CN117369297A - 一种基于物联网的智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能家居系统，包括数据采集模块、数据处理模块和家庭空调控制模块，所述数据采集模块用于采集用户关于智能家居空调控制的所需数据，所述数据处理模块与数据采集模块之间网络连接，所述数据处理模块用于对车辆行驶数据和家庭环境信息进行综合处理和分析，所述家庭空调控制模块与数据处理模块电连接，所述家庭空调控制模块用于根据所述数据处理模块的分析处理结果智能控制家庭空调，本发明，可以实现智能预测用户回家时间并智能控制家庭空调，为用户提供更加智能、便捷和舒适的家居体验，具有实用性强和可以智能预测用户回家时间并智能控制家庭空调的特点。

Description

一种基于物联网的智能家居系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体为一种基于物联网的智能家居系统。

背景技术

智能家居系统是近年来快速发展的领域，通过物联网技术和智能控制算法，实现对家居设备的远程监测和智能控制。其中，智能家居中的空调控制是用户体验的重要组成部分。传统的智能家居空调控制系统通常需要用户手动设置空调开启时间，或者通过手机等终端进行远程控制，但这些方法都存在一定的不便和局限性：首先，用户需要提前规划好空调开启时间，但随着生活节奏的加快，很容易忘记或没有时间手动设置空调开启。这样会导致用户回家时，家中仍然处于高温状态，造成不舒适的体验；其次现有的智能家居系统通常无法准确判断用户回家的时间，导致预先设置的开启时间可能过早或过晚。如果开启时间过早，会造成不必要的能源浪费；而如果开启时间过晚，用户到家时还没有达到舒适温度，影响用户体验。因此，设计实用性强和可以智能预测用户回家时间并智能控制家庭空调的一种基于物联网的智能家居系统是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能家居系统，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：一种基于物联网的智能家居系统，包括数据采集模块、数据处理模块和家庭空调控制模块，所述数据采集模块用于采集用户关于智能家居空调控制的所需数据，所述数据处理模块与数据采集模块之间网络连接，所述数据处理模块用于对车辆行驶数据和家庭环境信息进行综合处理和分析，所述家庭空调控制模块与数据处理模块电连接，所述家庭空调控制模块用于根据所述数据处理模块的分析处理结果智能控制家庭空调。

根据上述技术方案，所述数据采集模块包括车速采集模块、位置采集模块、后排人像采集模块和环境温度采集模块，所述车速采集模块用于采集用户车辆行驶速度，所述位置采集模块用于实时采集车辆位置信息，所述后排人像采集模块用户拍摄并采集车辆后排乘客的人脸信息，所述环境温度采集模块用于实时采集家庭的环境温度值。

根据上述技术方案，所述数据处理模块包括数据传输模块、行程时间分析模块、控制时机计算模块和人像处理数据库，所述数据传输模块用于将车辆车机通过无线通信方式与智能家居系统数据连接，以便后续的数据处理和分析，所述行程时间分析模块用于分析用户回家行程所需时间数据，所述控制时机计算模块用于根据分析预测到家时间和环境条件，智能判断家庭空调制冷到合适温度的时间，并与预测到家时间匹配，确定最佳开启时机，所述人像处理数据库用于录入存储用户家庭成员的人脸信息及其家庭入住信息。

根据上述技术方案，所述家庭空调控制模块包括指令接收模块、分级开关控制模块和分级温度调节模块，所述指令接收模块用于实时接收智能家居系统生成的控制指令，所述分级开关控制模块和分级温度调节模块均与指令接收模块电连接，所述分级开关控制模块用于根据接收到的指令，实现空调的开启和关闭操作，所述分级温度调节模块用于智能控制系统的指令，调节空调的温度，以满足用户的舒适需求。

根据上述技术方案，所述基于物联网的智能家居系统的运行方法包括以下步骤：

步骤S1：建立智能家居组网，将智能车机以终端形式接入智能家庭组网，当用户进入车辆，数据采集模块通过智能车机采集车辆行驶数据，并实时传输至智能家居系统，其中车辆行驶数据包括车辆自启动后的实时平均速度v、实时位置以及车机导航信息；

