CN113377832B - 一种基于数据分析的物联网管理控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据分析的物联网管理控制系统及方法，属于物联网控制技术领域。本发明该系统包括感知层、网络层、应用层；所述感知层包括感知模块、传输模块；所述网络层包括接收模块、判定模块、分析模块、存储模块；所述应用层包括指令模块、报警模块；所述感知模块的输出端电性连接传输模块的输入端；所述传输模块的输出端电性连接接收模块的输入端；所述接收模块的输出端电性连接判定模块、存储模块的输入端；所述判定模块的输出端电性连接分析模块的输入端；所述分析模块的输出端电性连接指令模块、报警模块的输入端。

Description

一种基于数据分析的物联网管理控制系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网控制技术领域，具体为一种基于数据分析的物联网管理控制系统及方法。

背景技术

物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。物联网可以将无处不在的末端设备和设施，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通、应用大集成以及基于云计算的营运等模式，在内网、专网、和/或互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

其中，智能家居就是物流网控制应用的典型例子，在智能家居中，智能灯具的开启与关闭一直存在着大量问题，采用声控装置会出现由于不必要声音的产生，例如邻居走动、噪音等等，导致智能灯具开启，严重浪费资源；采用光控装置，又无法进行自动控制，没有办法分辨是否有人在家里，是否需要开启；其他的智能开启方法有些是通过移动端手动控制，无法做到操作的便捷性；有些不能及时开启，在需要灯光的时候被迫等待，影响生活质量；基于以上种种，本发明提出了一种基于数据分析达到控制智能灯具的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数据分析的物联网管理控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于数据分析的物联网管理控制系统，该系统包括感知层、网络层、应用层；所述感知层包括感知模块、传输模块；所述网络层包括接收模块、判定模块、分析模块、存储模块；所述应用层包括指令模块、报警模块；

所述感知模块利用各种传感器进行采集相关数据；所述传输模块用于将采集的相关数据传输给网络层；所述接收模块用于接收感知层的各项数据；所述判定模块用于根据预设的数据格式判断是否需要进行自动亮灯动作；所述分析模块用于对目标数据进行分析处理，得到分析结果；所述存储模块用于对相关数据进行存储；所述指令模块用于根据分析结果对非物联网主控设备发出指令，该指令可以对该非物联网主控设备进行控制；所述报警模块在系统评分不足时进行报警；

所述感知模块的输出端电性连接传输模块的输入端；所述传输模块的输出端电性连接接收模块的输入端；所述接收模块的输出端电性连接判定模块、存储模块的输入端；所述判定模块的输出端电性连接分析模块的输入端；所述分析模块的输出端电性连接指令模块、报警模块的输入端。

根据上述技术方案，所述感知模块包括光照亮度感知单元、气流感知单元；

所述光照亮度感知单元设置在室内，用于感知室内光照亮度的强度；所述气流感知单元设置在门口，用于感知门口附近的气流强度。

根据上述技术方案，所述判定模块包括接收单元、历史数据单元、计算单元；

所述接收单元用于接收当前室内的光照亮度强度；所述历史数据单元用于存储历史数据，分析用户行为习惯；所述计算单元用于根据用户行为习惯进行计算，得出开启灯具照明的光照亮度阈值。

根据上述技术方案，所述分析模块包括对比单元、分析单元；

所述对比单元用于对比当前数据与历史数据的差异；所述分析单元用于分析当前数据，给出分析结果，自动开启照明灯具。

对比单元主要对比当前的光照亮度与历史数据中开启灯具的光照亮度之间的差异，是否在设置的范围内；分析单元根据气流变化进行分析，在对比单元存在的范围内确定是否立即进行开灯。

根据上述技术方案，所述指令模块包括接收单元、指令单元；

所述接收单元用于接收分析模块的数据信息；所述指令单元用于发出控制指令，进行灯具的自动照明。

根据上述技术方案，所述报警模块包括评分单元、调整单元、报警单元；

所述评分单元用于根据特定的评分规则进行系统评分，在评分低于阈值时，启动调整单元；所述调整单元用于对系统进行调整，保证系统的稳定性和准确性；所述报警单元用于在评分低于阈值时进行报警并记录。

