CN107608229A - 一种智能家居 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能家居，包括控制终端、数据采集装置、多个家居设备；所述的数据采集装置、多个家居设备均与控制终端通信连接；所述的数据采集装置用于对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制终端；所述的控制终端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或关闭。本发明智能家居具有无线控制家居设备的功能。

Description

一种智能家居

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。

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系统往往采用被动模式，采用有线方式，需要专业人员施工，需要专门公司维护，而且其施工周期长，施工费用高，系统灵活性差，维护维修难，扩展功能低，建成后用户无法更新升级。还有安全保护、环境调节、照明管理、健康监测、家电控制等问题无法有效的解决。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种智能家居。

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，包括控制终端、数据采集装置、多个家居设备；所述的数据采集装置、多个家居设备均与控制终端通信连接；所述的数据采集装置用于对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制终端；所述的控制终端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或关闭。

所述的家居环境参数包括温度、湿度和光照强度；所述的控制终端设置有显示时间、温度、湿度和光照强度的数据显示单元。

优选地，所述控制终端还设置有用于对家居环境参数进行处理的分析处理单元、用于控制多个家居设备的控制单元。

优选地，所述的数据采集装置包括传感器节点、无线传感器网络汇聚节点，传感器节点用于对家居环境参数进行采集；所述的无线传感器网络汇聚节点与控制终端通信，用于接收采集到的家居环境参数并进行处理转发。

优选地，所述的传感器节点包括传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块四部分；所述无线传感器网络汇聚节点包括数据处理模块、无线通信模块以及电源模块三部分。

本发明的有益效果为：基于数据采集装置获取家居环境参数，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本发明一个实施例的结构框图；

图2是本发明一个实施例的控制终端的连接框图。

附图标记：

控制终端1、数据采集装置2、家居设备3、数据显示单元10、分析处理单元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，本实施例提供了一种智能家居，该智能家居包括控制终端1、数据采集装置2、多个家居设备3；所述的数据采集装置2、多个家居设备3均与控制终端1通信连接；所述的数据采集装置2用于对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制终端1；所述的控制终端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的开启或关闭。

其中，所述的家居环境参数包括温度、湿度和光照强度；所述的控制终端1设置有显示时间、温度、湿度和光照强度的数据显示单元10。

进一步地，如图2所示，所述控制终端1还设置有用于对家居环境参数进行处理的分析处理单元20、用于控制多个家居设备3的控制单元30。

所述的控制终端1的功能可以基于计算机或云服务器实现。

本发明上述实施例基于数据采集装置2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。

在一个实施例中，所述的数据采集装置2包括传感器节点、无线传感器网络汇聚节点，传感器节点用于对家居环境参数进行采集；所述的无线传感器网络汇聚节点与控制终端1通信，用于接收采集到的家居环境参数并进行处理转发。

在一个实施例中，所述的传感器节点通过分簇路由协议动态地充当环境监测节点或簇头节点，最终形成自组织网络，其中，所述的簇头节点用于对簇内的环境监测节点进行管理，收集簇内环境监测节点发送的家居环境参数并进行数据融合处理。

在一个实施例中，所述分簇路由协议为低功耗自适应集簇分层型协议。

在一个实施例中，所述的传感器节点包括传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块四部分；所述无线传感器网络汇聚节点包括数据处理模块、无线通信模块以及电源模块三部分。

在一个实施例中，传感器节点在网络初始化时皆处于工作状态；在每一轮分簇之前，处于工作状态的传感器节点确定自身是否符合休眠条件，当符合设定的休眠条件时进入休眠状态；其中，设定的休眠条件为：冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点产生一个预休眠时间进入预休眠状态，在所述的预休眠时间内若该传感器节点收到了来自其他传感器节点广播的休眠消息，则重新进入工作状态，若该传感器节点在所述的预休眠时间内没有收到其他传感器节点广播的休眠消息，则广播自己的休眠消息，进入休眠状态；

其中，传感器节点根据下列公式确定自身的冗余覆盖度：

式中，Y_i表示传感器节点i的冗余覆盖度，Z_i表示传感器节点的邻居节点个数，其中邻居节点为位于传感器节点标准通信范围内的其他传感器节点，标准通信范围为0.8S_max，其中S_max表示传感器节点所能达到的最大通信半径，V_i∩j表示传感器节点i的有效感知区域面积与其第j个邻居节点的有效感知区域面积相交的面积，V_i表示传感器节点i的有效感知区域面积，其中有效感知区域面积为传感器节点的感知区域恰好落入所述监测区域内的面积。

其中，在通过分簇路由协议动态地产生环境监测节点、簇头节点时，只有当前处于工作状态的传感器节点参与分簇的过程，其余传感器节点由于符合设定的休眠条件而进入休眠状态。

本实施例中，通过设定休眠条件，能够避免冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点同时休眠从而产生感知盲点，从而保证家居环境参数精度；在传感器节点分簇前根据冗余情况对传感器节点的状态进行调度，对冗余覆盖度高于门限值的传感器节点进行休眠，能够保证一定的网络覆盖质量，同时减少簇内冗余家居环境参数的传输，从而节约家居环境参数采集的整体能耗，延长数据采集装置2的生命周期。

