CN111025927B - 一种智慧家庭计算机交互装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智慧家庭领域，提供了一种智慧家庭计算机交互装置，包括环境监测模块、家庭服务器、电气控制模块、环境调节设备和人机交互模块，其中，所述环境监测模块用于室内环境的实时监测并将环境监测数据发送至所述家庭服务器；所述家庭服务器对接收的环境监测数据进行处理和分析，在环境监测数据不满足预设条件时，向所述电气控制模块发送调控指令，以由所述电气控制模块根据所述调控指令控制相应的环境调节设备；所述人机交互模块与所述家庭服务器连接，所述预设条件由所述人机交互模块进行设置并传送至所述家庭服务器。本发明实现了室内环境的智能监测，并根据实际的监测数据进行室内环境的智能自动调控。

Description

一种智慧家庭计算机交互装置
技术领域
本发明涉及智慧家庭领域，具体涉及一种智慧家庭计算机交互装置。
背景技术
随着环境的污染，人们越来越重视环境质量，通常在家里配置如净化器等环境调节设备。然而，现有技术中，人们进行室内环境调节时，通常根据自己对室内环境质量的主观判断手动调节各环境调节设备，调节效率过低且很繁琐，影响用户体验。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智慧家庭计算机交互装置。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明提供了一种智慧家庭计算机交互装置，该装置包括环境监测模块、家庭服务器、电气控制模块、环境调节设备和人机交互模块，其中，
所述环境监测模块用于室内环境的实时监测并将环境监测数据发送至所述家庭服务器；
所述家庭服务器对接收的环境监测数据进行处理和分析，在环境监测数据不满足预设条件时，向所述电气控制模块发送调控指令，以由所述电气控制模块根据所述调控指令控制相应的环境调节设备；
所述人机交互模块与所述家庭服务器连接，所述预设条件由所述人机交互模块进行设置并传送至所述家庭服务器。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互模块包括人机交互屏，所述人机交互屏上设有用于录入或者更改所述预设条件的参数设置模块。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互屏还设有与所述电气控制模块通信的手动选择模块，所述手动选择模块根据接收的调控信息向所述电气控制模块发送对应的调控指令，以由所述电气控制模块根据所述调控指令控制相应的环境调节设备。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互模块还包括与各预设的移动终端建立通信连接的通信模块。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互模块还包括控制所述环境监测模块、家庭服务器、电气控制模块的装置总开关。
在一种能够实现的方式中，所述环境监测模块包括汇聚节点和多个部署于室内环境监测区域内的传感器节点，所述传感器节点用于采集所监测区域的环境监测数据，所述汇聚节点用于汇总各传感器节点的环境监测数据，并传送至所述家庭服务器。
本发明的有益效果为：本发明实现了室内环境的智能监测，并根据实际的监测数据进行室内环境的智能自动调控，调节效率高，且用户可以通过人机交互模块与装置其他相关的模块进行信息交互，提高了用户体验。
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智慧家庭计算机交互装置的结构连接示意图；
附图标记：
环境监测模块1、家庭服务器2、电气控制模块3、环境调节设备4、人机交互模块5。
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，本实施例提供的一种智慧家庭计算机交互装置包括环境监测模块1、家庭服务器2、电气控制模块3、环境调节设备4和人机交互模块5，其中，
所述环境监测模块1用于室内环境的实时监测并将环境监测数据发送至所述家庭服务器2；
所述家庭服务器2对接收的环境监测数据进行处理和分析，在环境监测数据不满足预设条件时，向所述电气控制模块3发送调控指令，以由所述电气控制模块3根据所述调控指令控制相应的环境调节设备4；
所述人机交互模块5与所述家庭服务器2连接，所述预设条件由所述人机交互模块5进行设置并传送至所述家庭服务器2。
其中，所述的预设条件可以为环境监测数据需要在预设的数据阈值范围内，或者环境监测数据需要为预设的数据阈值，本实施例对此不作限定。
进一步地，在环境监测数据不满足预设条件时，所述电气控制模块3根据所述调控指令控制相应的环境调节设备4工作，当所述家庭服务器2再接收到对应的环境监测数据时，若此时的环境监测数据已满足该相应的预设条件，所述家庭服务器2向所述电气控制模块3发送指令以关闭相应的环境调节设备4。