一种基于数据分析的物联网管理控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、利用感知模块对室内各项数据进行感知，所述各项数据包括室内光照亮度强度、门口气流速度，并传输至接收模块；

S2、接收模块接收到相关数据后，根据用户习惯数据，由判定模块判定是否需要进行亮灯操作；

S3、门口气流速度发生急剧变化时，分析模块根据历史数据情况，超出阈值情况下，灯具自动亮起照明；

S4、人工对自动照明的需要程度进行等级得分评定，当历史数据得分低于一定阈值时，对系统进行调整。

根据上述技术方案，在步骤S2中，根据用户习惯，判定模块进行判定的步骤如下：

S8-1、在历史数据中选取所有用户进行开灯动作时，室内的光照亮度值，对其中占比在阈值A以下的数据进行删除；

S8-2、选取出其中占比最多的数据记为a₁；将剩余数据进行平均值处理，得到平均值为a₂；

S8-3、若a₁＞a₂；则光照亮度阈值判定范围为[a₁，a₂]；若a₁＜a₂；则光照亮度阈值判定范围为[a₂，a₁]；在当前光照亮度值不在阈值范围内时，不进行亮灯操作。

在这一步骤中，首先对一些零散数据进行清除，增加精准性，随后选取众数作为一个临界点，有效防止数据变形，其剩余值的平均值作为另一临界点，设置范围，能够更加有效地进行数据筛选。

根据上述技术方案，在步骤S3中，分析模块的分析过程具有如下步骤：

S9-1、当感知到门口气流发生变化时，调取判断模块的判断结果，是否需要进行亮灯；

S9-2、在需要亮灯的情况下，对影响因素进行评估，得到气流改变的评价值，根据公式：

其中，r为影响因素与气流改变值的影响相关系数；n为数据组数；x′_i为第i组数据中的某一个影响因素的影响值；y'_i为第i组数据中的气流改变值；x'_m为n组数据中影响因素的影响均值；y'_m为n组数据中的气流改变均值；

根据r值大小顺序对相应的影响因素的影响等级进行排序，根据公式：

其中，P为气流改变的评价值；S为气流改变值；l为影响因素数量；w为对应影响因素权重占比；

S9-3、在评价值超出阈值B时，进行亮灯操作；

在有些时候，为了防止因为门缝、室内或室外人流走动等因素，形成气流变化导致灯具亮起浪费资源这一情况的发生，根据历史数据进行设立阈值，能够增强整个系统的精准性。

在步骤S9-2中，所述影响因素包括室内外温度差、开门力度值、家具摆放位置、开门人身材所占空间比例。

因为室内外温度差不同，开门时高气压向低气压方向流动，形成气流变化，因此温度差越大，形成的气流变化越强烈，一般情况下，温度差为关键影响因素；

根据上述技术方案，在步骤S4中，等级得分评定包括1级评分、2级评分、3级评分、4级评分；

所述1级评分为非常满意，计Y₁分；

所述2级评分为一般满意，计Y₂分；

所述3级评分为不满意，计Y₃分；

所述4级评分为非常不满意，计Y₄分；

采集k组历史数据评分，根据公式：

其中，x_i为综合评分；x₁、x₂、x₃......x_n为历史数据的每次评分；计算得出综合评分，当综合评分低于阈值C时，进行系统的调整。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过历史数据分析，得到室内用户开灯的光照亮度值阈值范围，利用此范围确定用户是否需要亮灯，更加符合用户行为习惯，并以此为基础，由于室内外的温度差异，住户开门时门口的气流变化，得出气流的评价值，在评价值高于阈值时，自动进行亮灯，满足日常生活智能家居中的智能化，提高生活质量；另外还设置有评分单元，根据用户一段时间内的评分，在低于一定阈值的情况下，进行报警，并同时进行系统的自我调整。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于数据分析的物联网管理控制系统的结构示意图；