在一个实施例中，设R_m表示冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点m产生的预休眠时间，按照下列公式设定R_m：

式中，R_s为设定的标准等待时间，λ是由传感器节点m随机产生的位于50.9,1]之间的随机数，W_m、W_m0分别为传感器节点m的当前剩余能量、初始能量，S_max-m为传感器节点m的最大通信半径，d(m,sink)为传感器节点m与无线传感器网络汇聚节点之间的距离，k为设定的权值系数，k的设定取值范围为[0.6,0.9]。

本实施例对冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点的预休眠时间进行设定，根据该设定，使得当前剩余能量小、距离无线传感器网络汇聚节点越远、功率越小的传感器节点进入休眠状态的概率更大，有利于避免一些传感器节点过早死亡，且能提高网络的覆盖质量，从而提高数据采集装置1采集家居环境参数的生命周期。

在一个实施例中，簇头节点对其簇内的传感器节点进行监听，当其簇内的一个传感器节点采集的家居环境参数出现异常时，簇头节点唤醒距所述传感器节点在两跳范围内的处于休眠状态的传感器节点；

其中，当所述的簇头节点监听到传感器节点满足下列公式时，簇头节点对该传感器节点采集的家居环境参数进行异常判断：

其中，当传感器节点满足下列公式时，簇头节点判定该传感器节点采集的家居环境参数出现异常：

上式中，W_c、W_c0分别为簇内的传感器节点c的当前剩余能量、初始能量，Q为设定的比例阈值，x(t+a)为传感器节点在t+a时刻采集的家居环境参数，E₀为设定的正常家居环境参数的期望值，E₁为设定的非正常家居环境参数的期望值。

本实施例中，簇头节点对其簇内的传感器节点进行监听，当其簇内的一个传感器节点采集的家居环境参数出现异常时，该簇头节点唤醒距其在两跳范围内的处于休眠状态的传感器节点，有利于在事件发生时有更多相关的传感器节点采集事件发生时的家居环境参数，其中具体设定了异常判定的方式，使得簇头节点能够较快速且准确地判定采集的家居环境参数是否出现异常，有利于获取更多的事件发生时的家居环境参数，检测精度高，为实现家居设备的智能实时控制奠定基础。

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，其特征是，包括控制终端、数据采集装置、多个家居设备；所述的数据采集装置、多个家居设备均与控制终端通信连接；所述的数据采集装置用于对家居环境进行监测，采集家居环境参数并发送至控制终端；所述的控制终端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或关闭。

2.根据权利要求1所述的一种智能家居，其特征是，所述的家居环境参数包括温度、湿度和光照强度；所述的控制终端设置有显示时间、温度、湿度和光照强度的数据显示单元。

3.根据权利要求2所述的一种智能家居，其特征是，所述控制终端还设置有用于对家居环境参数进行处理的分析处理单元、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，其特征是，所述的数据采集装置包括传感器节点、无线传感器网络汇聚节点，传感器节点用于对家居环境参数进行采集；所述的无线传感器网络汇聚节点与控制终端通信，用于接收采集到的家居环境参数并进行处理转发。

5.根据权利要求4所述的一种智能家居，其特征是，所述的传感器节点包括传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块四部分；所述无线传感器网络汇聚节点包括数据处理模块、无线通信模块以及电源模块三部分。

6.根据权利要求4所述的一种智能家居，其特征是，簇头节点对其簇内的传感器节点进行监听，当其簇内的一个传感器节点采集的家居环境参数出现异常时，簇头节点唤醒距所述传感器节点在两跳范围内的处于休眠状态的传感器节点；其中，当所述的簇头节点监听到传感器节点满足下列公式时，簇头节点对该传感器节点采集的家居环境参数进行异常判断：

<mrow> <mfrac> <msub> <mi>W</mi> <mi>c</mi> </msub> <msub> <mi>W</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mi>Q</mi> <mo>&gt;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>x</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>E</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>E</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mn>4</mn> </mfrac> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mn>0</mn> </mrow>

其中，当传感器节点满足下列公式时，簇头节点判定该传感器节点采集的家居环境参数出现异常：

<mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>a</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mn>3</mn> </munderover> <mi>x</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>+</mo> <mi>a</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mfrac> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>E</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>E</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mn>4</mn> </mfrac> </mrow>

上式中，W_c、W_c0分别为簇内的传感器节点c的当前剩余能量、初始能量，Q为设定的比例阈值，x(t+a)为传感器节点在t+a时刻采集的家居环境参数，E₀为设定的正常家居环境参数的期望值，E₁为设定的非正常家居环境参数的期望值。