CN109343151B - 一种实时的天气舒适度智能显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时的天气舒适度智能显示系统，包括：用于感应气象参数的气象感知子系统、连接该气象感知子系统的至少一处理终端、及一显示装置，所述处理终端接收气象感知子系统感应得到的气象参数，所述处理终端设有舒适度模型模块，气象参数送入舒适度模型模块进行加权运算，所述处理终端将获得的舒适度值输出给所述显示装置予以显示。

Description

一种实时的天气舒适度智能显示系统

技术领域

本发明涉及天气监测技术领域，具体涉及一种实时的天气舒适度智能显示系统。

背景技术

相关技术中，天气预报都只能够提供一个大区域的天气状况；工业或者家用的采集器只能采集众多天气信息中的一种或者两种，例如温度或湿度等，而且只通过简单的数字进行显示，例如温度多少度。到目前为止，在市场上尚未见到既能实时采集众多天气信息，又能通过丰富、直观的形式来反应当前天气状况和舒适度的天气智能监控装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种实时的天气舒适度智能显示系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种实时的天气舒适度智能显示系统，该装置包括：用于感应气象参数的气象感知子系统、连接该气象感知子系统的至少一处理终端、及一显示装置，所述处理终端接收气象感知子系统感应得到的气象参数，所述处理终端设有舒适度模型模块，气象参数送入舒适度模型模块进行加权运算，所述处理终端将获得的舒适度值输出给所述显示装置予以显示。

进一步地，所述处理终端还包括第一处理模块和第二处理模块，第一处理模块用于接收所述气象参数；所述第二处理模块用于控制所述显示装置。

优选地，所述显示装置包括音乐模块和显示器。

其中，气象感知子系统包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的监测区域的中心位置，四个中继节点设置于监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述监测区域内；传感器节点负责采集气象参数并将气象参数发送至其中一个中继节点，中继节点与汇聚节点直接通信，以将接收的气象参数单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所有气象参数并发送至处理终端。

优选地，所述传感器节点包括气象参数传感器，气象参数传感器包括风雨传感器、湿度传感器、光强传感器和温度传感器。

本发明的有益效果为：本发明可以随时了解当前的天气状况，并通过建立舒适度模型模块和显示装置综合对当前天气状况进行了生动、直观的反映，适用了不同环境和用户的需要。

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是本发明一个示例性实施例的一种实时的天气舒适度智能显示系统的结构连接框图；

图2是本发明一个示例性实施例的处理终端的结构连接框图。

附图标记：

气象感知子系统1、处理终端2、显示装置3、舒适度模型模块10、第一处理模块20、第二处理模块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，本实施例提供了一种实时的天气舒适度智能显示系统，该装置包括：用于感应气象参数的气象感知子系统1、连接该气象感知子系统1的至少一处理终端2、及一显示装置3，所述处理终端2接收气象感知子系统1感应得到的气象参数，所述处理终端2设有舒适度模型模块10，气象参数送入舒适度模型模块10进行加权运算，所述处理终端2将获得的舒适度值输出给所述显示装置3予以显示。

所述舒适度模型模块10是将任一种气象参数对应为不同等级的舒适度值，并将当时的各不同气象参数的舒适度值按照预先设定的权度进行加权运算。

例如，可以设置所述气象参数传感器包括风力传感器、湿度传感器、光强传感器和温度传感器，分别用于感应风力大小、湿度大小(是否下雨)、太阳光照强度、温度情况；例如针对风力大小，可以针对现有的12级风的风力传感器，将1-2级风对应为无风，3-5级风对应为小风，6-9级对应为中风，10级以上对应为大风；并将无风、小风、中风、大风等对应为整个舒适度模型模块10中的某个数值。然后可将各种气象参数对应的舒适度值进行加权运算后获得最终的舒适度程度值。

进一步地，所述处理终端2还包括第一处理模块20和第二处理模块30，第一处理模块20用于接收所述气象参数；所述第二处理模块30用于控制所述显示装置3。

在一个实施例中，所述显示装置3包括音乐模块和显示器。

其中，气象感知子系统1包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的监测区域的中心位置，四个中继节点设置于监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述监测区域内；传感器节点负责采集气象参数并将气象参数发送至其中一个中继节点，中继节点与汇聚节点直接通信，以将接收的气象参数单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所有气象参数并发送至处理终端2。

