CN111787064A - 一种基于专家系统的物联网联动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于专家系统的物联网联动控制方法及系统，所述方法包括：建立设备属性知识库对物联网设备进行全面的描述和建模；构建物联网设备使用和控制的规则知识库对物联网设备进行联动控制；构建物联网设备的关联组进行分区域控制所述物联网设备；构建推理引擎完成推理过程；接收物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，获取当前条件下的联动控制规则；将推理引擎反馈的控制策略发给终端，终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；将控制策略的推理原因发送给用户，并接收用户根据控制策略执行后的物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况，实现对全屋智能家居进行自动化的联动控制。

Description

一种基于专家系统的物联网联动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于专家系统的物联网联动控制方法、系统及存储介质。

背景技术

专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

物联网领域的蓬勃发展，催生了大量的新式的传感器和智能化设备，并且得到了广泛的应用。现阶段智能设备的操作主要体现了由用户发起的被动式控制方式，即通过遥控器、智能APP或者语音对话等多种方式进行人机交互。此外，由于设备平台不统一，设备不兼容，这些方法存在控制方式容易被互相干扰，一机一控制，交互渠道复杂，无法联动控制等缺点，也无法实现物联网设备的智能化协同联动控制。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于专家系统的物联网联动控制方法、系统及存储介质，旨在解决现有技术中无法实现物联网设备的智能化协同联动控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于专家系统的物联网联动控制方法，所述基于专家系统的物联网联动控制方法包括如下步骤：

建立设备属性知识库，用于对物联网设备进行全面的描述和建模；

构建所述物联网设备使用和控制的规则知识库，实现对所述物联网设备的联动控制；

构建所述物联网设备的关联组，根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备；

构建推理引擎，通过所述推理引擎将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程；

接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则；

将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；

将所述控制策略的推理原因发送给用户，并接收用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。

可选地，所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其中，对物联网设备进行建模的属性包括：设备状态信息、电气属性、安全使用范围条件、设备所在区位信息和设备所处的环境信息。

可选地，所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其中，所述规则知识库构建方式包括：通过云平台运营人员根据设备运营数据的综合人工分析数据进行提取，以及由相关领域专家根据自身领域知识对物联网设备的在不同条件下的运行参数进行总结归纳形成具有明确界限的控制规则。

可选地，所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其中，所述联动控制为一个规则控制多个物联网设备的多个参数。

可选地，所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其中，所述关联组的类型包括：全屋关联组、分室关联组和全屋分室关联组。

可选地，所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其中，所述全屋关联组用于将全屋物联网设备设置成一个大的关联组，并以此为基础优化设备联动策略，进行全屋设备联动；

所述分室关联组用于将全屋房间进行划分，针对每个房间内部的物联网设备进行划分关联组；

所述全屋分室关联组用于在分室关联组的基础上进行全屋关联控制，以分组为单位进行全屋联运控制。

可选地，所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其中，所述接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则，还包括：

设置一设备缓存层，所述推理引擎将相同或相似参数的控制策略放入所述设备缓存层中进行存储。

可选地，所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其中，所述通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则，之前还包括：

查询所述设备缓存层中是否存在同样条件的控制策略，如果存在则直接使用，如果不存在再请求所述推理引擎进行获取。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于专家系统的物联网联动控制系统，其中，所述系统包括：物联网云平台，与所述物联网云平台连接的多个物联网设备，与所述物联网云平台连接的专家系统，所述专家系统包括推理引擎、根据所述物联网设备构建的设备属性知识库和规则知识库；

所述设备属性知识库用于对物联网设备进行全面的描述和建模；所述规则知识库用于实现对所述物联网设备的联动控制；

预先构建多个所述物联网设备的关联组，所述物联网云平台根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备；

所述推理引擎用于将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程；

所述物联网云平台用于接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，并通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则；

所述物联网云平台将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；

所述物联网云平台将所述控制策略的推理原因发送给用户，用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有基于专家系统的物联网联动控制程序，所述基于专家系统的物联网联动控制程序被处理器执行时实现如上所述的基于专家系统的物联网联动控制方法的步骤。

本发明通过建立设备属性知识库，用于对物联网设备进行全面的描述和建模；构建所述物联网设备使用和控制的规则知识库，实现对所述物联网设备的联动控制；构建所述物联网设备的关联组，根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备；构建推理引擎，通过所述推理引擎将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程；接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则；将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；将所述控制策略的推理原因发送给用户，并接收用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。本发明通过利用专家系统对全屋智能家居进行自动化的联动控制。

