CN108881866A - 楼宇环境智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了楼宇环境智能管理系统，包括远程管理终端和各楼宇管理子系统，所述远程管理终端通过无线网关与各楼宇管理子系统进行一对多的双向无线通信；所述远程管理终端包括相连接的云服务器和中央监控器，所述云服务器与无线网关连接。

Description

楼宇环境智能管理系统

技术领域

本发明创造涉及楼宇管控领域，具体涉及楼宇环境智能管理系统。

背景技术

相关技术中的的楼宇管理模式中，各个系统分散设立，各自为政，系统间缺乏通信和联动，管理结构混乱，自动化程度低，响应不及时，人力成本高，能源浪费严重。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供楼宇环境智能管理系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

楼宇环境智能管理系统，包括远程管理终端和各楼宇管理子系统，所述远程管理终端通过无线网关与各楼宇管理子系统进行一对多的双向无线通信；所述远程管理终端包括相连接的云服务器和中央监控器，所述云服务器与无线网关连接。

所述的楼宇管理子系统包括监控图像采集子系统、环境数据采集子系统。

优选地，所述环境数据采集子系统包括部署于待监测区域的多个传感器节点，还包括汇聚节点，传感器节点采集所监测位置的环境数据，由汇聚节点汇聚各传感器节点的环境数据并发送至远程管理终端。

优选地，所述监控图像采集子系统包括图像数据采集模块、图像预处理及加密模块、图像传送模块，云服务器包括图像解密模块；所述图像预处理及加密模块与图像传送模块的接收端连接，所述图像解密模块与图像传送模块的传送端无线连接。

优选地，所述图像数据采集模块用于通过已校准的摄像机对楼宇监控图像数据进行摄像采集，所述已校准的摄像机为已经进行标定处理的摄像机。

本发明创造的有益效果：各楼宇管理子系统分别采集楼宇中的相关实时数据，并传送给远程管理终端中的无线网关，无线网关再通过云服务器传送给中央监控器，能实现对人员进出的远程监管与记录，实现对光照的智能调节，且能实现消防、安防的报警，更加人性化和智能化。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，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是本发明一个示例性实施例的楼宇环境智能管理系统的结构示意图；

图2是本发明一个示例性实施例的监控图像采集子系统的结构示意图。

附图标记：

远程管理终端1、楼宇管理子系统2、无线网关3、云服务器11、中央监控器12、无线网关13、图像数据采集模块21、图像预处理及加密模块22、图像传送模块23。

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，本实施例的楼宇环境智能管理系统，包括远程管理终端1和各楼宇管理子系统2，所述远程管理终端1通过无线网关3与各楼宇管理子系统2进行一对多的双向无线通信；所述远程管理终端1包括相连接的云服务器11和中央监控器12，所述云服务器11与无线网关3连接。

在一种能够实现的方式中，所述的楼宇管理子系统2包括监控图像采集子系统、环境数据采集子系统。

在一种能够实现的方式中，所述环境数据采集子系统包括部署于待监测区域的多个传感器节点，还包括汇聚节点，传感器节点采集所监测位置的环境数据，由汇聚节点汇聚各传感器节点的环境数据并发送至远程管理终端1。

本发明上述实施例中，各楼宇管理子系统2分别采集楼宇中的相关实时数据，并传送给远程管理终端1中的无线网关3，无线网关3再通过云服务器11传送给中央监控器12进行监控，能实现对人员进出的远程监管与记录，实现对光照的智能调节，且能实现消防、安防的报警，更加人性化和智能化。

在一种能够实现的方式中，所述监控图像采集子系统包括图像数据采集模块21、图像预处理及加密模块22、图像传送模块23，云服务器11包括图像解密模块；所述图像预处理及加密模块22与图像传送模块23的接收端连接，所述图像解密模块与图像传送模块23的传送端无线连接。