在一个实施例中，所述传感器节点包括气象参数传感器，气象参数传感器包括风雨传感器、湿度传感器、光强传感器和温度传感器。

本发明上述实施例可以随时了解当前的天气状况，并通过建立舒适度模型模块10和显示装置3综合对当前天气状况进行了生动、直观的反映，适用了不同环境和用户的需要。

在一个实施例中，将监测区域划分F个虚拟网格区域，且使得各中继节点在不同的虚拟网格区域内；将监测区域划分F个虚拟网格区域，且使得各中继节点在不同的虚拟网格区域内，网络初始化时，在中继节点所在的虚拟网格区域中选取中继节点作为簇头，并从每个不包含中继节点的虚拟网格区域中选取一个传感器节点作为簇头，各传感器节点选择距离最近的簇头加入簇；传感器节点采集的气象参数发送至对应的簇头，非中继节点的簇头将接收的气象参数发送至其中的一个中继节点。

在一种能够实现的方式中，从每个不包含中继节点的虚拟网格区域中选取一个传感器节点作为簇头，包括：

(1)计算虚拟网格区域的重心位置：

式中，M_b表示虚拟网格区域b的重心位置，x(t)表示所述虚拟网格区域b中第t个传感器节点所在位置的横坐标，y(t)为所述第t个传感器节点所在位置的纵坐标，其中以汇聚节点为坐标原点，n_b为所述虚拟网格区域b具有的传感器节点个数；

(2)计算虚拟网格区域内各传感器节点担任簇头的概率，并选择概率最大的传感器节点作为该虚拟网格区域的簇头；

设置所述概率的计算公式为：

式中，G_bt为虚拟网格区域b中第t个传感器节点担任簇头的概率，

为所述第t个传感器节点与重心位置M_b的距离，

为虚拟网格区域b中第p个传感器节点与重心位置M_b的距离；

为所述第t个传感器节点与中继节点的最小距离，

为所述第t个传感器节点与中继节点的最大距离，

为所述第p个传感器节点与中继节点的最小距离，

为所述第p个传感器节点与中继节点的最大距离，n_b为虚拟网格区域b中传感器节点个数，s₁、s₂为设定的权重系数且s₁>s₂。

本实施例提出了虚拟网格区域内各传感器节点担任簇头的概率的计算公式，该计算公式中，距离所在虚拟网格区域重心位置以及中继节点更近的传感器节点具有更大的概率担任该虚拟网格区域的簇头。本实施例从每个虚拟网格区域中选择概率最大的传感器节点作为簇头，一方面能够保证簇头尽量均匀地分布在整个监测区域内，另一方面能够提升分簇结果的全局最优性能，节省簇头收集和传输气象参数的能量消耗，提高簇头进行气象参数收集工作的稳定性。

在一种能够实现的方式中，传感器节点对应的簇头为中继节点时，传感器节点根据与该中继节点的距离的远近选择合适的路由形式将气象参数发送至中继节点，具体为：

传感器节点根据当前剩余能量设定其距离阈值：

式中，V_i(t)为传感器节点i在第t个周期设定的距离阈值，

为传感器节点i可调节的最大通信距离，

为传感器节点i可调节的最小通信距离，U_i为传感器节点i的当前剩余能量，U_i0为传感器节点6的初始能量，U_min为预设的最小能量值，Q为预设的调节因子，Q的取值范围为[0.85,0.95]。

若与中继节点的距离不超过设定的距离阈值，则直接将采集的气象参数发送至该中继节点，否则在其所在簇内选择一个传感器节点作为下一跳节点，将采集的气象参数发送至该下一跳节点。

本实施例中，在中继节点作为簇头时，簇内的传感器节点根据与该中继节点的距离的远近选择合适的路由形式将气象参数发送至中继节点，有利于较优化地节省传感器节点传输气象参数的能量成本。本实施例进一步根据传感器节点的当前剩余能量设定了距离阈值的设定公式，传感器节点若与中继节点的距离超过设定的距离阈值，则采取中继路由的方式将气象参数传输至中继节点，有利于降低传感器节点消耗能量的速率，避免传感器节点快速失效，有效延长了传感器节点的工作周期。