附图说明

图1是本发明基于专家系统的物联网联动控制方法的较佳实施例的流程图；

图2是本发明基于专家系统的物联网联动控制方法的较佳实施例的基本原理图；

图3为本发明基于专家系统的物联网联动控制系统的较佳实施例的运行环境示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明较佳实施例所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，如图1所示，所述基于专家系统的物联网联动控制方法包括以下步骤：

步骤S10、建立设备属性知识库，用于对物联网设备进行全面的描述和建模。

具体地，建立设备属性知识库，形成对智能物联网设备的较为全面的描述和建模。用于建模的属性包括，设备状态信息，电气属性，安全使用范围条件，设备所在区位信息，设备所处的环境信息(例如温度、温度等参数)等。

获取属性(参数)方式主要可分为两个阶段，第一阶段，在物联网设备出厂时确定，例如设备状态信息，电气属性，安全使用范围条件，在物联网设备出厂时可获得明确的数据；第二阶段，在物联网设备安装时或者用户使用时确定，由物联网设备主动向云端服务器进行注册，可将设备使用环境参数上报给云端服务器。其中，第二阶段的的上传策略可以分为间歇性和实时性，其中间歇性适用于设备只需要在较长时期内只需要有限次上报参数情形；实时性适用于设备需要在较短时间内，多次频繁上报参数情况，以实现实时上报的效果。

步骤S20、构建所述物联网设备使用和控制的规则知识库，实现对所述物联网设备的联动控制。

具体地，构建物联网设备使用和控制的规则知识库，该规则知识库主要获取方法包括通过云平台运营人员根据设备运营数据等综合人工分析数据进而进行提取；或者由相关领域的专家根据自身领域知识，对设备的在不同条件下的运行参数进行总结归纳，形成具有明确界限的控制规则。

例如：当环境大于等于30度时，那么室内空调温度应当保持在26度。控制规则可分为一对一模式和一对多模式，其中一对一模式为一个规则只控制一个设备的多个参数(即同一设备一个或多个参数的情形，而多个同类型设备视为多个不同设备)，例如：当环境大于等于30度时，那么室内空调温度应当保持在26度并且使用中级风速；一对多模式为(即联动控制模式)一个规则可控制多个设备的多个参数(即多个设备均具有多个参数的情形)，例如当环境大于等于30度时，那么室内空调温度应当保持在26度并使用中级风速，将当前环境内窗户保持关闭状态，将前环境内窗户的窗帘遮光布打开。

步骤S30、构建所述物联网设备的关联组，根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备。

具体地，构建设备关联组，由于智能家居的应用环境较为复杂，在常见的室内环境中关联组可以分为三类，第一类为全屋关联组，将全屋设备设置成一个大的关联组，并以此为基础优化设备联动策略，进行全屋设备联动；第二类为分室关联组，将全屋房间进行划分，针对每个房间内部的设备进行划分关联组；第三类为全屋分室关联组，即为第一、二类型的组合，即在分室关联组的基础上进行全屋关联控制，即以分组为单位的全屋联运控制。

划分设备关联组的方法主要包括：用户划分、数据挖掘以及二者(用户划分和数据挖掘)结合；用户划分为：用户针对已经向物联网云平台注册的设备，主动进行关联组编辑；数据挖掘由物联网云平台相关的开发人员根据设备状态参数的变化数据，例如通过利用子图挖掘等算法，发现频繁子图，以此来发展潜在的设备关联组；或者将二者结合，先利用数据挖掘方法将子图关联组进行初步的划分，再由用户针对划分好的组进行微调和确认，最终形成准确度较高的关联组划分。

默认情况下，系统自动将按照全屋关联组模式进行分组，优先方案为提示用户进行分室关联模式分组或者全屋分室关联分组。在此步骤当中，用户可以自行在物联网云平台当中设定设备相关的运行规则，可包括单个设备的运行策略，也可包括针对分组的控制策略。

步骤S40、构建推理引擎，通过所述推理引擎将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程。

具体地，构建推理引擎实现控制策略推理，如图2所示，推理引擎作为专家系统的核心部分，用来完成知识和规则的推理，推理引擎将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配(模式匹配)，然后按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，实现推理过程，具有易于理解、易于获取、易于管理等优点。

