接环境调控模块，用于对环境调控模块发送控制指令；所述智能家居设备连接环境调控模块，用于接收环境调控模块的控制指令，并且执行控制操作。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居环境监测控制系统，其特征是，所述智能终端为智能手环，所述智能手环包括显示屏、腕带和设置在显示屏一侧的开关。
3.根据权利要求2所述的一种智能家居环境监测控制系统，其特征是，所述智能手环与环境调控模块通过蓝牙进行连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居环境监测控制系统，其特征是，所述室内环境监控模块包括数据采集模块和数据管理分析模块，所述数据采集模块用于采集室内环境数据，数据管理分析模块用于对室内环境数据进行管理、分析，根据分析结果对环境调控模块发送相应的控制指令。
5.根据权利要求4所述的一种智能家居环境监测控制系统，其特征是，所述的数据采集模块为设置在室内环境内的无线传感器网络，包括多个设置于室内的、用于采集室内环境数据的环境监测节点，还包括汇聚节点，汇聚节点用于获取、缓存并融合处理环境监测节点发送的室内环境数据，并将融合处理后的室内环境数据发送至数据管理分析模块。
6.根据权利要求5所述的一种智能家居环境监测控制系统，其特征是，环境监测节点将室内环境数据发送至汇聚节点前，构建其到汇聚节点之间的路由，具体为：获取环境监测节点至汇聚节点的所有路径，计算每条路径的优选值，选取优选值为最大的路径作为环境监测节点至汇聚节点的路由路径，建立环境监测节点至汇聚节点的路由；
其中设该环境监测节点为q，优选值的计算公式为：
<mrow> <mi>S</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>&amp;RightArrow;</mo> <mi>o</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mn>0.1</mn> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>&amp;RightArrow;</mo> <mi>o</mi> </mrow> </msub> </msub> </munderover> <msub> <mi>&amp;gamma;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>,</mo> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>&amp;RightArrow;</mo> <mi>o</mi> </mrow> </msub> </mrow> </munder> <msub> <mi>&amp;delta;</mi> <mrow> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>,</mo> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> </msub> </mrow>
式中，Lq→o表示环境监测节点q至汇聚节点o的第L条路径，S(Lq→o)表示Lq→o的优选值，为路径Lq→o具有的环境监测节点数目，γi为路径Lq→o上的第i个环境监测节点的节点度，Ki、Ki0分别为路径Lq→o上的第i个环境监测节点的当前剩余能量、初始能量，f(Ki-0.1Ki0)为设定的遍历取值函数，从q至汇聚节点的路径方向依次遍历路径Lq→o上的环境监测节点，若路径Lq→o上存在一个环境监测节点满足Ki-0.1Ki0<0时，f(Ki-0.1Ki0)＝0，停止遍历，若路径Lq→o上的所有环境监测节点皆满足Ki-0.1Ki0≥0时，f(Ki-0.1Ki0)＝1，δα,β表示路径Lq→o上的环境监测节点α,β之间的传输延时。
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