CN107682241A - 一种基于云计算的智能家居设备控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于云计算的智能家居设备控制系统，包括智能家居设备控制模块、云服务器、信息处理模块、移动终端、智能网关和环境监测模块，智能家居设备控制模块通过智能网关与云服务器连接，环境监测模块、移动终端和信息处理模块分别与云服务器相连；所述的环境监测模块为用于对智能家居环境进行监测并收集智能家居环境监测信息的无线传感器网络；所述云服务器存储环境监测模块收集的智能家居环境监测信息，并与移动终端和信息处理模块进行数据交换。本发明能够实现对家居情况的实时了解和远程控制。

Description

一种基于云计算的智能家居设备控制系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种基于云计算的智能家居设备控制系统。

背景技术

相关技术中，智能家居系统一般由智能控制终端连接各个终端设备，用户可通过监控计算机以有线的方式控制终端设备的工作，或者通过智能控制终端进行人机交互操作，对系统进行控制。此种方式软硬件较为固定，系统扩展性、移植性较差、智能控制终端与各个终端设备间的通信方式大多为有线网络或者WIFI，存在需要额外布线或距离远时信号会减弱或被遮挡等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于云计算的智能家居设备控制系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种基于云计算的智能家居设备控制系统，包括智能家居设备控制模块、云服务器、信息处理模块、移动终端、智能网关和环境监测模块，智能家居设备控制模块通过智能网关与云服务器连接，环境监测模块、移动终端和信息处理模块分别与云服务器相连；所述的环境监测模块为用于对智能家居环境进行监测并收集智能家居环境监测信息的无线传感器网络；所述云服务器存储环境监测模块收集的智能家居环境监测信息，并与移动终端和信息处理模块进行数据交换。

本发明的有益效果为：利用云服务器强大的存储能力和计算能力，存储智能家居的相关信息，用户能够利用移动终端，根据云服务器对各种数据的分析和处理结果，实现对家居情况的实时了解和远程控制。

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是本发明智能家居设备控制模块的连接框图。

附图标记：

智能家居设备控制模块1、云服务器2、信息处理模块3、移动终端4、智能网关5、环境监测模块6、通信单元10、控制单元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，本实施例提供的一种基于云计算的智能家居设备控制系统，包括智能家居设备控制模块1、云服务器2、信息处理模块3、移动终端4、智能网关5、环境监测模块6，智能家居设备控制模块1通过智能网关5与云服务器2连接，环境监测模块6、移动终端4和信息处理模块3分别与云服务器2相连；所述的环境监测模块6为用于对智能家居环境进行监测并收集智能家居环境监测信息的无线传感器网络；所述云服务器2存储环境监测模块 6收集的智能家居环境监测信息，并与移动终端4和信息处理模块3进行数据交换。

在一个实施例中，所述智能家居设备控制模块1通过与云服务器2相连，获取智能家居设备的运行指标，并根据移动终端4所发送的控制命令对智能家居设备进行控制。

在一个实施例中，所述的智能家居设备控制模块1包括通信单元10和控制单元20。

本发明上述实施例利用云服务器2强大的存储能力和计算能力，存储智能家居的相关信息，用户能够利用移动终端4，根据云服务器2对各种数据的分析和处理结果，实现对家居情况的实时了解和远程控制。

在一个实施例中，环境监测模块6为分簇结构的无线传感器网络，包括用于采集智能家居环境监测信息的智能家居环境监测节点、用于收集簇内智能家居环境监测节点发送的智能家居环境监测信息的簇头节点，还包括基站，该簇头节点将自身采集的智能家居环境监测信息和收集的智能家居环境监测信息融合后传递至基站，进而通过基站将收集的智能家居环境监测信息发送至云服务器2。

在一个实施例中，在簇形成时，智能家居环境监测节点在0到1之间随机选择一个数，如果随机选择的数小于对应的阈值，则该智能家居环境监测节点当选为临时簇头节点，其中智能家居环境监测节点γ对应的阈值T(γ)按照下列公式确定：

式中，E_γ、E_γ0分别为智能家居环境监测节点γ的当前剩余能量、初始能量，N表示无线传感器网络中部署的智能家居环境监测节点个数，η表示当前确定临时簇头节点的轮数，ξ_γ表示智能家居环境监测节点γ在最近的轮内担任临时簇头节点的轮数，f(ξ_γ)为设定的判断函数，若ξ_γ＝0，f(ξ_γ)＝1，若ξ_γ>0，f(ξ_γ)＝0；

成功当选为临时簇头节点的智能家居环境监测节点进一步竞选为簇头节点，若两个临时簇头节点的间距小于其中S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目，则该两个临时簇头节点互为邻居临时簇头节点，若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。

本实施例设计了簇头节点的竞选机制，智能家居环境监测节点通过阈值筛选的方式进行临时簇头节点的竞选，并进一步在临时簇头节点中选择真正的簇头节点，避免了相邻的智能家居环境监测节点同时被选为簇头节点，考虑了智能家居环境监测节点担任临时簇头节点的轮数、当前剩余能量以及智能家居环境监测节点的邻居临时簇头节点数目，可更好地均衡智能家居环境监测节点间的能耗，延长无线传感器网络的生命周期。

在一个实施例中，当所有真正的簇头节点被确定后，簇头节点按照下列公式设定簇半径：

式中，R_i表示簇头节点i的簇半径，δ为确定的簇头节点的个数，Q_i表示簇头节点i的能量等级权重，q_i表示簇头节点i的距离等级权重，S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目；当时，Q_i＝0.8，当时，Q_i＝1，当时，Q_i＝1.2，其中E_i为簇头节点i的当前剩余能量；当时，q_i＝1.2，当时，q_i＝1，当时，q_i＝0.8，d_i为簇头节点i与基站之间的距离；

