一种物联网家电的物联网功能检测系统及检测方法与流程

本发明属于物联网家电技术领域，尤其涉及一种物联网家电的物联网功能检测系统及检测方法。

背景技术：

随着物联网技术的快速发展，家用电器也开始逐步融入物联网技术以实现与互联网的连接，从而实现信息交互与通讯。物联网家电是指将物联网技术应用在冰箱、洗衣进、彩电等家用电器产品中。有专家认为，随着产品线的日益丰富，物联网家电将快速进入消费者的家庭，家电企业也由产品制造商转型为物联网方案服务商。物联网家电产品的不断丰富将推动家电企业由制造业向服务业转型。此前企业为消费者提供的是单件产品，而随着物联网产品不断丰富和技术的不断成熟，以海尔为代表的家电企业除了为消费者提供产品以外，还可以为消费者组建u-home物联网家庭，由传统制造业向现代服务业转型。然而，现有家电通信配置复杂，配置效率低，稳定性差；同时，家电设备之间互联通信需要手动设置一些参数才能让这些物联网家电协同工作起来，而对于不同品牌的家电，繁多的物理通信接口，难度更大。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有家电通信配置复杂，配置效率低，稳定性差；同时，家电设备之间互联通信需要手动设置一些参数才能让这些物联网家电协同工作起来，而对于不同品牌的家电，繁多的物理通信接口，难度更大。

(2)通过连接检测程序判断物联网家电连接状态的过程中，当存在多网络时，采用传统的算法进行网络的选择，不能有效改善连接质量及提高吞吐量，增加了单位吞吐量对应的功耗和费用，不能有效保证网络的负载均衡。

(3)通过查询程序对物联网家电属性进行查询的过程中，采用传统的算法对家电属性的数据进行辨别，不能有效地分析和处理不精确、不一致等各种不完备家电属性信息，导致辨别过程复杂。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种物联网家电的物联网功能检测系统及检测方法。

本发明是这样实现的，一种物联网家电的物联网功能检测方法包括：

检测模块利用信号检测器检测物联网家电通信信号，判断是否有预设的物联网，“否”停止操作，“是”执行下一步；利用查询程序对物联网家电属性进行查询，查询完成后，物联网家电之间自动适配操作；

连接检测程序对物联网家电连接状态信号的强弱或者是否连接进行检测判断；

利用显示器显示物联网家电通信信号、物联网家电属性、物联网家电连接状态信息数据。

进一步，信号检测模块通过信号检测器检测物联网家电通信信号的方法包括：

步骤一，利用nb-lot上行信号循环前缀的结构特性完成时频同步；

步骤二，将信号检测的硬判决结果作为协助数据点，迭代地进行信道估计，并利用测量信道相位呈线性变化的特性作为先验信息，对信道估计结果的相位进行拟合，以优化信道估计结果，提升检测精度；

步骤三，根据信道估计结果对信号进行均衡，得到信号检测结果。

连接判断模块通过连接检测程序判断物联网家电连接状态中包括：

步骤一，将各个属性去量纲化，对原始矩阵用向量规范法后得到规范矩阵r＝(rln)l×n，其中rln为

步骤二，建立加权标准化的决策矩阵v，用户模块中已存有用户偏好的权重信息，代表终端在进行网络选择时对各属性的不同偏好程度，假设属性的权值向量为w＝[w1...wn...wn]^t，wn是第n个属性对应的权重，且其中最大wn所对应的是用户最偏好的属性，在网络选择结果中起重要作用，将规范矩阵r中的每一列属性值与对应权值相乘得到加权标准化的决策矩阵v＝(vln)l×n，其中vln为

vln＝wnrln；

步骤三，确定所有方案的正理想方案q⁺和负理想方案q^-；

步骤四，分别计算候选方案与正、负理想方案的欧几里德距离，候选方案与正理想方案q⁺的距离为

各个候选方案与负理想方案的距离为

步骤五，计算候选方案与正理想方案的相对接近程度为

当候选方案与负理想方案的距离越大，与正理想方案的距离越小时，越接近1，表明与正理想方案越接近；而当越小，越大时，越接近0，表明负理想方案越接近；

步骤六，对候选方案排序并选择最优方案；依据候选方案与理想方案的接近程度将作为效用函数，选取效用函数值最大的那个候选方案作为最优选网方案l^*即

方案l^*中的单个或多个无线网络接口被打开，移动终端执行多网络的接入。

进一步，属性查询模块通过查询程序对物联网家电属性进行查询的过程中，利用属性查询模块的传感器节点需要对收集的数据进行预处理，然后再向簇首节点传输数据；采用格拉布斯预准则对传感器节点所采集到的数据进行预处理假设某个簇首节点含有n个传感器节点，传感器节点收集到的数据为x1,x2,…,xn，服从正态分布，并设：

