CN111756606A - 基于云计算的家居设备控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于云计算的家居设备控制系统，包括云计算中心、环境监测模块、控制模块和用户终端；所述的环境监测模块、控制模块、用户终端均与云计算中心通信连接；所述的环境监测模块用于采集家居环境数据并发送至云计算中心；所述的云计算中心用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的环境参数条件时，向控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的用户终端发送控制请求至云计算中心，云计算中心根据控制请求向控制模块发送相应的控制指令。本发明能够智能化控制或者远程控制家居设备的运作，实现家居设备的节能控制。

Description

基于云计算的家居设备控制系统
技术领域
本发明涉及智能家居领域，具体涉及基于云计算的家居设备控制系统。
背景技术
智能家居中，设置的家居设备能够接收用户在住宅内或者远程的控制指令。目前在用户家庭中出现的家居设备的种类和数量越来越多，如智能电视、智能冰箱、智能空调等。如何实现对家居设备的节能控制，是亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供基于云计算的家居设备控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了基于云计算的家居设备控制系统，包括云计算中心、环境监测模块、控制模块和用户终端；所述的环境监测模块、控制模块、用户终端均与云计算中心通信连接；所述的环境监测模块用于通过无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境数据并发送至云计算中心；所述的云计算中心用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的环境参数条件时，向控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的用户终端访问云计算中心获得家居环境数据，并发送控制请求至云计算中心，云计算中心根据控制请求向控制模块发送相应的控制指令。
在一种能够实现的方式中，所述云计算中心包括数据存储模块和数据处理模块，所述数据存储模块与所述环境监测模块连接，用于存储所述环境监测模块采集的家居环境数据，所述数据处理模块与所述控制模块无线通讯连接，用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的环境参数条件时，向控制模块发送控制指令。
在一种能够实现的方式中，所述的用户终端访问云计算中心时，所述云计算中心对所述用户终端输入的身份识别信息进行验证。
在一种能够实现的方式中，所述身份识别信息包括人脸图像及对应的密码，所述云计算中心存储有标准人脸图像及对应的标准密码，当所述人脸图像与所述标准人脸图像匹配且所述对应的密码与所述对应的标准密码匹配时，所述云计算中心判定所述身份识别信息验证成功。
在一种能够实现的方式中，所述家居环境数据包括家居内温湿度、光照强度；所述家居设备包括空调设备、加湿设备、灯光设备，当所述温湿度小于预设的最低温湿度时，控制模块控制所述空调设备和加湿设备开启，当所述光照强度小于预设的最低光照强度时，控制所述灯光设备开启。
本发明的有益效果为：通过获取家居环境数据，并基于云计算技术对家居环境数据进行分析处理，根据分析处理结果智能化控制或者远程控制家居设备的运作，实现了家居设备的节能管理和控制。
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是本发明一个示例性实施例的基于云计算的家居设备控制系统的结构连接框图；
图2是本发明一个示例性实施例的云计算中心的结构连接框图。
附图标记：
云计算中心1、环境监测模块2、控制模块3、用户终端4、数据存储模块10、数据处理模块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，本实施例提供的基于云计算的家居设备控制系统，包括云计算中心1、环境监测模块2、控制模块3和用户终端4；所述的环境监测模块2、控制模块3、用户终端4均与云计算中心1通信连接；所述的环境监测模块2用于通过无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境数据并发送至云计算中心1；所述的云计算中心1用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的环境参数条件时，向控制模块3发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的用户终端4访问云计算中心1获得家居环境数据，并发送控制请求至云计算中心1，云计算中心1根据控制请求向控制模块3发送相应的控制指令。
如图2所示，所述云计算中心1包括数据存储模块10和数据处理模块20，所述数据存储模块10与所述环境监测模块2连接，用于存储所述环境监测模块2采集的家居环境数据，所述数据处理模块20与所述控制模块3无线通讯连接，用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的环境参数条件时，向控制模块3发送控制指令。
在一种能够实现的方式中，所述的用户终端4访问云计算中心1时，所述云计算中心1对所述用户终端4输入的身份识别信息进行验证。
在一种能够实现的方式中，所述身份识别信息包括人脸图像及对应的密码，所述云计算中心1存储有标准人脸图像及对应的标准密码，当所述人脸图像与所述标准人脸图像匹配且所述对应的密码与所述对应的标准密码匹配时，所述云计算中心1判定所述身份识别信息验证成功。
优选地，所述家居环境数据包括家居内温湿度、光照强度；所述家居设备包括空调设备、加湿设备、灯光设备，当所述温湿度小于预设的最低温湿度时，控制模块3控制所述空调设备和加湿设备开启，当所述光照强度小于预设的最低光照强度时，控制所述灯光设备开启。
本发明上述实施例设计的家居设备节能控制系统能够实时获取家居环境数据，并基于云计算技术对家居环境数据进行分析处理，根据分析处理结果智能化控制或者远程控制家居设备的运作，实现了家居设备的节能管理和控制。