例如，可采用的算法有卡内基梅隆大学Charles L.Forgy博士在1974年发明的Rete算法，该算法提供了专家系统的一种高效实现，推理引擎采用“条件识别－策略推理”的方式来循环执行规则，以实现自动化的生成设备控制策略。通过对现有控制规则知识库当中的知识进行利用完成推理引擎的构建，并提供对外服务的接口。

步骤S50、接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则。

具体地，所述物联网设备主动发送当前的状态信息，请求控制规则给物联网云平台。当物联网设备启动之后主动将当前自身的运行状态及运行环境状态参数发送到物联网云平台(即云端服务)。

例如，当前设备所在位置，温度、湿度、光照强度等。物联网云平台将物联网设备发送的相关信息进行拓展后，一同发送给推理引擎，以获得在该条件下的联动控制规则。例如：将某个空调所在的地理位置信息与该地区当前的气象信息及未来的气象信息进行查询和匹配，以获得更为丰富的设备运营环境信息，然后将匹配后的信息一同发送给推理引擎进行推理。推理引擎根据当前的汇聚的多种条件进行综合推理，将推理后的控制策略及其相应的推理原因发送给物联网云平台。

进一步地，一种更优的方法，在物联网云平台和推理引擎之间设备缓存层，推理引擎将相同或相似参数的控制策略放入所述设备缓存层中，物联网云平台优先查询缓存当中是否存在同样条件的控制策略缓存，如果存在则直接使用，如果不存在再请求推理引擎。

步骤S60、将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能。

具体地，物联网云平台将推理引擎反馈控制策略后的控制下发给对应的终端，然后由终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能。如果终端用户启用设备自动控制状态，则设备直接执行控制策略，如果用户没有开启控制策略则忽略此次控制策略。

进一步地，一种较优的方法为，自动控制策略请求进程在睡眠一段时间后，再次检测用户是否开启设备自动控制状态，如果开启，则正常执行自动控制策略请求流程，如果未开启，则重复执行“睡眠-检测”机制。

在终端发动控制策略参数时，可采用立即执行和平滑改变两个执行策略。第一种为马上改变终端参数，即时生效；第二种为在一定时间内，平缓的改变终端参数，例如，在30秒内将空调温度升高3度，即可以将该策略均匀分割成三个阶段，即每10秒降温度升高1度。这样即可以避免快速改变参数对设备的的损伤，也可以避免短时间内快速的参数改变对用户的刺激，具有较好的用户体验。

在物联网云平台反馈控制策略阶段，一种较优的处理方案为，避免短时间内频繁请求，导致终端在短时间内执行大量的变化请求，损害设备运转状态，在每次终端请求控制策略时，设置一个带有锁定功能的计时器，在该计时器内只允许较少数量的自动控制策略请求。例如，在60秒时间内，只允许设备请求1次控制策略。

同时在终端策略执行阶段，也存在同样较优的处理方案，即避免短时间内频繁执行策略，导致终端在短时间内执行大量的变化请求，损害设备运转状态，在每次终端执行自动控制策略时，设置一个带有锁定功能的计时器，在该计时器内只允许较少数量的自动控制策略被终端执行。例如在60秒时间内，只允许设备执行1次自动控制策略。

步骤S70、将所述控制策略的推理原因发送给用户，并接收用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。

具体地，当物联网云平台将推理引擎反馈控制策略后的控制下发给对应的终端的同时，将控制策略相关的推理原因发送给用户的信箱或者微信，以帮助用户更好的了解控制策略生成的原因。同时，用户可以根据策略执行后的设备运行的状态，反馈修正相关策略应用情况，以帮助运营和开发人员更好的改进控制策略产生机制，形成应用闭环。

本发明的技术方案具备如下优点：

(1)支持多类型多属性多参数设备的接入，可针对全屋智能家居进行自动化的联动控制。

(2)支持通过联动组策略划分，实现局部环境内的设备分组联运控制，更贴近实际应用场景。

(3)控制规则库可持续的进化。

(4)通过将物联网云平台与推理引擎分离模式，可支持推理引擎的分布式部署模式，支持高并发模式下的自动控制策略的生成，可提高系统支持终端的规模。

进一步地，如图3所示，基于上述基于专家系统的物联网联动控制方法，本发明还相应提供了一种基于专家系统的物联网联动控制系统，所述系统包括：物联网云平台，与所述物联网云平台连接的多个物联网设备(例如图3中的物联网设备1、物联网设备2、物联网设备3、···、物联网设备N)，与所述物联网云平台连接的专家系统，所述专家系统包括推理引擎、根据所述物联网设备构建的设备属性知识库和规则知识库；还包括与所述物联网云平台连接的终端(即终端用户)。