图2是本发明一种基于数据分析的物联网管理控制方法的步骤示意图；

图3是本发明一种基于数据分析的物联网管理控制方法的流程示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种基于数据分析的物联网管理控制系统，该系统包括感知层、网络层、应用层；所述感知层包括感知模块、传输模块；所述网络层包括接收模块、判定模块、分析模块、存储模块；所述应用层包括指令模块、报警模块；

所述感知模块利用各种传感器进行采集相关数据；所述传输模块用于将采集的相关数据传输给网络层；所述接收模块用于接收感知层的各项数据；所述判定模块用于根据预设的数据格式判断是否需要进行自动亮灯动作；所述分析模块用于对目标数据进行分析处理，得到分析结果；所述存储模块用于对相关数据进行存储；所述指令模块用于根据分析结果对非物联网主控设备发出指令，该指令可以对该非物联网主控设备进行控制；所述报警模块在系统评分不足时进行报警；

所述感知模块的输出端电性连接传输模块的输入端；所述传输模块的输出端电性连接接收模块的输入端；所述接收模块的输出端电性连接判定模块、存储模块的输入端；所述判定模块的输出端电性连接分析模块的输入端；所述分析模块的输出端电性连接指令模块、报警模块的输入端。

所述感知模块包括光照亮度感知单元、气流感知单元；

所述光照亮度感知单元设置在室内，用于感知室内光照亮度的强度；所述气流感知单元设置在门口，用于感知门口附近的气流强度。

所述判定模块包括接收单元、历史数据单元、计算单元；

所述接收单元用于接收当前室内的光照亮度强度；所述历史数据单元用于存储历史数据，分析用户行为习惯；所述计算单元用于根据用户行为习惯进行计算，得出开启灯具照明的光照亮度阈值。

所述分析模块包括对比单元、分析单元；

所述对比单元用于对比当前数据与历史数据的差异；所述分析单元用于分析当前数据，给出分析结果，自动开启照明灯具。

所述指令模块包括接收单元、指令单元；

所述接收单元用于接收分析模块的数据信息；所述指令单元用于发出控制指令，进行灯具的自动照明。

所述报警模块包括评分单元、调整单元、报警单元；

所述评分单元用于根据特定的评分规则进行系统评分，在评分低于阈值时，启动调整单元；所述调整单元用于对系统进行调整，保证系统的稳定性和准确性；所述报警单元用于在评分低于阈值时进行报警并记录。

一种基于数据分析的物联网管理控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、利用感知模块对室内各项数据进行感知，所述各项数据包括室内光照亮度强度、门口气流速度，并传输至接收模块；

S2、接收模块接收到相关数据后，根据用户习惯数据，由判定模块判定是否需要进行亮灯操作；

S3、门口气流速度发生急剧变化时，分析模块根据历史数据情况，超出阈值情况下，灯具自动亮起照明；

S4、人工对自动照明的需要程度进行等级得分评定，当历史数据得分低于一定阈值时，对系统进行调整。

在步骤S2中，根据用户习惯，判定模块进行判定的步骤如下：

S8-1、在历史数据中选取所有用户进行开灯动作时，室内的光照亮度值，对其中占比在阈值A以下的数据进行删除；

S8-2、选取出其中占比最多的数据记为a₁；将剩余数据进行平均值处理，得到平均值为a₂；

S8-3、若a₁＞a₂；则光照亮度阈值判定范围为[a₁，a₂]；若a₁＜a₂；则光照亮度阈值判定范围为[a₂，a₁]；在当前光照亮度值不在阈值范围内时，不进行亮灯操作。

在步骤S3中，分析模块的分析过程具有如下步骤：

S9-1、当感知到门口气流发生变化时，调取判断模块的判断结果，是否需要进行亮灯；

S9-2、在需要亮灯的情况下，对影响因素进行评估，得到气流改变的评价值，根据公式：

其中，r为影响因素与气流改变值的影响相关系数；n为数据组数；x′_i为第i组数据中的某一个影响因素的影响值；y'_i为第i组数据中的气流改变值；x'_m为n组数据中影响因素的影响均值；y'_m为n组数据中的气流改变均值；

