一种智能家居环境控制系统的制作方法

本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种智能家居环境控制系统。

背景技术：

随着人们对家居舒适健康要求的提高，智能家居的概念逐渐被提出和接纳，智能家居一般是利用先进的计算机网络通讯技术、综合布线技术和人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统有机地结合在一起，通过综合智能控制和管理，实现全新的家居生活体验，目前家庭生活中制冷供暖是一件大事，对人们的生活舒适性有重大影响，然而制冷供暖需要根据人体的感受实时进行调节，普通的集体供暖和空调制冷具有很大的局限性，不能及时进行温度调节，基于以上原因，需要一种智能家居环境控制系统，使家庭制冷供暖更加安全智能，既能达到智能控制也需要节省能源。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种智能家居环境控制系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种智能家居环境控制系统，包括传感监测装置、温度调节器、风流调节器、控制处理中心，其中传感监测装置、温度调节器、风流调节器皆与控制处理中心连接；所述传感监测装置用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并发送至控制处理中心；所述的控制处理中心用于对接收的室内环境数据进行分析处理，生成相应的控制指令，并根据控制指令控制温度调节器和风流调节器的运行。

优选地，所述的控制处理中心包括数据处理单元、温度控制单元、风流控制单元，其中温度控制单元、风流控制单元的输入端皆与数据处理单元连接，温度控制单元的输出端与温度调节器连接、风流控制单元的输出端与风流调节器连接。

本发明的有益效果为：通过对采集到的室内环境数据进行分析处理，根据室内环境数据控制温度调节器和风流调节器的运行，实现家居温度和空气流通性的调节，让人在回到家时就可以享受舒适的环境，结构简单，实用性强。

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本发明一个实施例的结构示意框图；

图2是本发明一个实施例的控制处理中心的结构示意框图。

附图标记：

传感监测装置1、温度调节器2、风流调节器3、控制处理中心4、数据处理单元10、温度控制单元20、风流控制单元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，本实施例提供的智能家居环境控制系统，包括传感监测装置1、温度调节器2、风流调节器3、控制处理中心4，其中传感监测装置1、温度调节器2、风流调节器3皆与控制处理中心4连接；所述传感监测装置1用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并发送至控制处理中心4；所述的控制处理中心4用于对接收的室内环境数据进行分析处理，生成相应的控制指令，并根据控制指令控制温度调节器2和风流调节器3的运行。

可选地，如图2所示，控制处理中心4包括数据处理单元10、温度控制单元20、风流控制单元30，其中温度控制单元20、风流控制单元30的输入端皆与数据处理单元10连接，温度控制单元20的输出端与温度调节器2连接、风流控制单元30的输出端与风流调节器3连接。数据处理单元10对接收的室内环境数据进行分析处理，将接收的室内环境数据与预设的指标进行比较，根据比较的结果生成控制指令，并将控制指令发送至温度控制单元20、风流控制单元30，进而由温度控制单元20、风流控制单元30控制温度调节器2和风流调节器3的运行。

可选地，根据比较的结果生成控制指令，例如，当传感监测装置1采集的室内温度超过预设的数据阈值上限时，数据处理单元10向温度控制单元20发送调低温度的控制指令，并向风流控制单元30发送启动送风的控制指令，进而温度控制单元20根据控制指令控制温度调节器2进行冷源提供，风流控制单元30根据控制指令控制风流调节器3输送风，从而将室内温度控制在适宜的范围内。而当传感监测装置1采集的室内温度低于预设的数据阈值下限时，数据处理单元10向温度控制单元20发送调高温度的控制指令，并向风流控制单元30发送关闭送风的控制指令，进而温度控制单元20根据控制指令控制温度调节器2进行热源提供，风流控制单元30根据控制指令控制风流调节器3不再进行送风操作。

可选地，温度调节器2连接地源热泵，地源热泵提供热源及冷源，温度控制单元20可根据控制指令控制温度调节器2调节地源热泵提供热源或者冷源，从而将室内温度控制在适宜的范围内。