具体地，所述设备属性知识库用于对物联网设备进行全面的描述和建模；所述规则知识库用于实现对所述物联网设备的联动控制；预先构建多个所述物联网设备的关联组，所述物联网云平台根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备；所述推理引擎用于将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程；所述物联网云平台用于接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，并通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则；所述物联网云平台将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；所述物联网云平台将所述控制策略的推理原因发送给用户，用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。

进一步地，本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有基于专家系统的物联网联动控制程序，所述基于专家系统的物联网联动控制程序被处理器执行时实现如上所述的基于专家系统的物联网联动控制方法的步骤。

综上所述，本发明提供一种基于专家系统的物联网联动控制方法及物联网云平台，所述方法包括：建立设备属性知识库，用于对物联网设备进行全面的描述和建模；构建所述物联网设备使用和控制的规则知识库，实现对所述物联网设备的联动控制；构建所述物联网设备的关联组，根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备；构建推理引擎，通过所述推理引擎将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程；接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则；将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；将所述控制策略的推理原因发送给用户，并接收用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。本发明通过利用专家系统对全屋智能家居进行自动化的联动控制。

当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

建立设备属性知识库，用于对物联网设备进行全面的描述和建模；

构建所述物联网设备使用和控制的规则知识库，实现对所述物联网设备的联动控制；

构建所述物联网设备的关联组，根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备；

构建推理引擎，通过所述推理引擎将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程；

接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则；

将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；

将所述控制策略的推理原因发送给用户，并接收用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。

2.根据权利要求1所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，对物联网设备进行建模的属性包括：设备状态信息、电气属性、安全使用范围条件、设备所在区位信息和设备所处的环境信息。

3.根据权利要求1所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，所述规则知识库构建方式包括：通过云平台运营人员根据设备运营数据的综合人工分析数据进行提取，以及由相关领域专家根据自身领域知识对物联网设备的在不同条件下的运行参数进行总结归纳形成具有明确界限的控制规则。

4.根据权利要求1所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，所述联动控制为一个规则控制多个物联网设备的多个参数。

5.根据权利要求1所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，所述关联组的类型包括：全屋关联组、分室关联组和全屋分室关联组。

6.根据权利要求5所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，所述全屋关联组用于将全屋物联网设备设置成一个大的关联组，并以此为基础优化设备联动策略，进行全屋设备联动；

所述分室关联组用于将全屋房间进行划分，针对每个房间内部的物联网设备进行划分关联组；

所述全屋分室关联组用于在分室关联组的基础上进行全屋关联控制，以分组为单位进行全屋联运控制。

7.根据权利要求1所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，所述接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则，还包括：

设置一设备缓存层，所述推理引擎将相同或相似参数的控制策略放入所述设备缓存层中进行存储。

8.根据权利要求7所述的基于专家系统的物联网联动控制方法，其特征在于，所述通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则，之前还包括：

查询所述设备缓存层中是否存在同样条件的控制策略，如果存在则直接使用，如果不存在再请求所述推理引擎进行获取。

9.一种基于专家系统的物联网联动控制系统，其特征在于，所述系统包括：物联网云平台，与所述物联网云平台连接的多个物联网设备，与所述物联网云平台连接的专家系统，所述专家系统包括推理引擎、根据所述物联网设备构建的设备属性知识库和规则知识库；

所述设备属性知识库用于对物联网设备进行全面的描述和建模；所述规则知识库用于实现对所述物联网设备的联动控制；

预先构建多个所述物联网设备的关联组，所述物联网云平台根据关联组的类型进行分区域控制所述物联网设备；

所述推理引擎用于将事实、数据与云端知识库中的规则进行匹配，按照一定的推理规则和算法消除冲突规则，完成推理过程；

所述物联网云平台用于接收所述物联网设备发送的当前的运行状态及运行环境状态参数，并通过所述推理引擎获取当前条件下的联动控制规则；

所述物联网云平台将所述推理引擎反馈的控制策略发给对应的终端，所述终端根据控制策略进行相应的运行参数调整，以实现主动响应式控制功能；

所述物联网云平台将所述控制策略的推理原因发送给用户，用户根据所述控制策略执行后的所述物联网设备运行状态反馈的修正相关策略应用情况。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有基于专家系统的物联网联动控制程序，所述基于专家系统的物联网联动控制程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的基于专家系统的物联网联动控制方法的步骤。

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