根据r值大小顺序对相应的影响因素的影响等级进行排序，根据公式：

其中，P为气流改变的评价值；S为气流改变值；l为影响因素数量；w为对应影响因素权重占比；

S9-3、在评价值超出阈值B时，进行亮灯操作；

在步骤S9-2中，所述影响因素包括室内外温度差、开门力度值、家具摆放位置、开门人身材所占空间比例。

在步骤S4中，等级得分评定包括1级评分、2级评分、3级评分、4级评分；

所述1级评分为非常满意，计Y₁分；

所述2级评分为一般满意，计Y₂分；

所述3级评分为不满意，计Y₃分；

所述4级评分为非常不满意，计Y₄分；

采集k组历史数据评分，根据公式：

其中，x_i为综合评分；x₁、x₂、x₃......x_n为历史数据的每次评分；计算得出综合评分，当综合评分低于阈值C时，进行系统的调整。

在本实施例中，设置光照亮度值得占比阈值A为1％，选取历史数据10000组，经过分析将其中占比小于1％的数据进行删除，剩余数据为8256组，选取其中出现最多的数据，为a₁，提取后剩余数据为4242组，对剩余数据进行了平均值处理，得到平均值为a₂，其中a₁＞a₂；因此光照亮度阈值判定范围为[a₁，a₂]；

对当前的光线值进行了感知，记为a₃，发现a₃在范围[a₁，a₂]中；因此判定为需要进行亮灯操作；

在本实施例中，住户在此时回家，开启门时，感知到气流变化，结合影响因素，根据公式：

计算得出评价值P，设置阈值为B，评价值P大于阈值B，因此灯具自动亮起照明；

在一段时间后，用户进行评分；

所述1级评分为非常满意，计5分；

所述2级评分为一般满意，计3分；

所述3级评分为不满意，计2分；

所述4级评分为非常不满意，计1分；

根据公式：得出综合评分为4.25，设置阈值为3.8；评分高于阈值，系统不进行调整。

本发明的工作原理：本发明通过根据历史数据的分析，对室内光照亮度值和用户亮灯的操作联系起来，通过模型数据整合，形成用户行为习惯，形成光照亮度阈值，利用此阈值判断是否需要亮灯，然后利用感知模块进行感知，对室内光照亮度情况、门口气流变化等数据进行记录，在住户开门时，由于室内外温度差异导致气压不同，高气压向低气压方向移动，形成气流变化，根据气流变化的评价值确定是否亮灯；最后根据用户人工评价，形成一段时间内系统得分，设置得分阈值，当低于得分阈值时，对系统进行调整。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于数据分析的物联网管理控制系统，其特征在于：该系统包括感知层、网络层、应用层；所述感知层包括感知模块、传输模块；所述网络层包括接收模块、判定模块、分析模块、存储模块；所述应用层包括指令模块、报警模块；

所述感知模块利用各种传感器进行采集相关数据；所述传输模块用于将采集的相关数据传输给网络层；所述接收模块用于接收感知层的各项数据；所述判定模块用于根据预设的数据格式判断是否需要进行自动亮灯动作；所述分析模块用于对目标数据进行分析处理，得到分析结果；所述存储模块用于对相关数据进行存储；所述指令模块用于根据分析结果对非物联网主控设备发出指令，该指令可以对该非物联网主控设备进行控制；所述报警模块在系统评分不足时进行报警；

所述感知模块的输出端电性连接传输模块的输入端；所述传输模块的输出端电性连接接收模块的输入端；所述接收模块的输出端电性连接判定模块、存储模块的输入端；所述判定模块的输出端电性连接分析模块的输入端；所述分析模块的输出端电性连接指令模块、报警模块的输入端；

所述判定模块包括接收单元、历史数据单元、计算单元；

所述接收单元用于接收当前室内的光照亮度强度；所述历史数据单元用于存储历史数据，分析用户行为习惯；所述计算单元用于根据用户行为习惯进行计算，得出开启灯具照明的光照亮度阈值；