步骤S2：智能家居系统根据车辆行驶数据和历史记录，开始分析预测本次到家得时间；

步骤S3：家中布设的环境温度采集模块实时监测并采集不同房间的温度值w，并将温度数据传输至数据处理模块；

步骤S4：结合环境信息和预设空调制冷功率及制冷空间，智能判断家庭空调制冷到合适温度的时间，并与预测到家时间匹配；

步骤S5：当数据采集模块识别到汽车后排人像信息时，通过人像处理数据库匹配识别人像信息，若与人像处理数据库中匹配，则调取数据库中预存的家庭入住信息；

步骤S6：分析处理完成后，智能家居系统自动生成控制指令，自动开启空调并调整至预设温度，并根据车内识别匹配到的人像数据，智能家居系统判断可能进入的房间，只开启相关房间的空调，节约能源消耗。

根据上述技术方案，所述步骤S2进一步包括：

步骤S21：获取车机导航信息，当识别到导航目的地为用户家庭地址时，行程时间分析模块启动，开始分析预测本次到家剩余时间t；

步骤S22：首先根据实时位置信息获取导航信息中导航剩余路程距离l；

步骤S23：然后当车辆起步后，继续获取自启动后的实时平均速度v，实时计算本次到家剩余时间其中t随着剩余路程l的距离变小而呈减少趋势，v为自车辆启动后的实时平均速度，由车辆启动后已行驶距离与已启动时间之比得到。

根据上述技术方案，所述步骤S4进一步包括：

步骤S41：获取制冷目标区域的环境温度值w以及制冷目标区域的目标环境温度值w₀，利用公式Δw＝w-w₀计算得到目标区域的制冷温度差值；

步骤S42：获取制冷目标区域面积s，以及辅助该区域的空调制冷功率p；

步骤S43：通过时间计算公式分析计算家庭空调制冷到目标环境温度的时间，其中k为控制系数，为大于0的常数。

根据上述技术方案，所述步骤S4还包括以下步骤：

步骤S4a：智能家居系统调取历史车辆定位在家庭地址处时的车机关闭记录以及在车机关闭记录的30分钟内，家庭智能门锁被启动解锁的所有记录，获取所有记录时间差值t_i，i＝1、2、…、n；

步骤S4b：计算该用户驾车驶入家庭地址并离开车辆，即车机系统关闭后，至进入家庭时，开启家庭智能门锁的平均时间值

步骤S4c：当T＝t+t₀时，智能家居控制系统发送指令给家庭空调控制器。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，可以实现智能预测用户回家时间并智能控制家庭空调，为用户提供更加智能、便捷和舒适的家居体验。同时，通过优化空调开启时机，还能有效节约能源消耗，具有显著的应用价值和市场前景。

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是本发明的系统模块组成示意图。

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，本发明提供技术方案：一种基于物联网的智能家居系统，包括数据采集模块、数据处理模块和家庭空调控制模块，数据采集模块用于采集用户关于智能家居空调控制的所需数据，数据处理模块与数据采集模块之间网络连接，数据处理模块用于对车辆行驶数据和家庭环境信息进行综合处理和分析，家庭空调控制模块与数据处理模块电连接，家庭空调控制模块用于根据数据处理模块的分析处理结果智能控制家庭空调。

数据采集模块包括车速采集模块、位置采集模块、后排人像采集模块和环境温度采集模块，车速采集模块用于采集用户车辆行驶速度，位置采集模块用于实时采集车辆位置信息，后排人像采集模块用户拍摄并采集车辆后排乘客的人脸信息，环境温度采集模块用于实时采集家庭的环境温度值。

数据处理模块包括数据传输模块、行程时间分析模块、控制时机计算模块和人像处理数据库，数据传输模块用于将车辆车机通过无线通信方式与智能家居系统数据连接，以便后续的数据处理和分析，行程时间分析模块用于分析用户回家行程所需时间数据，控制时机计算模块用于根据分析预测到家时间和环境条件，智能判断家庭空调制冷到合适温度的时间，并与预测到家时间匹配，确定最佳开启时机，人像处理数据库用于录入存储用户家庭成员的人脸信息及其家庭入住信息。

家庭空调控制模块包括指令接收模块、分级开关控制模块和分级温度调节模块，指令接收模块用于实时接收智能家居系统生成的控制指令，分级开关控制模块和分级温度调节模块均与指令接收模块电连接，分级开关控制模块用于根据接收到的指令，实现空调的开启和关闭操作，分级温度调节模块用于智能控制系统的指令，调节空调的温度，以满足用户的舒适需求。

基于物联网的智能家居系统的运行方法包括以下步骤：

步骤S1：建立智能家居组网，将智能车机以终端形式接入智能家庭组网，当用户进入车辆，数据采集模块通过智能车机采集车辆行驶数据，并实时传输至智能家居系统，其中车辆行驶数据包括车辆自启动后的实时平均速度v、实时位置以及车机导航信息；可以实现与用户开车时的智能车机数据互联，通过分析车速和离家的距离，精确预测用户到家的时间；

