CN109495359A - 一种有效的智能家居控制系统 - Google Patents

Abstract

一种有效的智能家居控制系统，包括室内环境监测模块、智能家居监控平台、智能家居设备和远程用户端，所述室内环境监测模块用于对家居环境进行监测并通过无线传感器网络将监测所得的数据发送至智能家居监控平台，所述智能家居监控平台根据接收到的数据判断当前的家居环境状态，从而控制智能家居设备进行相应的调整，远程用户端用于实时向用户显示当前的家居环境状态。本发明有益效果为：通过部署在智能家居监测区域内的传感器节点实时感知、获取家居环境数据，并以分簇路由的方式将所述环境数据传输至智能家居监控平台进行处理和分析，从而控制智能家居设备进行相应的操作，实现了对智能家居的实时监测和远程控制。

Description

一种有效的智能家居控制系统

技术领域

本发明创造涉及智能家居领域，具体涉及一种有效的智能家居控制系统。

背景技术

随着社会经济水平的发展，人们的生活开始追求个性化、自动化，对家居环境的要求也越来越高，实现家庭信息化、网络化是当今智能家居系统发展的新趋势，智能家居系统能够为人类提供更加轻松、有序、高效的现代化生活方式，是未来居住模式的必然发展趋势。随着信息技术的发展，无线传感器也得到了相应的发展，无线传感器通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，因而具有灵活、便捷、快速等特点，将无线传感器和智能家居相结合，能够有效的实现智能家居的智能化和网络化。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种有效的智能家居控制系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种有效的智能家居控制系统，包括室内环境监测模块、智能家居监控平台、智能家居设备和远程用户端，所述室内环境监测模块由部署在智能家居监测区域内的传感器节点组成，用于对室内环境进行监测并通过传感器节点构成的无线传感器网络将监测所得的室内环境数据发送至智能家居监控平台，所述智能家居监控平台包括数据处理单元和智能家居控制单元，所述数据处理单元用于对室内环境数据进行处理，判断当前的室内环境状态，所述智能家居控制单元用于根据当前的室内环境状态控制智能家居设备的开启和关闭，所述远程用户端安装有智能家居APP，用于实时向用户显示当前的室内环境状态和智能家居设备的工作状态。

本发明创造的有益效果：通过部署在智能家居监测区域内的传感器节点实时感知、获取家居环境数据，并以分簇路由的方式将所述环境数据传输至智能家居监控平台进行处理和分析，从而控制智能家居设备进行相应的操作，实现了对智能家居的实时监测和远程控制。

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是本发明结构示意图；

附图标记：

室内环境监测模块1；智能家居监控平台2；智能家居设备3；远程用户端4；数据处理单元21；智能家居控制单元22。

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，本实施例的一种有效的智能家居控制系统，包括室内环境监测模块1、智能家居监控平台2、智能家居设备3和远程用户端4，所述室内环境监测模块1由部署在智能家居监测区域内的传感器节点组成，用于对室内环境进行监测并通过传感器节点构成的无线传感器网络将监测所得的室内环境数据发送至智能家居监控平台2，所述智能家居监控平台2包括数据处理单元21和智能家居控制单元22，所述数据处理单元21用于对室内环境数据进行处理，判断当前的室内环境状态，所述智能家居控制单元22用于根据当前的室内环境状态控制智能家居设备的开启和关闭，所述远程用户端4安装有智能家居APP，用于实时向用户显示当前的室内环境状态和智能家居设备的工作状态。

优选地，所述室内环境监测模块1的传感器节点包括可自动充电的传感器节点和普通传感器节点。

本优选实施例通过部署在智能家居监测区域内的传感器节点实时感知、获取家居环境数据，并以分簇路由的方式将所述环境数据传输至智能家居监控平台进行处理和分析，从而控制智能家居设备进行相应的操作，实现了对智能家居的实时监测和远程控制。

优选地，所述室内环境监测模块1采用一种基于权值的分簇路由算法将无线传感器网络划分为许多簇，在簇形成时，依概率在无线传感器网络中选取部分传感器节点成为候选簇头，从候选簇头内选取主要簇头，具体为：

(1)对候选簇头竞争半径内的各个候选簇头进行权值计算，设候选簇头CH_i对应的权值为当候选簇头CH_i为可自动充电的传感器节点时，则的计算公式为：

式中，表示候选簇头CH_i的能量值，表示候选簇头CH_i的初始能量值，表示候选簇头CH_i在下一个能量采集周期内获得的能量，表示候选簇头CH_i的节点密度，M_max表示网络中的最大节点密度；

当候选簇头CH_i为普通传感器节点时，则的计算公式为：

式中，表示候选簇头CH_i的能量值，表示候选簇头CH_i的初始能量值，表示候选簇头CH_i的节点密度，M_max表示网络中的最大节点密度；

(2)选取候选簇头竞争半径内权值最大的候选簇头为簇头。

本优选实施例在簇首选举时分别定义了可自动充电的传感器节点和普通传感器节点竞选簇头时的权重计算方法，增加了可自动充电的传感器节点竞选簇头的机会，即增加了簇头的使用周期；此外，本优选实施例定义的传感器节点的竞选簇头的权重的计算方法，使得在节点密集的区域的传感器节点有更大的权重成为簇头，从而有效的提高了网络能效。