根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：

给定显著性水平α＝0.05之后，测量值满足gi≤g0(n,α)，则认为测量值有效，测量值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合；

通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个传感器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的权值；选用簇中的传感器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据；

某个簇中有个传感器节点，用维列向量d＝(d1,d2,…,dn)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中li的计算公式为：

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

其中wi为相应的权值；最终获取物联网家电属性查询的信息。

物联网通信模块通信配置方法包括：

(1)通过信号检测器检测物联网家电通信信号；

(2)物联网家电将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻；

(3)若当前时刻与所述第一时刻之间的时间差大于等于第一时间阈值，则检测是否配置上目标路由器；

(4)若未配置上所述目标路由器，则将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻；

(5)若当前时刻与所述第二时刻之间的时间差大于等于第二时间阈值，则检测是否配置上所述目标路由器；

(6)若未配置上所述目标路由器，则返回执行所述将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻的步骤，直至所述物联网家电配置上所述目标路由器。

进一步，将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻之前，所述物联网家电入网方法还包括：

检测是否同步到信道，若未同步到所述信道，则执行所述将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻的步骤。

进一步，检测是否同步到信道之后，所述物联网家电入网方法还包括：

若同步到所述信道，则记录同步到所述信道的第三时刻；

若当前时刻与所述第三时刻之间的时间差大于等于第三时间阈值，则检测是否配置上所述目标路由器；

若未配置上所述目标路由器，则执行所述将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻的步骤；

返回执行所述将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻的步骤之前，所述物联网家电入网方法还包括：

检测是否与移动终端建立通信连接，若未与所述移动终端建立通信连接，则返回执行所述将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种物联网家电的物联网功能检测计算机程序，所述物联网家电的物联网功能检测计算机程序实现所述的物联网家电的物联网功能检测方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述的物联网家电的物联网功能检测方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的物联网家电的物联网功能检测方法。

本发明的另一目的在于提供一种物联网家电的物联网功能检测系统包括：

供电模块，与主控模块连接，用于为物联网家电的物联网功能检测系统供电操作；

信号检测模块，与主控模块连接，用于通过信号检测器检测物联网家电通信信号；

主控模块，与供电模块、信号检测模块、物联网通信模块、家电适配模块、属性查询模块、连接判断模块、显示模块连接，用于通过中央处理器控制各个模块正常工作；

物联网通信模块，与主控模块连接，用于通过无线发射器连接物联网进行通信；

家电适配模块，与主控模块连接，用于物联网家电之间自动适配操作；

属性查询模块，与主控模块连接，用于通过查询程序对物联网家电属性进行查询；

连接判断模块，与主控模块连接，用于通过连接检测程序判断物联网家电连接状态；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示物联网家电通信信号、物联网家电属性、物联网家电连接状态信息数据。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述物联网家电的物联网功能检测系统的物联网家电的物联网功能检测设备。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过物联网通信模块实现物联网家电快速入网，配置效率高且更稳定，配置体验更好；同时，通过家电适配模块主适家电通过广播发起适配请求，被适家电被动接收适配请求，进而两者相互设置对方的优先级并将对方的相关信息存入自己的适配设备列表中，最终完成适配过程，从而简化了物联网家电之间的适配过程，提高了适配效率，减少工作人员的工作量，降低了其工作难度。

本发明中连接判断模块通过连接检测程序判断物联网家电连接状态的过程中，当存在多网络时，为了能有效改善连接质量，提高吞吐量，降低的单位吞吐量对应的功耗和费用，保证网络的负载均衡，采用topsis算法。

本发明中信号检测模块通过信号检测器检测物联网家电通信信号的过程中，为了有效地减少了传统的检测方法由于信道估计引入的误差，使得信号检测结果更为精确，采用基于迭代的nb-lot上行信号的检测方法。

本发明中属性查询模块通过查询程序对物联网家电属性进行查询的过程中，需要对家电属性的数据进行辨别，为了能有效地分析和处理不精确、不一致等各种不完备家电属性信息，使辨别过程简单、有效，采用基于遗传算法的粗糙集属性约简算法。

本发明属性查询模块通过查询程序对物联网家电属性进行查询的过程中，利用属性查询模块的传感器节点需要对收集的数据进行预处理，然后再向簇首节点传输数据；采用格拉布斯预准则对传感器节点所采集到的数据进行预处理假设某个簇首节点含有n个传感器节点，传感器节点收集到的数据为x1,x2,…,xn，服从正态分布，并设：

根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：

给定显著性水平α＝0.05之后，测量值满足gi≤g0(n,α)，则认为测量值有效，测量值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合。