步骤S2：智能家居系统根据车辆行驶数据和历史记录，开始分析预测本次到家得时间；

步骤S3：家中布设的环境温度采集模块实时监测并采集不同房间的温度值w，并将温度数据传输至数据处理模块；

步骤S4：结合环境信息和预设空调制冷功率及制冷空间，智能判断家庭空调制冷到合适温度的时间，并与预测到家时间匹配；

步骤S5：当数据采集模块识别到汽车后排人像信息时，通过人像处理数据库匹配识别人像信息，若与人像处理数据库中匹配，则调取数据库中预存的家庭入住信息；当车辆后排有人时，通过采集识别位于后排的人像信息，可以识别判断后排乘客是否为家庭常住人员，若是家庭常住人员，可以根据系统预存的家庭常住人员的入住信息，同步控制开启与用户同行的家庭成员的房间空调，示例性的，当后排未有人员乘坐时，智能家居控制系统默认开启家庭客厅和主卧空调达到预设温度，维持客厅和主卧恒温，而次卧则默认不开启，因用户在家庭主要活动范围为主卧和客厅，因此可以根据回家人数调节空调区域，节约空调用电，降低能源浪费；而在识别到后排有父母乘坐时，因家庭信息中预设客卧为父母常住房间，则本次驱车过程中考虑客卧环境温度和制冷需要进而分区控制，大大节约电能同时还可以充分保证系统智能化程度，达到省心、实用的目的；

步骤S6：分析处理完成后，智能家居系统自动生成控制指令，自动开启空调并调整至预设温度，并根据车内识别匹配到的人像数据，智能家居系统判断可能进入的房间，只开启相关房间的空调，节约能源消耗。

步骤S2进一步包括：

步骤S21：获取车机导航信息，当识别到导航目的地为用户家庭地址时，行程时间分析模块启动，开始分析预测本次到家剩余时间t；仅针对于驱车回家，有需求保障家庭恒温情况下分析预测，避免用户每次进入车辆后系统均盲目分析识别而浪费不必要算力；

步骤S22：首先根据实时位置信息获取导航信息中导航剩余路程距离l；

步骤S23：然后当车辆起步后，继续获取自启动后的实时平均速度v，实时计算本次到家剩余时间其中t随着剩余路程l的距离变小而呈减少趋势，v为自车辆启动后的实时平均速度，由车辆启动后已行驶距离与已启动时间之比得到；通过实时计算得到的平均速度，可以不断校正回家剩余时间，是的剩余路程的分析预测更加精准，更加符合用户当前驾驶进度。

步骤S4进一步包括：

步骤S41：获取制冷目标区域的环境温度值w以及制冷目标区域的目标环境温度值w₀，利用公式Δw＝w-w₀计算得到目标区域的制冷温度差值；

步骤S42：获取制冷目标区域面积s，以及辅助该区域的空调制冷功率p；

步骤S43：通过时间计算公式分析计算家庭空调制冷到目标环境温度的时间，其中k为控制系数，为大于0的常数；式中，制冷目标区域面积以及需要制冷温度差值均与家庭空调制冷到目标环境温度的时间呈正比，当制冷目标区域面积越大，且需要制冷温度差值越大时，家庭空调制冷到目标环境温度的时间也越长，辅助该区域的空调制冷功率与家庭空调制冷到目标环境温度的时间呈反比，空调功率越大，则可以更快时目标区域达到设定温度。

步骤S4还包括以下步骤：

步骤S4a：智能家居系统调取历史车辆定位在家庭地址处时的车机关闭记录以及在车机关闭记录的30分钟内，家庭智能门锁被启动解锁的所有记录，获取所有记录时间差值t_i，i＝1、2、…、n；

步骤S4b：计算该用户驾车驶入家庭地址并离开车辆，即车机系统关闭后，至进入家庭时，开启家庭智能门锁的平均时间值

步骤S4c：当T＝t+t₀时，智能家居控制系统发送指令给家庭空调控制器；通过分析计算用户从停车到进入家中的平均时间，可以充分考虑该部分时间，使得家庭空调控制模块的分析控制更加精准，减少停车和用户步行至家中过程所需时间而导致空调能耗额外浪费。

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)