本发明上述实施例实现了室内环境的智能监测，并根据实际的监测数据进行室内环境的智能自动调控，调节效率高，且用户可以通过人机交互模块5与装置其他相关的模块进行信息交互，提高了用户体验。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互模块5包括人机交互屏，所述人机交互屏上设有用于录入或者更改所述预设条件的参数设置模块。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互屏还设有与所述电气控制模块3通信的手动选择模块，所述手动选择模块根据接收的调控信息向所述电气控制模块3发送对应的调控指令，以由所述电气控制模块3根据所述调控指令控制相应的环境调节设备4。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互模块5还包括与各预设的移动终端建立通信连接的通信模块。
在一种能够实现的方式中，所述人机交互模块5还包括控制所述环境监测模块1、家庭服务器2、电气控制模块3的装置总开关。通过装置总开关可以控制所述环境监测模块1、家庭服务器2、电气控制模块3的工作状态。
在一种能够实现的方式中，所述环境监测模块1包括汇聚节点和多个部署于室内环境监测区域内的传感器节点，所述传感器节点用于采集所监测区域的环境监测数据，所述汇聚节点用于汇总各传感器节点的环境监测数据，并传送至所述家庭服务器2。
其中，所述传感器节点包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器和二氧化碳传感器中的一种或多种。温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、二氧化碳传感器分别用于监测室内的温度、湿度、PM2.5和二氧化碳浓度。
在一种能够实施的方式中，传感器节点与汇聚节点的距离未超过设定的距离阈值时，传感器节点直接与汇聚节点通信；传感器节点与汇聚节点的距离超过设定的距离阈值时，传感器节点在其通信范围内的其他传感器节点中选择下一跳节点，并与该下一跳节点通信。
其中，设传感器节点的最大通信距离为Dmax，所述距离阈值按照下列公式进行设定：
Figure BDA0002332022550000031
式中，DT表示所述距离阈值，ω(Dmax)为与汇聚节点的距离小于Dmax的传感器节点的数量，Da,o为第a个与汇聚节点的距离小于Dmax的传感器节点和汇聚节点之间的距离；mida＝1,...,ω(Dmax)Da,o为从各个与汇聚节点的距离小于Dmax的传感器节点与汇聚节点之间的距离中确定的距离中值。
本实施例根据上述公式进行距离阈值的设定，相对于主观确定的方式更为科学，能够避免所有与汇聚节点的距离小于Dmax的传感器节点皆与汇聚节点通信，且能够使得传感器节点能够以合理的发射功率进行工作，从整体上有利于提高无线传感器网络的稳定性。
在一种能够实现的方式中，传感器节点在其通信范围内的其他传感器节点中选择下一跳节点，包括：
(1)传感器节点将通信范围内相对于其距离汇聚节点更近的传感器节点作为备选节点，若传感器节点与其最近的备选节点的距离小于预设标准距离Ds，所述传感器节点直接选择所述与其最近的备选节点作为下一跳节点；
(2)若不存在与传感器节点的距离小于预设标准距离Ds的备选节点，所述传感器节点向各备选节点发送协助信息，所述备选节点接收到所述协助信息后进行反馈，反馈信息包括备选节点的覆盖能力值，所述传感器节点选择覆盖能力值最小的备选节点作为下一跳节点；
所述覆盖能力值的计算公式为：
Figure BDA0002332022550000041
式中，Qi表示备选节点i的覆盖能力值，Di,j为备选节点i与其通信范围内的第j个传感器节点的距离，mi为备选节点i通信范围内的传感器节点的数量，n(Di,j<Ds,j＝1,...,mi)为备选节点i通信范围内与其距离小于所述预设标准距离Ds的传感器节点数量。
本实施例提出了下一跳节点的选择机制，该机制中，若传感器节点与其最近的备选节点的距离小于预设标准距离Ds，所述传感器节点直接选择所述与其最近的备选节点作为下一跳节点，否则选择覆盖能力值最小的备选节点作为下一跳节点。通过该机制，能够尽量避免备选节点被附近的传感器节点皆选为下一跳节点，有利于进一步平衡各下一跳节点的负载，提升无线传感器网络的负载均衡性，从而为保障环境监测数据的稳定传输奠定良好的基础。
在一种能够实现的方式中，传感器节点定期向其下一跳节点发送信任监督信号，所述下一跳节点接收到所述信任监督信号时，向该传感器节点进行反馈，反馈信息包括下一跳节点的剩余能量、可用内存、初始内存以及在上一个周期内接收的该传感器节点的数据包的数量，所述传感器节点根据该反馈信息评测该下一跳节点的可靠度，当该可靠度低于预设可靠度阈值时，该传感器节点重新在其他备选节点中选择下一跳节点，所述可靠度的计算公式为：