所述图像数据采集模块21用于通过已校准的摄像机对楼宇监控图像数据进行摄像采集，所述已校准的摄像机为已经进行标定处理的摄像机，摄像机的标定包括：

(1)采用国际象棋棋盘作为摄像机标定的参考图；

(2)采用摄像机对国际象棋棋盘进行图像采集，以得到棋盘图像，采集的时候尽量让棋盘占据尽可能多的画面，采集的棋盘图像的数量大于等于10；

(3)输入棋盘方格尺寸大小，设定棋盘角点搜索窗口方格大小，窗口方格小于棋盘方格大小，提取棋盘图像中棋盘上所有方格的角点；

(4)采用matlab标定工具箱对摄像机进行标定，根据取得的角点，运行程序得到摄像机的参数，完成标定。

本优选实施例通过已校准的摄像机对楼宇监控图像数据进行摄像采集，能够更准确地获取楼宇监控图像数据，从而进一步提高楼宇监控的精度。

在一种能够实现的方式中，网络初始化后，传感器节点根据汇聚节点广播的分簇消息先选举出簇头节点并分簇；簇头节点负责收集簇内传感器节点采集的环境数据，并将收集的环境数据传输至汇聚节点。

本发明上述实施例中，各楼宇管理子系统分别采集楼宇中的相关实时数据，并传送给远程管理终端中的无线网关，无线网关再通过云服务器传送给中央监控器，能实现对人员进出的远程监管与记录，实现对光照的智能调节，且能实现消防、安防的报警，更加人性化和智能化。

在一种实施方式中，选举出簇头节点的方法为，为所有传感器节点选取一个0到1之间的随机数，如果这个随机数小于预先设定的一个门限值，则该传感器节点被选为簇头节点，如果选举出来的两个簇头节点距离较近，则其中剩余能量高的传感器节点会作为簇头节点。

在其他实施方式中，还可以通过其他选举簇头节点的方法进行簇头节点选举和分簇。本实施例对具体的分簇方法不作限定。

在一个实施例中，分簇完成后，簇头节点获取到簇内传感器节点的最大剩余能量Z_max0、最小剩余能量Z_min0，根据下列的权级划分公式为自己及簇内各传感器节点分配权级，并按照设定的周期及时更新自己与簇内各传感器节点的权级信息，若簇头节点的当前权级低于簇内传感器节点的平均权级，则在簇内最大权级的传感器节点中选择距离自身最近的传感器节点作为新簇头节点，以实现簇头节点轮换：

式中，P_i为传感器节点i的权级，x为设定权级数；int为取整函数，表示对进行取整运算。

本实施例以能量为依据，设定了权级划分公式，并根据权级划分公式对各传感器节点进行权级分配；本实施例规定簇头节点在当前权级低于簇内传感器节点的平均权级时进行簇头节点轮换，有利于均衡分簇内各传感器节点的能量，避免簇头节点因能量快速消耗而失效，为楼宇环境智能管理系统稳定运行奠定良好基础。

在一个实施例中，簇内传感器节点以簇头节点为根节点，并根据权级划分成多个子簇，簇内传感器节点随着权级信息的更新而重新划分子簇；其中每个子簇内的传感器节点的权级相同；对于每个子簇，若子簇内的传感器节点满足下列公式，则作为子根节点，直接与簇头节点进行通信，而每个非子根节点在比它权级高一级的子簇内的子根节点中选择下一跳节点：

或者

式中，S_io为传感器节点i与簇头节点的距离，Ω_i表示传感器节点i的邻居节点集，S_jo为传感器节点i的邻居节点集中的传感器节点j与簇头节点的距离；Ψ_i表示传感器节点i所在的子簇，S_eo为传感器节点i所在的子簇中的传感器节点e到簇头节点的距离。

本实施例设定了簇内传感器节点到对应簇头节点的通信机制，该通信机制中，根据权级划分成多个子簇，并在每个子簇内确定与簇头节点直接通信的子根节点，而每个非子根节点在比它权级高一级的子簇内的子根节点中选择下一跳节点。