1.一种基于物联网的智能家居系统，包括数据采集模块、数据处理模块和家庭空调控制模块，其特征在于：所述数据采集模块用于采集用户关于智能家居空调控制的所需数据，所述数据处理模块与数据采集模块之间网络连接，所述数据处理模块用于对车辆行驶数据和家庭环境信息进行综合处理和分析，所述家庭空调控制模块与数据处理模块电连接，所述家庭空调控制模块用于根据所述数据处理模块的分析处理结果智能控制家庭空调。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于：所述数据采集模块包括车速采集模块、位置采集模块、后排人像采集模块和环境温度采集模块，所述车速采集模块用于采集用户车辆行驶速度，所述位置采集模块用于实时采集车辆位置信息，所述后排人像采集模块用户拍摄并采集车辆后排乘客的人脸信息，所述环境温度采集模块用于实时采集家庭的环境温度值。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据传输模块、行程时间分析模块、控制时机计算模块和人像处理数据库，所述数据传输模块用于将车辆车机通过无线通信方式与智能家居系统数据连接，以便后续的数据处理和分析，所述行程时间分析模块用于分析用户回家行程所需时间数据，所述控制时机计算模块用于根据分析预测到家时间和环境条件，智能判断家庭空调制冷到合适温度的时间，并与预测到家时间匹配，确定最佳开启时机，所述人像处理数据库用于录入存储用户家庭成员的人脸信息及其家庭入住信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于：所述家庭空调控制模块包括指令接收模块、分级开关控制模块和分级温度调节模块，所述指令接收模块用于实时接收智能家居系统生成的控制指令，所述分级开关控制模块和分级温度调节模块均与指令接收模块电连接，所述分级开关控制模块用于根据接收到的指令，实现空调的开启和关闭操作，所述分级温度调节模块用于智能控制系统的指令，调节空调的温度，以满足用户的舒适需求。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于：所述基于物联网的智能家居系统的运行方法包括以下步骤：

步骤S1：建立智能家居组网，将智能车机以终端形式接入智能家庭组网，当用户进入车辆，数据采集模块通过智能车机采集车辆行驶数据，并实时传输至智能家居系统，其中车辆行驶数据包括车辆自启动后的实时平均速度v、实时位置以及车机导航信息；

步骤S2：智能家居系统根据车辆行驶数据和历史记录，开始分析预测本次到家得时间；

步骤S3：家中布设的环境温度采集模块实时监测并采集不同房间的温度值w，并将温度数据传输至数据处理模块；

步骤S4：结合环境信息和预设空调制冷功率及制冷空间，智能判断家庭空调制冷到合适温度的时间，并与预测到家时间匹配；

步骤S5：当数据采集模块识别到汽车后排人像信息时，通过人像处理数据库匹配识别人像信息，若与人像处理数据库中匹配，则调取数据库中预存的家庭入住信息；

步骤S6：分析处理完成后，智能家居系统自动生成控制指令，自动开启空调并调整至预设温度，并根据车内识别匹配到的人像数据，智能家居系统判断可能进入的房间，只开启相关房间的空调，节约能源消耗。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于：所述步骤S2进一步包括：

步骤S21：获取车机导航信息，当识别到导航目的地为用户家庭地址时，行程时间分析模块启动，开始分析预测本次到家剩余时间t；

步骤S22：首先根据实时位置信息获取导航信息中导航剩余路程距离l；

步骤S23：然后当车辆起步后，继续获取自启动后的实时平均速度v，实时计算本次到家剩余时间其中t随着剩余路程l的距离变小而呈减少趋势，v为自车辆启动后的实时平均速度，由车辆启动后已行驶距离与已启动时间之比得到。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于：所述步骤S4进一步包括：

步骤S41：获取制冷目标区域的环境温度值w以及制冷目标区域的目标环境温度值w₀，利用公式Δw＝w-w₀计算得到目标区域的制冷温度差值；

步骤S42：获取制冷目标区域面积s，以及辅助该区域的空调制冷功率p；

步骤S43：通过时间计算公式分析计算家庭空调制冷到目标环境温度的时间，其中k为控制系数，为大于0的常数。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于：所述步骤S4还包括以下步骤：

步骤S4a：智能家居系统调取历史车辆定位在家庭地址处时的车机关闭记录以及在车机关闭记录的30分钟内，家庭智能门锁被启动解锁的所有记录，获取所有记录时间差值t_i，i＝1、2、…、n；

步骤S4b：计算该用户驾车驶入家庭地址并离开车辆，即车机系统关闭后，至进入家庭时，开启家庭智能门锁的平均时间值

步骤S4c：当T＝t+t₀时，智能家居控制系统发送指令给家庭空调控制器。