CN107450343A - 一种智能家居无线控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能家居无线控制系统,包括中央处理模块、家居环境检测模块、多个家居设备;所述的家居环境检测模块、多个家居设备均与中央处理模块通信连接;所述的家居环境检测模块为设置在智能家居监测区域内的无线传感器网络,用于对家居环境进行监测,采集家居环境参数并发送至中央处理模块;所述的中央处理模块用于对家居环境参数进行处理,根据处理结果控制家居设备的开启和关闭。本发明实现了家居设备的智能无线控制。
Description
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无线控制系统。
背景技术
随着国家经济的发展和科技的不断提高,人们对家居环境的要求越来越高。同时由于“低碳经济”成为热点话题,低碳、环保成为世界制造业的大势所趋,因此作为绿色建筑的核心部分——智能家居系统将降低家庭的能耗,改变人们的生活习惯,提高人们的生活质量,促使家庭实现生活的现代化,给人们的家居生活带来全新的感受。因此智能家居系统的开发和建设是未来国家经济发展的必然趋势。
相关技术中的智能家居采用有线的组网方式。一方面,这种有线组网会随着通信家电装置数量的增多,布线范围的扩大而变得非常复杂,而且成本较高,在一些偏远的山区,这种组网的方式带来的不便会更加明显。另一方面,有线组网的方式不利于后续设备位置的调整以及整个智能家居网络的调整。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种智能家居无线控制系统。
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无线控制系统,包括中央处理模块、家居环境检测模块、多个家居设备;所述的家居环境检测模块、多个家居设备均与中央处理模块通信连接;所述的家居环境检测模块为设置在智能家居监测区域内的无线传感器网络,用于对家居环境进行监测,采集家居环境参数并发送至中央处理模块;所述的中央处理模块用于对家居环境参数进行处理,根据处理结果控制家居设备的开启和关闭。
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,摆脱了有线传输的“束缚”,实现了家居设备的智能实时控制,具有无需布线、扩展灵活、不占空间、低能耗、高效率、绿色环保等特点。
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是本发明中央处理模块的连接框图。
附图标记:
中央处理模块1、家居环境检测模块2、家居设备3、显示单元10、数据处理单元20、控制单元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,本实施例提供的一种智能家居无线控制系统,包括中央处理模块1、家居环境检测模块2、多个家居设备3;所述的家居环境检测模块2、多个家居设备3均与中央处理模块1通信连接;所述的家居环境检测模块2为设置在智能家居监测区域内的无线传感器网络,用于对家居环境进行监测,采集家居环境参数并发送至中央处理模块1;所述的中央处理模块1用于对家居环境参数进行处理,根据处理结果控制家居设备3的开启和关闭。
优选地,所述的家居环境参数包括温度、湿度和光照强度;所述的中央处理模块1设置有显示时间、温度、湿度和光照强度的显示单元10。
进一步地,所述中央处理模块1还设置有用于对家居环境参数进行处理的数据处理单元20、用于控制多个家居设备3的控制单元30。
优选地,所述的中央处理模块1为计算机或云服务器。
本发明上述实施例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3的运作,摆脱了有线传输的“束缚”,实现了家居设备3的智能控制,具有无需布线、扩展灵活、不占空间、低能耗、高效率、绿色环保等特点。
