一种基于云计算的智能家居的制作方法

本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种基于云计算的智能家居。

背景技术：

智能家电是将微处理器、传感器技术和网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，智能家电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智能家电的种类和数量越来越多，如智能电视、智能冰箱、智能空调等。如何实现对智能家电的节能控制，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种基于云计算的智能家居。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种基于云计算的智能家居，包括云端服务器、环境监测装置、家电控制设备和智能终端；所述的环境监测装置、家电控制设备、智能终端均与云端服务器通信连接；所述的环境监测装置用于对家居环境进行监测，采集室内环境数据并发送至云端服务器；所述的云端服务器用于对室内环境数据进行处理，判断室内环境数据是否满足预设的家居环境参数条件，当某一室内环境数据不满足预设的环境参数条件时，向家电控制设备发送控制指令，家电控制设备根据控制指令控制对应的智能家电运作；所述的智能终端访问云端服务器获得室内环境数据，并发送控制请求至云端服务器，云端服务器根据控制请求向家电控制设备发送相应的控制指令。

本发明的有益效果为：能够实时获取室内环境数据，并基于云计算技术对室内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智能家电的运作，从而实现节能控制，具备高度的信息化和智能化，操作简便。

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是本发明云端服务器的连接框图。

附图标记：

云端服务器1、环境监测装置2、家电控制设备3、智能终端4、存储器10、处理器20、收发器30。

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，本实施例提供的一种基于云计算的智能家居，包括云端服务器1、环境监测装置2、家电控制设备3和智能终端4；所述的环境监测装置2、家电控制设备3、智能终端4均与云端服务器1通信连接；所述的环境监测装置2用于对家居环境进行监测，采集室内环境数据并发送至云端服务器1；所述的云端服务器1用于对室内环境数据进行处理，判断室内环境数据是否满足预设的家居环境参数条件，当某一室内环境数据不满足预设的环境参数条件时，向家电控制设备3发送控制指令，家电控制设备根据控制指令控制对应的智能家电运作；所述的智能终端4访问云端服务器1获得室内环境数据，并发送控制请求至云端服务器1，云端服务器1根据控制请求向家电控制设备3发送相应的控制指令。

优选地，所述室内环境数据包括家居内温湿度、光照强度；所述智能家电包括空调设备、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，家电控制设备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，所述的云端服务器1包括：

存储器10，用于存储所述环境监测装置采集的室内环境数据，

处理器20，用于对室内环境数据进行处理，判断室内环境数据是否满足预设的家居环境参数条件，并将判断结果发送至收发器30；

收发器30，与所述家电控制设备3无线通讯连接，用于根据判断结果生成相应的控制指令，并向所述家电控制设备3发送所述控制指令。

本发明上述实施例设置的智能家居，能够实时获取室内环境数据，并基于云计算技术对室内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智能家电的运作，从而实现节能控制，具备高度的信息化和智能化，操作简便。

优选地，环境监测装置2包括多个布设于设定的室内监测区域中的对环境进行监测感知的传感器节点，还包括汇聚节点，所述的汇聚节点用于汇聚传感器节点采集的室内环境数据并进行处理转发。

在一个实施例中，传感器节点和汇聚节点共同协作，形成能够对室内监测区域进行环境监测的无线传感器网络，在网络初始化时，多个传感器节点通过网络分簇多跳路由协议进行分簇，从中动态选出簇头节点，其中簇头节点用于收集簇内传感器节点采集的室内环境数据并向汇聚节点传输。

在一个实施例中，所述的网络分簇多跳路由协议具体包括：

(1)汇聚节点对无线传感器网络监测区域进行虚拟网格划分，根据传感器节点的地理位置信息和通信半径，将传感器节点划分到相应的大小相等的正方形虚拟网格之中，每个正方形虚拟网格即为一个簇；

(2)传感器节点根据自己的地理位置信息，判断自己所属的簇，同一正方形虚拟网格之中的传感器节点相互获取信息，形成邻居节点列表；

(3)当传感器节点收到汇聚节点向整个网络发送选举簇头节点的消息后，等待一段时间，就向自己所在的正方形虚拟网格中的其他传感器节点发送竞选消息，其中，传感器节点根据下列公式确定等待时间：

式中，ti为传感器节点i确定的等待时间，tmin和tmax是两个提前设定的时间参数，分别为最小等待时间、最大等待时间，ei、eio分别为传感器节点i的剩余能量、初始能量，d(i,sink)为传感器节点i到汇聚节点的距离，rtrans为传感器节点的传输距离；