本实施例通过设置子根节点的当选条件并限制环境数据转发的跳数，有利于尽可能降低环境数据传输的能耗，通过限定下一跳节点始终是权级高一级的传感器节点，能够降低簇内低能量传感器节点的能耗，使得网络的负载能够被分担到簇内高能量的传感器节点上，均衡了网络中的能量消耗，有助于延长无线传感器网络的生命周期，提高楼宇环境智能管理系统的稳定性。

在一个实施例中，非子根节点将比它权级高一级的子簇内的各子根节点作为备选节点，构建备选节点列表，非子根节点按照下列公式计算各备选节点的优势值，将备选节点列表中的各备选节点按照优势值由大到小的顺序进行排序：

式中，Y_ab为非子根节点a的备选节点b的优势值，S_ab为非子根节点a与所述备选节点b的距离，S_bo为所述备选节点b与对应簇头节点的距离，w为簇距离，h₁、h₂为设定的权重系数，且满足h₁+h₂＝1；

非子根节点在选择下一跳节点时，在备选节点列表中选择排序最前的备选节点作为下一跳节点。

其中，非子根节点的备选节点列表随着权级信息的更新而更新。

本实施例基于备选节点的相对位置设定了优势值的计算公式，并根据备选节点的优势值大小对备选节点列表中的各备选节点进行排序。本实施例只需要进行一次的优势值计算，在后续备选节点列表的更新中只需要删除不符合权级条件的备选节点或者增加新的备选节点，提高了下一跳节点的选择效率，优化了无线传感器网络的性能。非子根节点在选择下一跳节点时，在备选节点列表中选择排序最前的备选节点作为下一跳节点，有利于节省环境数据转发的能耗，提高环境数据转发的可靠性。

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.楼宇环境智能管理系统，其特征是，包括远程管理终端和各楼宇管理子系统，所述远程管理终端通过无线网关与各楼宇管理子系统进行一对多的双向无线通信；所述远程管理终端包括相连接的云服务器和中央监控器，所述云服务器与无线网关连接。

2.根据权利要求1所述的楼宇环境智能管理系统，其特征是，所述的楼宇管理子系统包括监控图像采集子系统、环境数据采集子系统。

3.根据权利要求2所述的楼宇环境智能管理系统，其特征是，所述环境数据采集子系统包括部署于待监测区域的多个传感器节点，还包括汇聚节点，传感器节点采集所监测位置的环境数据，由汇聚节点汇聚各传感器节点的环境数据并发送至远程管理终端；网络初始化后，传感器节点根据汇聚节点广播的分簇消息先选举出簇头节点并分簇；簇头节点负责收集簇内传感器节点采集的环境数据，并将收集的环境数据传输至汇聚节点。

4.根据权利要求2所述的楼宇环境智能管理系统，其特征是，所述监控图像采集子系统包括图像数据采集模块、图像预处理及加密模块、图像传送模块，云服务器包括图像解密模块；所述图像预处理及加密模块与图像传送模块的接收端连接，所述图像解密模块与图像传送模块的传送端无线连接。

5.根据权利要求4所述的楼宇环境智能管理系统，其特征是，所述图像数据采集模块用于通过已校准的摄像机对楼宇监控图像数据进行摄像采集，所述已校准的摄像机为已经进行标定处理的摄像机。

6.根据权利要求3所述的楼宇环境智能管理系统，其特征是，分簇完成后，簇头节点获取到簇内传感器节点的最大剩余能量Z_max0、最小剩余能量Z_min0，根据下列的权级划分公式为自己及簇内各传感器节点分配权级，并按照设定的周期及时更新自己与簇内各传感器节点的权级信息，若簇头节点的当前权级低于簇内传感器节点的平均权级，则在簇内最大权级的传感器节点中选择距离自身最近的传感器节点作为新簇头节点，以实现簇头节点轮换：

式中，P_i为传感器节点i的权级，x为设定权级数；int为取整函数，表示对进行取整运算。