Figure BDA0002332022550000042
式中，βk表示下一跳节点k的可靠度，E(k)为下一跳节点k的剩余能量，E(T)为预设的下一跳节点能量阈值，U(k)为下一跳节点k的可用内存，U(k)0为下一跳节点k的初始内存，c(k)为下一跳节点k在上一个周期内接收的该传感器节点的数据包的数量，c为该传感器节点在上一个周期内向下一跳节点k发送的数据包的数量，A1、A2、A3皆为设定的权重系数，且A1+A2+A3＝1。
本优选实施例对下一跳节点的可靠度进行周期性地评测，从而动态更新下一跳节点，实现了无线传感器网络的通信链路的动态维护和更新，从而能够适应无线传感器网络的实时变化，保障了数据通信传输的可靠性。其中创新性地根据下一跳节点的能量、可用内存以及数据包的接收情况定义了可靠度的计算公式，能够使得下一跳节点的更新更具科学性。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理设备、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
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)

1.一种智慧家庭计算机交互装置，其特征是，包括环境监测模块、家庭服务器、电气控制模块、环境调节设备和人机交互模块，其中，
所述环境监测模块用于室内环境的实时监测并将环境监测数据发送至所述家庭服务器；
所述家庭服务器对接收的环境监测数据进行处理和分析，在环境监测数据不满足预设条件时，向所述电气控制模块发送调控指令，以由所述电气控制模块根据所述调控指令控制相应的环境调节设备；
所述人机交互模块与所述家庭服务器连接，所述预设条件由所述人机交互模块进行设置并传送至所述家庭服务器；
所述环境监测模块包括汇聚节点和多个部署于室内环境监测区域内的传感器节点，所述传感器节点用于采集所监测区域的环境监测数据，所述汇聚节点用于汇总各传感器节点的环境监测数据，并传送至所述家庭服务器；传感器节点与汇聚节点的距离未超过设定的距离阈值时，传感器节点直接与汇聚节点通信；传感器节点与汇聚节点的距离超过设定的距离阈值时，传感器节点在其通信范围内的其他传感器节点中选择下一跳节点，并与该下一跳节点通信；其中，设传感器节点的最大通信距离为Dmax，所述距离阈值按照下列公式进行设定：
Figure FDA0002699187920000011
式中，DT表示所述距离阈值，ω(Dmax)为与汇聚节点的距离小于Dmax的传感器节点的数量，Da,o为第a个与汇聚节点的距离小于Dmax的传感器节点和汇聚节点之间的距离；
Figure FDA0002699187920000012
为从各个与汇聚节点的距离小于Dmax的传感器节点与汇聚节点之间的距离中确定的距离中值；
传感器节点在其通信范围内的其他传感器节点中选择下一跳节点，包括：
(1)传感器节点将通信范围内相对于其距离汇聚节点更近的传感器节点作为备选节点，若传感器节点与其最近的备选节点的距离小于预设标准距离Ds，所述传感器节点直接选择所述与其最近的备选节点作为下一跳节点；
(2)若不存在与传感器节点的距离小于预设标准距离Ds的备选节点，所述传感器节点向各备选节点发送协助信息，所述备选节点接收到所述协助信息后进行反馈，反馈信息包括备选节点的覆盖能力值，所述传感器节点选择覆盖能力值最小的备选节点作为下一跳节点；
所述覆盖能力值的计算公式为：
Figure FDA0002699187920000013
式中，Qi表示备选节点i的覆盖能力值，Di,j为备选节点i与其通信范围内的第j个传感器节点的距离，mi为备选节点i通信范围内的传感器节点的数量，n(Di,j<Ds,j＝1,…,mi)为备选节点i通信范围内与其距离小于所述预设标准距离Ds的传感器节点数量。
2.根据权利要求1所述的一种智慧家庭计算机交互装置，其特征是，所述人机交互模块包括人机交互屏，所述人机交互屏上设有用于录入或者更改所述预设条件的参数设置模块。
3.根据权利要求2所述的一种智慧家庭计算机交互装置，其特征是，所述人机交互屏还设有与所述电气控制模块通信的手动选择模块，所述手动选择模块根据接收的调控信息向所述电气控制模块发送对应的调控指令，以由所述电气控制模块根据所述调控指令控制相应的环境调节设备。
4.根据权利要求2所述的一种智慧家庭计算机交互装置，其特征是，所述人机交互模块还包括与各预设的移动终端建立通信连接的通信模块。
5.根据权利要求2所述的一种智慧家庭计算机交互装置，其特征是，所述人机交互模块还包括控制所述环境监测模块、家庭服务器、电气控制模块的装置总开关。
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