(4)若传感器节点在等待时间内收到来自同一个正方形虚拟网格内的其他传感器节点发送的竞选消息，则该传感器节点取消自己的等待时间并放弃簇头节点竞选，在同一个正方形虚拟网格中，第一个广播竞选消息的传感器节点成为该正方形虚拟网格的簇头节点，每个簇头节点收集所在正方形虚拟网格内的其他传感器节点发送的室内环境数据。

本实施例设定了传感器节点工作时的网络分簇多跳路由协议，通过设计等待时间的确定公式，能够使得剩余能量较多且距离基站节点较近的传感器节点具有较短的等待时间，从而具有更大的概率充当簇头节点，并且能够将传感器节点的等待时间控制在一个合理的范围内；通过该路由协议进行传感器节点的分簇，能够有利于均衡整个由传感器节点构成的网络的能量消耗，并且有益于节省簇头节点向汇聚节点发送室内环境数据的能耗，从而延长环境监测装置2的持续工作时间。

在一个实施例中，每个正方形虚拟网格的大小必须满足如下条件：

式中，r为正方形虚拟网格的边长，rtrans为传感器节点的传输距离。

本实施例对正方形虚拟网格的大小进行限制，保证了相邻正方形虚拟网格之间的相互通信。

在一个实施例中，当现任的簇头节点满足下列条件时，该簇头节点向所属正方形虚拟网格内的其他传感器节点广播替换请求消息，收到替换请求消息的传感器节点重新根据网络分簇多跳路由协议产生新的簇头节点：

式中，ej、ej0分别为簇头节点j的剩余能量、初始能量，et为预设的最小能量阈值，mt为预设的网络允许传感器节点出错的最大次数，mj为簇头节点j到目前为止出错的次数，定义簇头节点采集的室内环境数据x满足x>0.5(x0+x1)时簇头节点出错一次，x0为预设的无事件发生时室内环境数据的期望值，x1为预设的事件发生时室内环境数据的期望值，φ为设定门限值且满足φ>0。

本实施例设定了簇头节点的维护机制，该维护机制基于能量、室内环境数据采集出错率制定了簇头节点的轮换条件，选出的簇头节点根据该轮换条件确定是否需要进行轮换，能够避免簇头节点因消耗过多的能量而提前死掉，并且避免出错率高的簇头节点持续进行室内环境数据的采集，进一步保障室内环境数据采集的可靠性。

在一个实施例中，与汇聚节点为多跳距离的簇头节点，通过多跳转发的形式将收集的室内环境数据发送至汇聚节点，在建立到汇聚节点的通信路由时，该簇头节点向各邻居簇头节点发送中继协助消息，收到中继协助消息的各邻居簇头节点延迟一段时间向该簇头节点发送中继协助反馈消息，该簇头节点将最先发送所述中继协助反馈消息的邻居簇头节点作为协助转发其室内环境数据的下一跳；其中，所述各邻居簇头节点按照下列公式确定自身发送中继协助反馈消息的延迟时间：

式中，tβ为簇头节点α的邻居簇头节点β发送中继协助反馈消息的延迟时间，tmin和tmax是所述的两个提前设定的时间参数，分别为最小等待时间、最大等待时间，eβ、eβo分别为传感器节点β的剩余能量、初始能量，eαβ为簇头节点α向其邻居簇头节点β发送一次室内环境数据所需要消耗的能量，d(α,β)为簇头节点α到其邻居簇头节点β的距离，d(β,sink)为邻居簇头节点β到汇聚节点的距离，d(α,sink)为传感器节点α到汇聚节点的距离。

本实施例提出了簇头节点到汇聚节点的路由建立机制，通过该机制设定的计算公式设定发送中继协助反馈消息的延迟时间，能够将延迟时间控制在合理的范围内，避免当所有邻居簇头节点的剩余能量都很低时，设置的延迟时间过长，由于延迟时间的计算公式中考虑了能量、能耗以及距离因素，使得与汇聚节点为多跳距离的簇头节点在选择下一跳节点时，其拥有较多能量且转发室内环境数据能耗较低的邻居簇头节点具有更大的被选择概率，有利于提高室内环境数据多跳转发的可靠性，并且在整体上节约室内环境数据转发至汇聚节点的能耗，从而能够节约智能家居系统的整体能耗。

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。