分析模块的分析过程具有如下步骤：

S9-1、当感知到门口气流发生变化时，调取判断模块的判断结果，是否需要进行亮灯；

S9-2、在需要亮灯的情况下，对影响因素进行评估，得到气流改变的评价值，根据公式：

其中，r为影响因素与气流改变值的影响相关系数；n为数据组数；x_i'为第i组数据中的某一个影响因素的影响值；y'_i为第i组数据中的气流改变值；x'_m为n组数据中影响因素的影响均值；y'_m为n组数据中的气流改变均值；

根据r值大小顺序对相应的影响因素的影响等级进行排序，根据公式：

其中，P为气流改变的评价值；S为气流改变值；l为影响因素数量；w为对应影响因素权重占比；

S9-3、在评价值超出阈值B时，进行亮灯操作；

在步骤S9-2中，所述影响因素包括室内外温度差、开门力度值、家具摆放位置、开门人身材所占空间比例。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的物联网管理控制系统，其特征在于：所述感知模块包括光照亮度感知单元、气流感知单元；

所述光照亮度感知单元设置在室内，用于感知室内光照亮度的强度；所述气流感知单元设置在门口，用于感知门口附近的气流强度。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的物联网管理控制系统，其特征在于：所述分析模块包括对比单元、分析单元；

所述对比单元用于对比当前数据与历史数据的差异；所述分析单元用于分析当前数据，给出分析结果，自动开启照明灯具。

4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的物联网管理控制系统，其特征在于：所述指令模块包括接收单元、指令单元；

所述接收单元用于接收分析模块的数据信息；所述指令单元用于发出控制指令，进行灯具的自动照明。

5.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的物联网管理控制系统，其特征在于：所述报警模块包括评分单元、调整单元、报警单元；

所述评分单元用于根据特定的评分规则进行系统评分，在评分低于阈值时，启动调整单元；所述调整单元用于对系统进行调整，保证系统的稳定性和准确性；所述报警单元用于在评分低于阈值时进行报警并记录。

6.应用如权利要求1所述的一种基于数据分析的物联网管理控制系统的一种基于数据分析的物联网管理控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1、利用感知模块对室内各项数据进行感知，所述各项数据包括室内光照亮度强度、门口气流速度，并传输至接收模块；

S2、接收模块接收到相关数据后，根据用户习惯数据，由判定模块判定是否需要进行亮灯操作；

S3、门口气流速度发生急剧变化时，分析模块根据历史数据情况，超出阈值情况下，灯具自动亮起照明；

S4、人工对自动照明的需要程度进行等级得分评定，当历史数据得分低于一定阈值时，对系统进行调整。

7.根据权利要求6所述的一种基于数据分析的物联网管理控制方法，其特征在于：在步骤S2中，根据用户习惯，判定模块进行判定的步骤如下：

S8-1、在历史数据中选取所有用户进行开灯动作时，室内的光照亮度值，对其中占比在阈值A以下的数据进行删除；

S8-2、选取出其中占比最多的数据记为a₁；将剩余数据进行平均值处理，得到平均值为a₂；

S8-3、若a₁＞a₂；则光照亮度阈值判定范围为[a₁，a₂]；若a₁＜a₂；则光照亮度阈值判定范围为[a₂，a₁]；在当前光照亮度值不在阈值范围内时，不进行亮灯操作。

8.根据权利要求7所述的一种基于数据分析的物联网管理控制方法，其特征在于：在步骤S4中，等级得分评定包括1级评分、2级评分、3级评分、4级评分；

所述1级评分为非常满意，计Y₁分；

所述2级评分为一般满意，计Y₂分；

所述3级评分为不满意，计Y₃分；

所述4级评分为非常不满意，计Y₄分；

采集k组历史数据评分，根据公式：

其中，x_i为综合评分；x₁、x₂、x₃......x_n为历史数据的每次评分；计算得出综合评分，当综合评分低于阈值C时，进行系统的调整。