在一种能够实现的方式中，非中继节点的簇头与距离最近的中继节点为单跳距离时，直接将气象参数发送至该距离最近的中继节点，否则选择距离最近的簇头作为下一跳节点。

在一种能够实现的方式中，传感器节点在其所在簇内选择一个传感器节点作为下一跳节点，具体为：设选择下一跳节点的传感器节点为始发节点，始发节点在其所在簇内的传感器节点中，选择与其距离不超过设定的距离阈值的传感器节点作为备选节点，并计算备选节点的权值，选择权值最大的备选节点作为下一跳节点；

其中，设定权值的计算公式为：

式中，L_j表示备选节点j的权值，C_jo为备选节点j与对应中继节点即簇头的距离，C_jb为备选节点j与其第b个邻居节点的距离，n_j为备选节点j的邻居节点的个数，邻居节点即为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，C_ko为第k个备选节点与对应中继节点即簇头的距离，C_ka为所述第k个备选节点与其第a个邻居节点的距离，n_k所述第k个备选节点的邻居节点的个数，d为备选节点的个数。

本实施例始发节点在其所在簇内的传感器节点中，选择与其距离不超过设定的距离阈值的传感器节点作为备选节点，有利于降低传感器节点消耗能量的速率，其中创新性地设定了权值的计算公式，并在备选节点中，选择权值最大的备选节点作为下一跳节点，有利于节省气象参数传输至下一跳节点的能耗，进一步节省系统在气象参数收集方面的成本。

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 (4)

1.一种实时的天气舒适度智能显示系统，其特征是，包括：用于感应气象参数的气象感知子系统、连接该气象感知子系统的至少一处理终端、及一显示装置，所述处理终端接收气象感知子系统感应得到的气象参数，所述处理终端设有舒适度模型模块，气象参数送入舒适度模型模块进行加权运算，所述处理终端将获得的舒适度值输出给所述显示装置予以显示；气象感知子系统包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的监测区域的中心位置，四个中继节点设置于监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述监测区域内；将监测区域划分F个虚拟网格区域，且使得各中继节点在不同的虚拟网格区域内，网络初始化时，在中继节点所在的虚拟网格区域中选取中继节点作为簇头，并从每个不包含中继节点的虚拟网格区域中选取一个传感器节点作为簇头，各传感器节点选择距离最近的簇头加入簇；传感器节点采集的气象参数发送至对应的簇头，非中继节点的簇头将接收的气象参数发送至其中的一个中继节点；中继节点与汇聚节点直接通信，以将接收的气象参数单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所有气象参数并发送至处理终端；从每个不包含中继节点的虚拟网格区域中选取一个传感器节点作为簇头，包括：

(1)计算虚拟网格区域的重心位置：

式中，M_b表示虚拟网格区域b的重心位置，x(t)表示所述虚拟网格区域b中第t个传感器节点所在位置的横坐标，y(t)为所述第t个传感器节点所在位置的纵坐标，其中以汇聚节点为坐标原点，n_b为所述虚拟网格区域b具有的传感器节点个数；

(2)计算虚拟网格区域内各传感器节点担任簇头的概率，并选择概率最大的传感器节点作为该虚拟网格区域的簇头；

设置所述概率的计算公式为：

式中，G_bt为虚拟网格区域b中第t个传感器节点担任簇头的概率，

为所述第t个传感器节点与重心位置M_b的距离，

为虚拟网格区域b中第p个传感器节点与重心位置M_b的距离；

为所述第t个传感器节点与中继节点的最小距离，

为所述第t个传感器节点与中继节点的最大距离，

为所述第p个传感器节点与中继节点的最小距离，

为所述第p个传感器节点与中继节点的最大距离，n_b为虚拟网格区域b中传感器节点个数，s₁、s₂为设定的权重系数且s₁>s₂。

2.根据权利要求1所述的一种实时的天气舒适度智能显示系统，其特征是，所述处理终端还包括第一处理模块和第二处理模块，第一处理模块用于接收所述气象参数；所述第二处理模块用于控制所述显示装置。

3.根据权利要求2所述的一种实时的天气舒适度智能显示系统，其特征是，所述显示装置包括音乐模块和显示器。

4.根据权利要求1所述的一种实时的天气舒适度智能显示系统，其特征是，所述传感器节点包括气象参数传感器，气象参数传感器包括风雨传感器、湿度传感器、光强传感器和温度传感器。

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