通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个传感器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的权值；选用簇中的传感器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据。

某个簇中有个传感器节点，用维列向量d＝(d1,d2,…,dn)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中li的计算公式为：

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

其中wi为相应的权值；最终获取物联网家电属性查询的信息。

附图说明

图1是本发明实施例提供的物联网家电的物联网功能检测系统结构图。

图中：1、供电模块；2、信号检测模块；3、主控模块；4、物联网通信模块；5、家电适配模块；6、属性查询模块；7、连接判断模块；8、显示模块。

图2是本发明实施例提供的物联网家电的物联网功能检测方法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

现有家电通信配置复杂，配置效率低，稳定性差；同时，家电设备之间互联通信需要手动设置一些参数才能让这些物联网家电协同工作起来，而对于不同品牌的家电，繁多的物理通信接口，难度更大。

通过连接检测程序判断物联网家电连接状态的过程中，当存在多网络时，采用传统的算法进行网络的选择，不能有效改善连接质量及提高吞吐量，增加了单位吞吐量对应的功耗和费用，不能有效保证网络的负载均衡。

通过查询程序对物联网家电属性进行查询的过程中，采用传统的算法对家电属性的数据进行辨别，不能有效地分析和处理不精确、不一致等各种不完备家电属性信息，导致辨别过程复杂。

为解决上述技术问题，下面结合具体方案对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明提供的物联网家电的物联网功能检测系统包括：供电模块1、信号检测模块2、主控模块3、物联网通信模块4、家电适配模块5、属性查询模块6、连接判断模块7、显示模块8。

供电模块1，与主控模块3连接，用于为物联网家电的物联网功能检测系统供电操作。

信号检测模块2，与主控模块3连接，用于通过信号检测器检测物联网家电通信信号。

主控模块3，与供电模块1、信号检测模块2、物联网通信模块4、家电适配模块5、属性查询模块6、连接判断模块7、显示模块8连接，用于通过中央处理器控制各个模块正常工作。

物联网通信模块4，与主控模块3连接，用于通过无线发射器连接物联网进行通信。

家电适配模块5，与主控模块3连接，用于物联网家电之间自动适配操作。

属性查询模块6，与主控模块3连接，用于通过查询程序对物联网家电属性进行查询。

连接判断模块7，与主控模块3连接，用于通过连接检测程序判断物联网家电连接状态。

显示模块8，与主控模块3连接，用于通过显示器显示物联网家电通信信号、物联网家电属性、物联网家电连接状态信息数据。

如图2所示，本发明提供的物联网家电的物联网功能检测系统的检测方法，具体包括以下步骤：

s101：首先，为物联网家电的物联网功能检测系统供电。

s102：检测模块利用信号检测器检测物联网家电通信信号，判断是否有预设的物联网，“否”停止操作，“是”执行下一步；利用查询程序对物联网家电属性进行查询，查询完成后，物联网家电之间自动适配操作。

s103：连接检测程序对物联网家电连接状态信号的强弱或者是否连接进行检测判断。

s104：利用显示器显示物联网家电通信信号、物联网家电属性、物联网家电连接状态信息数据。

所述信号检测模块2通过信号检测器检测物联网家电通信信号的过程中，为了有效地减少了传统的检测方法由于信道估计引入的误差，使得信号检测结果更为精确，采用基于迭代的nb-lot上行信号的检测方法，具体步骤以下步骤：

步骤一，首先利用nb-lot上行信号循环前缀的结构特性完成时频同步；

步骤二，将传统方法信号检测的硬判决结果作为协助数据点，迭代地进行信道估计，并利用测量信道相位呈线性变化的特性作为先验信息，对信道估计结果的相位进行拟合，以优化信道估计结果，提升检测精度；

步骤三，根据信道估计结果对信号进行均衡，得到信号检测结果。

所述连接判断模块7通过连接检测程序判断物联网家电连接状态的过程中，当存在多网络时，为了能有效改善连接质量，提高吞吐量，降低的单位吞吐量对应的功耗和费用，保证网络的负载均衡，采用topsis算法，具体包括以下步骤：