对于剩余的智能家居环境监测节点，若智能家居环境监测节点与簇头节点之间的距离小于该簇头节点的簇半径，将该簇头节点作为智能家居环境监测节点的备选簇头节点，智能家居环境监测节点从备选簇头节点选择节点度最小的作为自己的簇头节点。

本实施例设定了簇半径的计算公式，使得能量等级权重较大或者距离基站较远的簇头节点对应的簇半径较大，智能家居环境监测节点根据簇半径选择合适的簇头节点，从而能量等级权重较大的簇头节点可以担负更多的智能家居环境监测信息传输任务，并且距离基站较近的簇头节点可以节省更多能量用于转发簇间的智能家居环境监测信息，有效延长无线传感器网络的生命周期。

在一个实施例中，设能量等级权重为1.2的簇头节点为超级簇头节点，其余为普通簇头节点，若超级簇头节点担任簇头节点的轮数超过设定的轮数阈值时，进行下一轮的簇头节点竞选，且该超级簇头节点不参与下一轮的簇头节点竞选，设定超级簇头节点θ的轮数阈值K_θ为：

式中，ε表示普通簇头节点个数，E_j0、E_j分别表示第j个普通簇头节点的初始能量、当前剩余能量，E_θ0、E_θ分别表示第θ个超级簇头节点的初始能量、当前剩余能量。

本实施例设定了超级簇头节点担任簇头节点的轮数阈值计算公式，当超级簇头节点担任簇头节点的轮数达到设定的轮数阈值后，停止担任簇头节点，能够避免能量较多的簇头节点持续负担过重，从而减轻无线传感器网络的能量空洞问题，延长环境监测模块6的网络生命周期。

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)

1.一种基于云计算的智能家居设备控制系统，其特征是，包括智能家居设备控制模块、云服务器、信息处理模块、移动终端、智能网关和环境监测模块，智能家居设备控制模块通过智能网关与云服务器连接，环境监测模块、移动终端和信息处理模块分别与云服务器相连；所述的环境监测模块为用于对智能家居环境进行监测并收集智能家居环境监测信息的无线传感器网络；所述云服务器存储环境监测模块收集的智能家居环境监测信息，并与移动终端和信息处理模块进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能家居设备控制系统，其特征是，所述智能家居设备控制模块通过与云服务器相连，获取智能家居设备的运行指标，并根据移动终端所发送的控制命令对智能家居设备进行控制。

3.根据权利要求2所述的一种基于云计算的智能家居设备控制系统，其特征是，所述的智能家居设备控制模块包括通信单元和控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能家居设备控制系统，其特征是，环境监测模块为分簇结构的无线传感器网络，包括用于采集智能家居环境监测信息的智能家居环境监测节点、用于收集簇内智能家居环境监测节点发送的智能家居环境监测信息的簇头节点，还包括基站，该簇头节点将自身采集的智能家居环境监测信息和收集的智能家居环境监测信息融合后传递至基站，进而通过基站将收集的智能家居环境监测信息发送至云服务器。

5.根据权利要求4所述的一种基于云计算的智能家居设备控制系统，其特征是，在簇形成时，智能家居环境监测节点在0到1之间随机选择一个数，如果随机选择的数小于对应的阈值，则该智能家居环境监测节点当选为临时簇头节点，其中智能家居环境监测节点γ对应的阈值T(γ)按照下列公式确定：

<mrow> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;gamma;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;xi;</mi> <mi>&amp;gamma;</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mi>&amp;gamma;</mi> </msub> <mrow> <msub> <mi>NE</mi> <mrow> <mi>&amp;gamma;</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mi>&amp;gamma;</mi> </msub> <mrow> <msub> <mi>NE</mi> <mrow> <mi>&amp;gamma;</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;eta;</mi> <mi>mod</mi> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>NE</mi> <mrow> <mi>&amp;gamma;</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>&amp;gamma;</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中，E_γ、E_γ0分别为智能家居环境监测节点γ的当前剩余能量、初始能量，N表示无线传感器网络中部署的智能家居环境监测节点个数，η表示当前确定临时簇头节点的轮数，ξ_γ表示智能家居环境监测节点γ在最近的轮内担任临时簇头节点的轮数，f(ξ_γ)为设定的判断函数，若ξ_γ＝0，f(ξ_γ)＝1，若ξ_γ>0，f(ξ_γ)＝0；

成功当选为临时簇头节点的智能家居环境监测节点进一步竞选为簇头节点，若两个临时簇头节点的间距小于其中S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目，则该两个临时簇头节点互为邻居临时簇头节点，若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。

6.根据权利要求5所述的一种基于云计算的智能家居设备控制系统，其特征是，当所有真正的簇头节点被确定后，簇头节点按照下列公式设定簇半径：

<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>q</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <msqrt> <mrow> <mi>S</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>&amp;delta;</mi> </mrow> </msqrt> </mrow>

式中，R_i表示簇头节点i的簇半径，δ为确定的簇头节点的个数，Q_i表示簇头节点i的能量等级权重，q_i表示簇头节点i的距离等级权重，S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目；当时，Q_i＝0.8，当时，Q_i＝1，当时，Q_i＝1.2，其中E_i为簇头节点i的当前剩余能量；当时，q_i＝1.2，当时，q_i＝1，当时，q_i＝0.8，d_i为簇头节点i与基站之间的距离；

对于剩余的智能家居环境监测节点，若智能家居环境监测节点与簇头节点之间的距离小于该簇头节点的簇半径，将该簇头节点作为智能家居环境监测节点的备选簇头节点，智能家居环境监测节点从备选簇头节点选择节点度最小的作为自己的簇头节点。