优选地,所述的家居环境检测模块2为分簇结构的无线传感器网络,由传感器节点和基站构成,传感器节点包括家居环境参数采集节点和簇头,所述的基站用于收集各个簇头传来的融合家居环境参数,并协调管理整个网络中的所有家居环境参数采集节点;簇头用于收集簇内家居环境参数采集节点采集到的家居环境参数,并将自己采集到的家居环境参数一起进行融合操作;各家居环境参数采集节点感知并采集家居环境参数,将家居环境参数按照数据传输链路向下一跳的家居环境参数采集节点传递。
在一个实施例中,簇头与基站为多跳距离时,簇头在其到基站方向的链路路径中选择链路可靠度最大的链路路径进行融合家居环境参数的传输,具体包括:
(1)簇头确定与其相邻且距离基站更近的其他簇头,视为备选转发节点,加入到备选转发节点集合;
(2)簇头计算自身与备选转发节点集合中各备选转发节点之间的链路可靠度:
式中,v表示簇头μ的第v个备选转发节点,Lμv表示v的链路可靠度,Ev、Ev0分别为v的当前剩余能量、初始能量,ET为设定的v转发融合家居环境参数所需要的最小能量,d(μ,v)表示μ,v之间的距离,nμ表示簇头的备选转发节点的数目,ΨT为设定的初始信任值,Aμv、Bμv分别为到目前为止μ监测到v成功发送融合家居环境参数的次数、丢弃融合家居环境参数的次数,f(Ev-ET)为设定的取值函数,当Ev-ET≥0时,f(Ev-ET)取值为1,当Ev-ET<0时,f(Ev-ET)取值为0;
(3)簇头选取最大链路可靠度对应的备选转发节点作为下一跳节点,将融合家居环境参数发送至该备选转发节点。
本实施例考虑到节点间信任以及节点能量对节点间链路可靠性的影响,设定了用于评价两簇头之间的链路路径可靠性的链路可靠度计算公式,通过计算簇头和与其相邻且距离基站更近的其他簇头之间的链路可靠度,选取最大链路可靠度对应的簇头节点作为下一跳节点,能够使得融合家居环境参数在链路传输时更加安全可靠,计算过程简单,能够避免过多的能量消耗。
在一个实施例中,簇内的家居环境参数采集节点定期监测簇头的信任度,设该簇头所在簇包含的家居环境参数采集节点的数目为N,当超过的家居环境参数采集节点监测到簇头的信任度低于设定的信任度阈值时,开始新一轮的簇头竞选,设监测簇头i的家居环境参数采集节点为j,j的邻居家居环境参数采集节点集合为M,信任度的计算公式为:
式中,表示j在第1次监测到的簇头i的信任度,表示j在第1-1次监测到的簇头i的信任度,初始时簇头的信任度等于设定的信任度阈值,表示j在第1次监测到的簇头i成功发送融合家居环境参数的次数,表示j在第1次监测到的簇头i丢弃融合家居环境参数的次数,表示j的第γ个邻居家居环境参数采集节点在第x次监测到的簇头i成功发送融合家居环境参数的次数,示j的第γ个邻居家居环境参数采集节点在第x次监测到的簇头i丢弃融合家居环境参数的次数,c为设定的权重系数,c的设定范围为(0,0.5)。
本实施例根据簇内多个家居环境参数采集节点来定期监测簇头的信任度,对不为一定数目的簇内家居环境参数采集节点信任的簇头,进行新一轮的簇头竞选,有益于保障家居环境参数融合的精度,有效地从无线传感器网络的内部提高家居环境参数融合的安全性能,延长无线传感器网络的运行时间。
在一个实施例中,簇头每隔一个固定的周期检测簇内家居环境参数采集节点的传输可靠性,当家居环境参数采集节点不满足下列传输可靠性条件时,簇头向该家居环境参数采集节点发送休眠指令,家居环境参数采集节点接收到休眠指令后进入休眠:
Ep>Et
式中,p表示簇头所在簇内的第p个家居环境参数采集节点,Ep、Ep0分别表示p的当前剩余能量、初始能量,Ek表示p所在的数据链路传输路径上的第k个家居环境参数采集节点的当前剩余能量,表示p所在的数据链路传输路径上的其余家居环境参数采集节点的数量,ap到目前为止p成功发送家居环境参数的次数,bp为到目前为止p丢弃家居环境参数的次数,Φt为设定的节点可靠度阈值,Et、Ψt为设定家居环境参数采集节点能接受的最小能量、最小信任值。
本实施例综合考虑了家居环境参数采集节点的信任值和当前剩余能量,设计了传输可靠性条件,当家居环境参数采集节点不满足该传输可靠性条件时进入休眠,能够有效地阻止不可靠的家居环境参数采集节点在无线传感器网络中发送恶意信息的行为,提高无线传感器网络的安全性,延长无线传感器网络的运行时间,其中创造性地将数据采集点所在数据链路传输路径上的其余家居环境参数采集节点的能量考虑到传输可靠性条件中,有益于准确地评价家居环境参数采集节点传输家居环境参数的可靠性。