在另一个可选的方式中，温度调节器2为空调，温度控制单元20可根据控制指令控制温度调节器2输送冷源或热源。

可选地，风流调节器3为通风装置，风流控制单元30通过控制风流调节器3的启闭来实现通风或者不通风。

本发明上述实施例通过对采集到的室内环境数据进行分析处理，根据室内环境数据控制温度调节器和风流调节器的运行，实现家居温度和空气流通性的调节，让人在回到家时就可以享受舒适的环境，结构简单，实用性强。

在一个实施例中，所述传感监测装置1包括多个传感器节点、基站，基站和多个传感器节点一同构建成用于感知和采集室内环境数据的无线传感器网络，传感器节点采集的室内环境数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的室内环境数据传送到控制处理中心4。其中，该传感器节点设有传感器，传感器为温度传感器和/或风流传感器。本实施例利用无线传感器网络技术进行室内环境数据采集，避免了布线，实施简单。

在一个实施例中，多个传感器节点采用基于链路强度的拓扑演化机制构建所述无线传感器网络的拓扑结构，所述的基于链路强度的拓扑演化机制具体包括：

(1)在预构建无线传感器网络拓扑的区域内进行传感器节点的部署，将全部传感器节点随机部署在该区域内；

(2)初始时刻，基站与其附近的传感器节点一同构成初始拓扑；

(3)每过一个时间步长，向当前拓扑中加入一个距离当前拓扑中心距离最近的传感器节点；

(4)新加入的传感器节点确定当前拓扑中可与其建立连接的邻居节点，得到可建立连接的邻居节点集合，设该可建立连接的邻居节点集合中具有的邻居节点数为m，需要建立连接的邻居节点数为m0(m0>2)，当m0≥m时，直接选择可建立连接的邻居节点集合中的所有邻居节点建立连接，当m0<m时，计算与该可建立连接的邻居节点集合内每个邻居节点的连接概率，并基于连接概率从大到小的顺序在该可建立连接的邻居节点集合中选择前m0个邻居节点相连；

其中，连接概率的计算公式为：

其中

式中，Aa为新加入的传感器节点a的可建立连接的可建立连接的邻居节点集合，b表示该可建立连接的邻居节点集合中的第b个邻居节点，c表示该可建立连接的邻居节点集合中的第c个邻居节点，Wab表示新加入的传感器节点a与邻居节点b的连接概率，Lab为新加入的传感器节点a与邻居节点b之间的链路强度，Kb为与邻居节点b相连的传感器节点个数，即邻居节点b的节点度，Lac为新加入的传感器节点a与邻居节点c之间的链路强度，Kc为邻居节点c的节点度；

式中，Eb为邻居节点b的当前剩余能量，Eelec为数据融合能耗，εamp为放大器功放能耗，d(a,b)为新加入的传感器节点a与邻居节点b之间的距离；

(5)继续执行(3)、(4)，直到N1个传感器节点加入拓扑，其中N0+N1＝N，其中N0为初始拓扑包含的传感器节点个数，N为部署的传感器节点的总个数。

其中，所谓传感器节点的邻居节点，是指与传感器节点的距离小于该传感器节点的通信距离的其他传感器节点。

拓扑结构是无线传感器网络生存的基础，相关技术中，采用拓扑演化机制进行拓扑结构构建时，新加入的传感器节点与邻居节点b之间连接的概率只与邻居节点b的节点度来决定，这使得网络中某些度较大的传感器节点受到攻击时，有可能造成整个无线传感器网络瘫痪。

本实施例改进了相关技术中的新加入的传感器节点与邻居节点之间的概率公式，在该概率公式中新加入了链路强度因子，使得邻居节点的链路强度可以直接对拓扑构建的整个过程构成影响；本实施例从中定义了链路强度的计算公式，由该链路强度的计算公式可知，当前剩余能量越大、与新加入的传感器节点更近的邻居节点与新加入的传感器节点之间的链路更强，通过利用链路强度来影响概率，最终能够使得高能和通信距离较短的邻居节点具有更大的连接概率，从而有利于均衡能耗，使构建的无线传感器网络拓扑结构具有更好的节能性和抗毁性，有益于降低室内环境数据采集的能耗，节省智能家居环境控制系统的通信成本。