优选地，当簇头选举完成后，对各个簇内的传感器节点数进行限制，设Sj为簇头，则其簇内的传感器节点数目不超过阈值，则的计算公式为：

式中，d_max和d_min分别表示各个簇头到基站距离的最大值和最小值，表示簇头S_j到基站的距离，c表示调节参数，T₀表示设置的簇内传感器节点数目的初始值。

本优选实施例根据簇首距离基站的距离动态调整其簇内的节点数，能够有效的避免因节点密度不均导致的靠近基站的簇首负担加重的缺陷，从而延长了网络的生命周期。

优选地，当主簇头选取完成之后进入成簇阶段，在成簇阶段引入了权值函数，设非簇头节点x加入簇头S_j的权值函数为非簇头节点选取使得权值函数最大的簇头加入，的表达式为：

式中，表示簇头S_j对应的簇内的传感器节点数目的阈值，表示簇头S_j对应的簇内当前的实际传感器节点数目，表示簇头S_j的当前能量值，表示簇头S_j的初始能量值，表示非簇头节点x和簇头S_j之间的通信能耗，TE_x(max)表示非簇头节点x的最大通信能耗，表示簇头S_j和基站之间的通信能耗，TE_s(max)表示各簇头和基站sink之间的最大通信能耗，表示非簇头节点x到簇头S_j的距离，表示非簇头节点x到各个簇头的平均距离值。

本优选实施例在非簇头节点选择簇头加入时，综合考虑了簇头节点的剩余能量、簇头和非簇头节点之间的距离和通信能耗、簇头和基站之间的通信能耗、以及簇内的传感器节点数目，从而保证了整个网络的负载均衡，并且使得簇内的传感器节点数目相对比较均匀。

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 (5)

1.一种有效的智能家居控制系统，其特征是，包括室内环境监测模块、智能家居监控平台、智能家居设备和远程用户端，所述室内环境监测模块由部署在智能家居监测区域内的传感器节点组成，用于对室内环境进行监测并通过传感器节点构成的无线传感器网络将监测所得的室内环境数据发送至智能家居监控平台，所述智能家居监控平台包括数据处理单元和智能家居控制单元，所述数据处理单元用于对室内环境数据进行处理，判断当前的室内环境状态，所述智能家居控制单元用于根据当前的室内环境状态控制智能家居设备的开启和关闭，所述远程用户端安装有智能家居APP，用于实时向用户显示当前的室内环境状态和智能家居设备的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种有效的智能家居控制系统，其特征是，所述室内环境监测模块的传感器节点包括可自动充电的传感器节点和普通传感器节点。

3.根据权利要求2所述的一种有效的智能家居控制系统，其特征是，所述室内环境监测模块采用一种基于权值的分簇路由算法将无线传感器网络划分为许多簇，在簇形成时，依概率在无线传感器网络中选取部分传感器节点成为候选簇头，从候选簇头内选取主要簇头，具体包括：

(1)对候选簇头竞争半径内的各个候选簇头进行权值计算，设候选簇头CH_i对应的权值为当候选簇头CH_i为可自动充电的传感器节点时，则的计算公式为：

式中，表示候选簇头CH_i的能量值，表示候选簇头CH_i的初始能量值，表示候选簇头CH_i在下一个能量采集周期内获得的能量值，表示候选簇头CH_i的节点密度，M_max表示网络中的最大节点密度；

当候选簇头CH_i为普通传感器节点时，则的计算公式为：

式中，表示候选簇头CH_i的能量值，表示候选簇头CH_i的初始能量值，表示候选簇头CH_i的节点密度，M_max表示网络中的最大节点密度；

(2)选取候选簇头竞争半径内权值最大的候选簇头为簇头。

4.根据权利要求3所述的一种有效的智能家居控制系统，其特征是，当簇头选举完成后，对各个簇内的传感器节点数进行限制，设S_j为簇头，则其簇内的传感器节点数目不超过阈值 的表达式为：

式中，d_max和d_min分别表示各个簇头到基站距离的最大值和最小值，表示簇头节点S_j到基站的距离，c表示调节参数，T₀表示设置的簇内传感器节点数目的初始值。

5.根据权利要求4所述的一种有效的智能家居控制系统，其特征是，当主簇头选取完成之后进入成簇阶段，在成簇阶段引入了权值函数，设非簇头节点x加入簇头S_j的权值函数为非簇头节点选取使得权值函数最大的簇头加入，的表达式为：

式中，表示簇头S_j对应的簇内的传感器节点数目的阈值，表示簇头S_j对应的簇内当前的实际传感器节点数目，表示簇头S_j的能量值，表示簇头S_j的初始能量值，表示非簇头节点x和簇头S_j之间的通信能耗，TE_x(max)表示非簇头节点x的最大通信能耗，表示簇头S_j和基站之间的通信能耗，TE_s(max)表示各簇头和基站sink之间的最大通信能耗，表示非簇头节点x到簇头S_j的距离，表示非簇头节点x到各个簇头的平均距离值。