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)
1.一种智能家居无线控制系统,其特征是,包括中央处理模块、家居环境检测模块、多个家居设备;所述的家居环境检测模块、多个家居设备均与中央处理模块通信连接;所述的家居环境检测模块为设置在智能家居监测区域内的无线传感器网络,用于对家居环境进行监测,采集家居环境参数并发送至中央处理模块;所述的中央处理模块用于对家居环境参数进行处理,根据处理结果控制家居设备的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居无线控制系统,其特征是,所述的家居环境参数包括温度、湿度和光照强度;所述的中央处理模块设置有显示时间、温度、湿度和光照强度的显示单元。
3.根据权利要求2所述的一种智能家居无线控制系统,其特征是,所述中央处理模块还设置有用于对家居环境参数进行处理的数据处理单元、用于控制多个家居设备的控制单元。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居无线控制系统,其特征是,所述家居环境检测模块为分簇结构的无线传感器网络,由传感器节点和基站构成,传感器节点包括家居环境参数采集节点和簇头,所述的基站用于收集各个簇头传来的融合家居环境参数,并协调管理整个网络中的所有家居环境参数采集节点;簇头用于收集簇内家居环境参数采集节点采集到的家居环境参数,并将自己采集到的家居环境参数一起进行融合操作;各家居环境参数采集节点感知并采集家居环境参数,将家居环境参数按照数据传输链路向下一跳的家居环境参数采集节点传递。
5.根据权利要求4所述的一种智能家居无线控制系统,其特征是,簇头与基站为多跳距离时,簇头在其到基站方向的链路路径中选择链路可靠度最大的链路路径进行融合家居环境参数的传输,具体包括:
(1)簇头确定与其相邻且距离基站更近的其他簇头,视为备选转发节点,加入到备选转发节点集合;
(2)簇头计算自身与备选转发节点集合中各备选转发节点之间的链路可靠度:
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式中,v表示簇头μ的第v个备选转发节点,Lμv表示v的链路可靠度,Ev、Ev0分别为v的当前剩余能量、初始能量,ET为设定的v转发融合家居环境参数所需要的最小能量,d(μ,v)表示μ,v之间的距离,nμ表示簇头的备选转发节点的数目,ΨT为设定的初始信任值,Aμν、Bμν分别为到目前为止μ监测到ν成功发送融合家居环境参数的次数、丢弃融合家居环境参数的次数,f(Ev-ET)为设定的取值函数,当Ev-ET≥0时,f(Ev-ET)取值为1,当Ev-ET<0时,f(Ev-ET)取值为0;
(3)簇头选取最大链路可靠度对应的备选转发节点作为下一跳节点,将融合家居环境参数发送至该备选转发节点。
6.根据权利要求5所述的一种智能家居无线控制系统,其特征是,簇内的家居环境参数采集节点定期监测簇头的信任度,设该簇头所在簇包含的家居环境参数采集节点的数目为N,当超过的家居环境参数采集节点监测到簇头的信任度低于设定的信任度阈值时,开始新一轮的簇头竞选,设监测簇头i的家居环境参数采集节点为j,j的邻居家居环境参数采集节点集合为M,信任度的计算公式为:
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式中,表示j在第1次监测到的簇头i的信任度,表示j在第1-1次监测到的簇头i的信任度,初始时簇头的信任度等于设定的信任度阈值,表示j在第1次监测到的簇头i成功发送融合家居环境参数的次数,表示j在第1次监测到的簇头i丢弃融合家居环境参数的次数,表示j的第γ个邻居家居环境参数采集节点在第1次监测到的簇头i成功发送融合家居环境参数的次数,示j的第γ个邻居家居环境参数采集节点在第1次监测到的簇头i丢弃融合家居环境参数的次数,c为设定的权重系数。
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