具有环境自动调节功能的智能家居的制作方法

本发明涉及智能家居领域，具体涉及具有环境自动调节功能的智能家居。

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，不能及时进行温度和湿度调节。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供具有环境自动调节功能的智能家居。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了具有环境自动调节功能的智能家居，包括环境监测子系统、调温设备、除湿设备、环境调节中心，其中环境监测子系统、调温设备、除湿设备皆与环境调节中心连接；所述环境监测子系统被配置为对室内温湿度进行实时监测，采集室内温湿度数据并发送至环境调节中心；所述的环境调节中心被配置为对接收的室内温湿度数据进行分析处理，生成相应的控制指令，并根据控制指令控制调温设备和除湿设备的运行；所述环境监测子系统包括汇聚节点和多个设置于室内的传感器节点，传感器节点采集室内温湿度数据，并将接收的室内温湿度数据发送至汇聚节点，进而由汇聚节点将室内温湿度数据发送至环境调节中心。

在一种能够实现的方式中，所述的环境调节中心包括处理模块、第一控制模块、第二控制模块，其中第一控制模块、第二控制模块的输入端皆与处理模块连接，第一控制模块的输出端与调温设备连接，第二控制模块的输出端与除湿设备连接。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术进行室内温湿度数据采集，避免了布线的麻烦，智能快捷；通过对采集到的室内温湿度数据进行分析处理，根据室内温湿度数据控制调温设备和除湿设备的运行，实现家居温度和湿度的调节，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是本发明一个示例性实施例的具有环境自动调节功能的智能家居结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的环境调节中心的结构示意框图。

附图标记：

环境监测子系统1、调温设备2、除湿设备3、环境调节中心4、处理模块10、第一控制模块20、第二控制模块30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明一个实施例的具有环境自动调节功能的智能家居结构示意框图。参见图1，本实施例提供的具有环境自动调节功能的智能家居包括环境监测子系统1、调温设备2、除湿设备3、环境调节中心4，其中环境监测子系统1、调温设备2、除湿设备3皆与环境调节中心4连接。

其中，环境监测子系统1被配置为对室内温湿度进行实时监测，采集室内温湿度数据并发送至环境调节中心4。

所述环境监测子系统1包括汇聚节点和多个设置于室内的传感器节点，传感器节点采集室内温湿度数据，并将接收的室内温湿度数据发送至汇聚节点，进而由汇聚节点将室内温湿度数据发送至环境调节中心4。

本实施例利用无线传感器网络技术进行室内温湿度数据采集，避免了布线，实施简单。

其中，传感器节点包括采集单元、分析单元以及通信单元；采集单元由传感器与模数转换器完成，分析单元由微处理器与存储器完成，通信单元由无线收发器完成。其中，传感器为温度传感器和/或湿度传感器。

环境调节中心4被配置为对接收的室内温湿度数据进行分析处理，生成相应的控制指令，并根据控制指令控制调温设备2和除湿设备3的运行。

在一种能够实施的方式中，如图2所示，环境调节中心4包括处理模块10、第一控制模块20、第二控制模块30，其中第一控制模块20、第二控制模块30的输入端皆与处理模块10连接，第一控制模块20的输出端与调温设备2连接，第二控制模块30的输出端与除湿设备3连接。

处理模块10对接收的室内温湿度数据进行分析处理，将接收的室内温湿度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第一控制模块20、第二控制模块30，进而由第一控制模块20、第二控制模块30控制调温设备2和除湿设备3的运行。

可选地，根据比较的结果生成控制指令，例如，当环境监测子系统1采集的室内温度超过预设的数据阈值上限时，处理模块10向第一控制模块20发送调低温度的控制指令，进而第一控制模块20根据控制指令控制调温设备2进行冷源提供，从而将室内温度控制在适宜的范围内。而当环境监测子系统1采集的室内温度低于预设的数据阈值下限时，处理模块10向第一控制模块20发送调高温度的控制指令，进而第一控制模块20根据控制指令控制调温设备2进行热源提供。

可选地，调温设备2连接地源热泵，地源热泵提供热源及冷源，第一控制模块20可根据控制指令控制调温设备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，调温设备2为空调，第一控制模块20可根据控制指令控制调温设备2输送冷源或热源。

同样地，第二控制模块30通过控制除湿设备3的启闭来实现除湿或者不除湿。

本发明上述实施例利用无线传感器网络技术进行室内温湿度数据采集，避免了布线的麻烦，智能快捷；通过对采集到的室内温湿度数据进行分析处理，根据室内温湿度数据控制调温设备和除湿设备的运行，实现家居温度和湿度的调节，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，传感器节点将接收的室内温湿度数据发送至汇聚节点，包括：

(1)网络初始化时，汇聚节点向所有传感器节点广播邻居节点列表构建消息，收到该邻居节点列表构建消息后，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息，并构建邻居节点列表，其中邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；传感器节点将相对于自身距离汇聚节点更近的邻居节点作为备选中继节点，构建备选中继节点列表；