在一种能够实现的方式中，所述的环境监测模块2包括单个汇聚节点、多个传感器节点以及多个簇头，每个传感器节点选择合适的簇头加入簇，所述云计算中心1与所述汇聚节点进行数据通信；传感器节点采集家居环境数据并发送至所在簇的簇头，所述簇头收集簇内各传感器节点发送的家居环境数据；
其中，每个传感器节点选择合适的簇头加入簇，包括：
(1)簇头根据下列公式计算自身的能力值，并将所述能力值广播至其通信范围内的所有传感器节点：
Figure BDA0002574733690000031
式中，Q(k)为簇头k的能力值，d(k,c)簇头k与其通信范围内第v个簇头的距离，Mk为簇头k通信范围内的簇头数量，d(k,v)为簇头k与其通信范围内第v个传感器节点的距离，Nk为簇头k通信范围内的传感器节点数量，
Figure BDA0002574733690000032
为预设的基于通信范围内簇头密度的影响系数，
Figure BDA0002574733690000033
为预设的基于通信范围内传感器节点密度的影响系数；
(2)每个传感器节点在接收到的能力值中，选择最大能力值对应的簇头加入簇。
现有技术中普通节点都是通过最短路径来选择簇头，而在实际情况中最短路径有时候并不是最有效的当选者，本优选实施例提出了簇头能力值的衡量指标，该衡量指标考虑了簇头通信范围内的传感器节点密度和簇头密度，传感器节点对簇头的选择根据簇头的能力值确定，有利于促使传感器节点尽量选择传感器节点密度较小而簇头密度较大的簇头加入簇，从而有利于提高分簇的均匀性，均衡各簇头收集家居环境数据的能耗。
在一种能够实现的方式中，每个簇头的初始能量各异且不为零，网络初始化时，簇头接收汇聚节点的广播信息，通过广播信息进行网络泛洪，簇头添加相对于其距离汇聚节点更近的所有邻居簇头到自身的候选下一跳节点列表，其中邻居簇头为位于传感器节点通信范围内的其他簇头；簇头判断自身到汇聚节点的距离是否小于其通信距离，若满足，簇头直接将采集的家居环境数据发送至汇聚节点，若不满足，簇头则从其候选下一跳节点列表中选择一个邻居簇头作为下一跳节点，将采集的家居环境数据发送至下一跳节点；
所述从其候选下一跳节点列表中选择一个邻居簇头作为下一跳节点，包括：
(1)簇头向其候选下一跳节点列表中的所有邻居簇头发送协助请求，所述协助请求包括初始化概率p0，各邻居簇头接收到协助请求后，计算自身作为下一跳节点的概率并反馈至簇头：
Figure BDA0002574733690000041
式中，p(ki)表示簇头k的候选下一跳节点列表中的第i个邻居簇头作为下一跳节点的概率，
Figure BDA0002574733690000042
其中μk为簇头k的候选下一跳节点列表中的邻居簇头数量，E0(ki)为所述第i个邻居簇头的初始能量，Emin为预设的协助转发数据到一个单位距离所需的最小能量，
Figure BDA0002574733690000043
为所述第i个邻居簇头的通信距离，
Figure BDA0002574733690000044
为所述第i个邻居簇头的候选下一跳节点列表中的邻居簇头数量；
(2)簇头选择最大概率所对应的邻居簇头作为下一跳节点。
本实施例在下一跳节点选取的过程中，通过邻居簇头计算自身作为下一跳节点的概率并反馈至簇头，簇头选择最大概率所对应的邻居簇头作为下一跳节点，提高了下一跳节点选择的效率。该概率的计算考虑了邻居簇头的初始能量、通信距离以及其候选下一跳节点列表中的邻居簇头数量，簇头通过该概率选择下一跳节点，有利于平衡网络内各下一跳节点的能量，进而均衡各下一跳节点协助转发家居环境数据的能耗，在整体上有利于延长无线传感器网络的生命周期。
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，各模块可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、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RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM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.基于云计算的家居设备控制系统，其特征是，包括云计算中心、环境监测模块、控制模块和用户终端；所述的环境监测模块、控制模块、用户终端均与云计算中心通信连接；所述的环境监测模块用于通过无线传感器网络对家居环境进行监测，采集家居环境数据并发送至云计算中心；所述的云计算中心用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的环境参数条件时，向控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的用户终端访问云计算中心获得家居环境数据，并发送控制请求至云计算中心，云计算中心根据控制请求向控制模块发送相应的控制指令。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的家居设备控制系统，其特征是，所述云计算中心包括数据存储模块和数据处理模块，所述数据存储模块与所述环境监测模块连接，用于存储所述环境监测模块采集的家居环境数据；所述数据处理模块与所述控制模块无线通讯连接，用于对家居环境数据进行处理，判断家居环境数据是否满足预设的家居环境数据阈值条件，当某一家居环境数据不满足预设的环境参数条件时，向控制模块发送控制指令。
3.根据权利要求1所述的基于云计算的家居设备控制系统，其特征是，所述的用户终端访问云计算中心时，所述云计算中心对所述用户终端输入的身份识别信息进行验证。
4.根据权利要求3所述的基于云计算的家居设备控制系统，其特征是，所述身份识别信息包括人脸图像及对应的密码，所述云计算中心存储有标准人脸图像及对应的标准密码，当所述人脸图像与所述标准人脸图像匹配且所述对应的密码与所述对应的标准密码匹配时，所述云计算中心判定所述身份识别信息验证成功。
5.根据权利要求1所述的基于云计算的家居设备控制系统，其特征是，所述家居环境数据包括家居内温湿度、光照强度；所述家居设备包括空调设备、加湿设备、灯光设备，当所述温湿度小于预设的最低温湿度时，控制模块控制所述空调设备和加湿设备开启，当所述光照强度小于预设的最低光照强度时，控制所述灯光设备开启。
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