步骤一，将各个属性去量纲化，对原始矩阵用向量规范法后得到规范矩阵r＝(rln)l×n，其中rln为

步骤二，建立加权标准化的决策矩阵v，用户模块中已存有用户偏好的权重信息，代表终端在进行网络选择时对各属性的不同偏好程度，假设属性的权值向量为w＝[w1...wn...wn]^t，wn是第n个属性对应的权重，且其中最大wn所对应的是用户最偏好的属性，在网络选择结果中起重要作用，将规范矩阵r中的每一列属性值与对应权值相乘得到加权标准化的决策矩阵v＝(vln)l×n，其中vln为

vln＝wnrln；

步骤三，确定所有方案的正理想方案q⁺和负理想方案q^-。

步骤四，分别计算候选方案与正、负理想方案的欧几里德距离，候选方案与正理想方案q⁺的距离为

各个候选方案与负理想方案的距离为

步骤五，计算候选方案与正理想方案的相对接近程度为

当候选方案与负理想方案的距离越大，与正理想方案的距离越小时，越接近1，表明与正理想方案越接近；而当越小，越大时，越接近0，表明负理想方案越接近。

步骤六，对候选方案排序并选择最优方案；依据候选方案与理想方案的接近程度将作为效用函数，选取效用函数值最大的那个候选方案作为最优选网方案l^*即

方案l^*中的单个或多个无线网络接口被打开，移动终端执行多网络的接入。

所述属性查询模块6通过查询程序对物联网家电属性进行查询的过程中，需要对家电属性的数据进行辨别，为了能有效地分析和处理不精确、不一致等各种不完备家电属性信息，使辨别过程简单、有效，采用基于遗传算法的粗糙集属性约简算法，包括以下步骤：

属性查询模块通过查询程序对物联网家电属性进行查询的过程中，利用属性查询模块的传感器节点需要对收集的数据进行预处理，然后再向簇首节点传输数据；采用格拉布斯预准则对传感器节点所采集到的数据进行预处理假设某个簇首节点含有n个传感器节点，传感器节点收集到的数据为x1,x2,…,xn，服从正态分布，并设：

根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：

给定显著性水平α＝0.05之后，测量值满足gi≤g0(n,α)，则认为测量值有效，测量值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合。

通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个传感器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的权值；选用簇中的传感器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据。

某个簇中有个传感器节点，用维列向量d＝(d1,d2,…,dn)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中li的计算公式为：

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

其中wi为相应的权值；最终获取物联网家电属性查询的信息。

本发明提供的物联网通信模块4通信配置方法如下：

(1)通过信号检测器检测物联网家电通信信号。

(2)物联网家电将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻。

(3)若当前时刻与所述第一时刻之间的时间差大于等于第一时间阈值，则检测是否配置上目标路由器。

(4)若未配置上所述目标路由器，则将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻。

(5)若当前时刻与所述第二时刻之间的时间差大于等于第二时间阈值，则检测是否配置上所述目标路由器。

(6)若未配置上所述目标路由器，则返回执行所述将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻的步骤，直至所述物联网家电配置上所述目标路由器。

本发明提供的将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻之前，所述物联网家电入网方法还包括：

检测是否同步到信道，若未同步到所述信道，则执行所述将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻的步骤。

本发明提供的检测是否同步到信道之后，所述物联网家电入网方法还包括：

若同步到所述信道，则记录同步到所述信道的第三时刻。

若当前时刻与所述第三时刻之间的时间差大于等于第三时间阈值，则检测是否配置上所述目标路由器。

若未配置上所述目标路由器，则执行所述将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式，并记录将所述入网配置模式切换为无线访问接入点模式的第二时刻的步骤。

本发明提供的返回执行所述将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻的步骤之前，所述物联网家电入网方法还包括：

检测是否与移动终端建立通信连接，若未与所述移动终端建立通信连接，则返回执行所述将入网配置模式设置为一键配置模式，并记录将所述入网配置模式设置为一键配置模式的第一时刻的步骤。

本发明提供的家电适配模块5适配方法如下：

1)在物联网中注册现有主适家电、被适家电标识。

2)主适家电通过广播向网络中的其他家电发送适配请求报文。

3)被适家电接收所述适配请求报文，根据所述适配请求报文生成适配应答报文，并向所述主适家电发送所述适配应答报文。

4)所述主适家电接收所述适配应答报文，根据所述适配应答报文，设置所述被适家电的优先级，并将所述被适家电放入所述主适家电的适配设备列表中，然后向所述被适家电发送适配确认报文。

5)所述被适家电接收所述适配确认报文，设置所述主适家电的优先级，并将所述主适家电放入所述被适家电的适配设备列表中。

本发明提供的步骤3)具体包括步骤：

所述被适家电接收所述适配请求报文，解析所述适配请求报文得到所述主适家电的网络参数，以及所述主适家电所支持的协议列表。

所述被适家电从所述主适家电所支持的协议列表中筛选出所述被适家电所支持的协议，生成可适配协议列表。

所述被适家电封装自己的网络参数和所述可适配协议列表生成适配应答报文，并向所述主适家电发送所述适配应答报文。

本发明提供的主适家电的适配设备列表中存储与所述主适家电相适配的家电的通信地址、端口号和可适配协议列表。

所述被适家电的适配设备列表中存储与所述被适家电相适配的家电的通信地址、端口号和可适配协议列表。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。