(2)每个传感器节点按照下列公式计算其对所构建备选中继节点列表中各备选中继节点的初始信任度，并按照初始信任度由大到小的顺序对各备选中继节点进行排序：

式中，yij(0)为传感器节点i对其备选中继节点j的初始信任度，dik为传感器节点i对其第k个备选中继节点的初始信任度，ni为传感器节点i具有的备选中继节点数量，gij为所述备选中继节点j具有的备选中继节点数量，gik为所述第k个备选中继节点具有的备选中继节点数量，α、β皆为预设的信任度影响因子，且α、β皆小于1；

(3)初始时传感器节点选择排序最前的备选中继节点作为下一跳节点，将自身缓存的室内温湿度数据发送至所述下一跳节点，在一个时间段δt后，传感器节点根据该下一跳节点的状态更新该下一跳节点的信任度，若更新后该下一跳节点的信任度小于预设的信任度下限，传感器节点将该下一跳节点从备选中继节点列表中剔除，并在备选中继节点列表中重新选择排序最前的备选中继节点作为下一跳节点。

本实施例设定了传感器节点向汇聚节点发送室内温湿度数据的路由转发机制，其中传感器节点将相对于自身距离汇聚节点更近的邻居节点作为备选中继节点，限定了室内温湿度数据传输的方向，避免路由路径过长导致的能量损耗；本实施例基于距离和距离汇聚节点更近的邻居节点数目两个因素，进一步提出了传感器节点对各备选中继节点的初始信任度的计算公式，由该计算公式可知，传感器节点的各备选中继节点，与该传感器节点距离更近、具有的备选中继节点数目更多的备选中继节点具有更大的初始信任度，在初始时传感器节点选择排序最前的(即初始信任度更大的)备选中继节点作为下一跳节点，有利于提高室内温湿度数据转发的可靠性，节省室内温湿度数据转发的能耗；当传感器节点的当前下一跳节点的信任度低于预设的信任度下限时，传感器节点重新选择下一跳节点，有利于均衡各备选中继节点的能耗。

其中，每到下一个时间段δt，传感器节点重新获取下一跳节点的室内温湿度数据转发信息，并根据下一跳节点的室内温湿度数据转发信息更新其对该下一跳节点的信任度。

其中，δt的优选值为1小时。δt还可以设定为2小时或30分钟等。

在一种能够实现的方式中，传感器节点根据该下一跳节点的状态更新该下一跳节点的信任度，包括：与该下一跳节点进行信息交互，获取其当前剩余能量信息以及在上一个时间段δt内的室内温湿度数据转发信息，根据获取的信息更新该下一跳节点的信任度；

其中所述信任度的更新公式为：

式中，yij(e)表示传感器节点i在第e个时间段δt后更新的对其备选中继节点j的信任度，yij(e-1)表示传感器节点i在第e-1个时间段δt后更新的对其备选中继节点j的信任度，e≥1，传感器节点i对其备选中继节点j的初始信任度为yij(0)，

其中，qmax为预设的能量上限，qmin为预设的能量下限，qij(e)为传感器节点i在第e个时间段δt后获取的所述备选中继节点j的当前剩余能量，

其中，hij(e)为所述备选中继节点j在第e个时间段δt内帮传感器节点i转发室内温湿度数据包的数目，hj(e)为所述备选中继节点j在第e个时间段δt内转发室内温湿度数据包的总数目，hij(e)为传感器节点i在第e个时间段δt内向所述备选中继节点j发送室内温湿度数据包的总数目，w1为基于能量的信任度衰减因子，w2为基于室内温湿度数据转发的信任度衰减因子，％1∈(0.1,0.2],w2∈(0.2,0.3]。

本实施例基于能量和室内温湿度数据转发有效性两方面因素，创新性地提出了信任度的更新公式，该更新公式能够较好地反映能量衰减以及室内温湿度数据转发效率对信任度的影响。传感器节点基于时间的推移不断更新其对下一跳节点的信任度，具有一定的鲁棒性。根据该更新公式更新下一跳节点的信任度，将有利于促使传感器节点选择当前剩余能量更大且转发室内温湿度数据效率更高的备选中继节点作为下一跳，进而有效均衡网络各传感器节点的能耗，提高室内温湿度数据传输至汇聚节点的可靠性。

在一种能够实现的方式中，传感器节点根据当前剩余能量设定其距离阈值，若与汇聚节点的距离不超过设定的距离阈值，则直接将自身缓存的室内温湿度数据发送至汇聚节点，否则在其备选中继节点列表中选择下一跳节点；所述距离阈值的设定公式为：

式中，li(9)为传感器节点i在第9个周期设定的距离阈值，为传感器节点i可调节的最大通信距离，为传感器节点i可调节的最小通信距离，qi为传感器节点i的当前剩余能量，qmax为预设的能量上限，qmin为预设的能量下限，δ为预设的调节因子，δ的取值范围为[0.85,0.95]。

本实施例根据传感器节点的当前剩余能量设定了距离阈值的设定公式，传感器节点若与汇聚节点的距离超过设定的距离阈值，则采取中继路由的方式将室内温湿度数据传输至中继节点，有利于降低传感器节点消耗能量的速率，避免传感器节点快速失效，有效延长了传感器节点的工作周期。

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。