基于云计算的家居设备管理控制系统的制作方法

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管理控制系统。

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。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供基于云计算的家居设备管理控制系统。

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管理控制系统，包括云计算平台、家居环境监测模块、家居设备控制模块和智能终端；所述的家居环境监测模块、家居设备控制模块、智能终端均与云计算平台通信连接；所述的家居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平台；所述的云计算平台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，向家居设备控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的智能终端访问云计算平台获得家居环境数据，并发送控制请求至云计算平台，云计算平台根据控制请求向家居设备控制模块发送相应的控制指令。

本发明的有益效果为：通过无线传感器网络获取家居环境数据，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本发明的结构框图；

图2是本发明云计算平台的连接框图。

附图标记：

云计算平台1、家居环境监测模块2、家居设备控制模块3、智能终端4、数据存储模块10、控制指令生成模块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、图2，本实施例提供的基于云计算的家居设备管理控制系统，包括云计算平台1、家居环境监测模块2、家居设备控制模块3和智能终端4；所述的家居环境监测模块2、家居设备控制模块3、智能终端4均与云计算平台1通信连接；所述的家居环境监测模块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平台1；所述的云计算平台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，向家居设备控制模块3发送控制指令，控制相应的家居设备运作；所述的智能终端4访问云计算平台1获得家居环境数据，并发送控制请求至云计算平台1，云计算平台1根据控制请求向家居设备控制模块3发送相应的控制指令。

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，家居设备控制模块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。

优选地，所述云计算平台1包括数据存储模块10和控制指令生成模块20，所述数据存储模块10与所述家居环境监测模块2连接，用于存储所述家居环境监测模块2采集的家居环境数据，所述控制指令生成模块20与所述家居设备控制模块3无线通讯连接，用于向所述家居设备控制模块3发送控制指令。

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。

优选地，所述的家居环境监测模块2包括环境监测节点、簇头节点和基站，环境监测节点根据自定义的分簇协议进行分簇，簇内的环境监测节点将家居环境数据发送至簇头节点，簇头节点汇聚簇内环境监测节点发送的家居环境数据后，转发至基站，进而由基站将家居环境数据发送至云计算平台1；

优选地，所述的环境监测节点根据自定义的分簇协议进行分簇，具体包括：

(1)进行初始化，设定各环境监测节点成为簇头节点的初始化概率；

(2)进行簇头节点选择，各环境监测节点按照下列公式计算成为簇头节点的当前概率：

式中，p(si)表示环境监测节点si成为簇头节点的当前概率，p(si)为设定的环境监测节点si成为簇头节点的初始化概率，为环境监测节点si的剩余能量值，为环境监测节点si的第j个邻居节点的剩余能量值，为环境监测节点si的邻居节点数目，表示环境监测节点si的剩余内存，为环境监测节点si的第j个邻居节点的剩余内存，pmin为设定的最小概率阈值，max[·]表示取最大值函数；

(3)各环境监测节点向其通信距离范围内的环境监测节点交换成为簇头节点的当前概率值，若自身的当前概率值在其通信距离范围内的环境监测节点中为最大，则竞选为簇头节点，并向通信距离范围内的环境监测节点广播“任命簇头节点”消息；

(4)将簇头节点的非邻居节点作为普通节点并加入到合适的簇头节点所在的簇中，完成分簇操作。

相对于现有技术中由各环境监测节点直接发送家居环境数据到基站的方式，本优选实施例通过自定义的分簇协议从环境监测节点中选出簇头节点，进而由簇头节点汇聚簇内的家居环境数据，再进一步转发家居环境数据至基站，相对节省了家居环境监测模块2的数据传输能耗，能够有效延长家居环境监测模块2的无线传感器网络工作寿命；在簇头节点选取的过程中，考虑了环境监测节点的剩余能量和剩余内存，并基于概率选择合适的簇头节点，优化了簇头节点选取的过程，提高了分簇的效率。

优选地，分簇完成后，将簇头节点的邻居节点作为备选簇头节点，并作为用于转发普通节点的家居环境数据至簇头节点的中继节点；当簇头节点满足簇头更新条件时，在对应的备选簇头节点中选择当前概率值最大的作为该簇的新簇头节点，所述的簇头更新条件为：

或者

式中，为簇头节点sa的剩余能量值，为簇头节点sa的第b个邻居节点的剩余能量值，为簇头节点sa具有的邻居节点数目，为簇头节点sa所在簇具有的环境监测节点数目，λ为设定周期内接收家居环境数据的长度，单位为bit，e0是无线收发电路接收单位长度家居环境数据的能耗，e1为簇头节点sa融合单位长度家居环境数据的能耗，ψ为设定的比值阈值。

本优选实施例设定了簇头更新条件，能够在当前簇头节点不能在设定周期时间内承担数据收发任务或者剩余能量值不满足要求时进行簇头节点的更换，确保家居环境数据稳当收集，提高无线传感器网络在家居环境数据收集方面的稳定性，并进一步优化了簇头节点的更新过程，使得簇头节点的更新选择只在备选簇头节点中进行，避免簇头节点在所有环境监测节点中轮换，能够节省簇头节点的更新能耗，提高家居环境监测模块2的工作效率。

优选地，所述的将簇头节点的非邻居节点作为普通节点并加入到合适的簇头节点所在的簇中，具体为：

(1)普通节点根据下列公式确定自身通信距离范围内的簇头节点的能力值：

式中，sk表示普通节点sl通信距离范围内的第k个簇头节点，skv表示sk的第v个邻居节点，q(sk)表示sk的能力值，d(sl,sk)表示普通节点sl与sk间的距离，d(sl,skv)表示普通节点sl与skv间的距离，表示sk的剩余能量值，表示skv的剩余能量值，表示sk具有的邻居节点数目，dt为设定的距离阈值，et为设定的能量阈值；

(2)普通节点加入到能力值最大的簇头节点所在的簇中。

现有技术中普通节点都是通过最短路径来选择簇头节点，而在实际情况中最短路径有时候并不是最有效的当选者，本优选实施例普通节点对簇头节点的选择根据簇头节点的能力值确定，考虑了簇头节点及其邻居节点(即中继节点)的剩余能量，能够确保选择的簇头节点及其邻居节点的剩余能量能够传输普通节点的家居环境数据，避免部分家居环境数据的丢失，保障了家居环境数据的合理传输，为管理和控制家居设备奠定良好的基础。

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。