在一个实施例中，基站与其附近的传感器节点一同构成初始拓扑，具体包括：

(1)基站与其一跳距离内的传感器节点构建拓扑连边，形成一级拓扑；

(2)一级拓扑内的每个传感器节点分别确定自己的邻居节点集，计算各邻居节点的择优连接值，并从邻居节点集中按照择优连接值由大到小的顺序选择前mρ0个邻居节点构建拓扑连边，形成二级拓扑，其中mρ为一级拓扑内的传感器节点ρ具有的邻居节点个数，所述的一级拓扑与二级拓扑组成无线传感器网络的初始拓扑；

其中，择优连接值的计算公式为：

式中，Pi-j表示一级拓扑内的传感器节点i的第j个邻居节点的择优连接值，Ei-j为该第j个邻居节点的当前剩余能量，d(i,j)为传感器节点i与所述第j个邻居节点之间的距离，Ai表示一级拓扑内的传感器节点i的邻居节点集，Ei-5为Ai中第f个邻居节点的当前剩余能量，d(i,f)为传感器节点i与与所述第f个邻居节点之间的距离，α1、α2为调节参数，用于调节当前能量因素、节点间距因素占择优连接值的比重。

相关技术中，基站与其附近的传感器节点一同构成初始拓扑，通常是将距离基站小于dT的传感器节点直接与基站构建拓扑连边，其中dT为设定的距离阈值。这种初始拓扑构建的方法没有考虑到初始拓扑的稳定性问题，不利于后续拓扑演化。本实施例改进了初始拓扑的构建方式，定义了择优连接值的计算公式，并选取择优连接值较大的传感器节点构建二级拓扑。由该择优连接值的计算公式可知，传感器节点的能量权值越大，节点间通信距离越短，则具有更大的择优连接值，由于高能且节点间通信距离越短的传感器节点越不容易失效，从而选择较大择优连接值的传感器节点参与二级拓扑的构建，更有益于增强初始拓扑的稳定性，提高初始拓扑的抗毁性能，从而为后续的拓扑演化奠定良好的基础。

在一个实施例中，新加入的传感器节点确定当前拓扑中可与其建立连接的邻居节点，具体为：

(1)新加入的传感器节点确定当前拓扑内满足下列可连接条件的邻居节点的个数m1：

式中，Kδ表示当前拓扑内新加入的传感器节点的邻居节点δ的节点度，Kmax为传感器节点的最大节点度数，Kδε为所述邻居节点δ的第ε个邻居节点的节点度数，KT为最大节点度数差阈值，y(Kδ<Kmax)为设定的判断函数，当Kδ<Kmax成立时，y(Kδ<Kmax)＝1，当Kδ<Kmax不成立时，y(Kδ<Kmax)＝0；

(2)若m1≥2，只将满足可连接条件的各邻居节点作为可建立连接的邻居节点，归入可建立连接的邻居节点集合；若m1<2，将满足Kδ<Kmax的邻居节点作为可建立连接的邻居节点，归入可建立连接的邻居节点集合。

本实施例设定了当前拓扑中可与新加入的传感器节点建立连接的邻居节点需要满足的条件，对新加入的传感器节点的邻居节点进行了筛选处理，使得节点度大于最大节点度数的传感器节点不再建立新的连接，可有效防止传感器节点的能量过度消耗，并且优先选择满足节点度数差条件的邻居节点作为可建立连接的邻居节点，有利于缩小拓扑边的两个端点的节点度数差，从而使得拓扑的鲁棒性得到提升，进一步使得室内环境数据的采集更加高效、可靠，满足对智能家居环境控制的实时性要求。

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。