一种基于无线传感器网络的办公室空调半智能调控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于无线传感器网络半智能的空调调控系统，为无线传感器网络 和家电智能化的交叉领域。
【背景技术】
[0002] 无线传感器网络是当前在国际上使用和关注度以及设计领域最为广泛的学科，也 是多学科交叉、知识高度集成的前沿热点的研宄方向。传感器技术、微机电系统、现代网络 技术及无线通信技术同时得到了进步。它独立于基站或移动路由器等基础的通信设备，通 过特定的分布式协议自组织起来形成的网络，能通过协作地实时监控、感知和采集网络分 布区域内的各种环境或检测对象的信息。并对这些信息进行处理，使需要这些信息的用户 在任何的时刻、任何的地点及任何的环境下获得大量详实可靠的信息。因此这些网络系统 可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理和医疗卫生等领域，已经引 起许多国家的学术界和工业界的高度重视。被认为是21世纪产生巨大影响力的技术之一。
[0003] 目前空调的使用存在许多能源浪费现象。在没有人的情况下，很多办公室的空调 还是处于工作的状态，还存在空调温度制热制冷不均匀的情况，在房间的有些地方的温度 较高，而其他的地方的温度却较低，空调的利用率根本上没有达到最大化。在结合无线传感 器网络的优势以后，能对办公室的空调实现智能的调控，使空调的利用率更高并且节约能 源。并且无线传感器节点是直接嵌入在人员携带的卡中，节点部署较为灵活方便，整个网络 是采用广播的方式来实现信息的传递，网络的功能实现上也较为简单。
【发明内容】
[0004] 技术问题：
[0005] 本发明提出一种基于无线传感器网络的半智能的空调调控系统，使空调的使用效 率达到最大化，同时也在一定程度上节约了能源。
[0006] 首先给出几个传感器及模块的功能介绍：
[0007] 温度传感器：用来探测办公室的温度信息，从而控制加湿器对办公室进行加湿操 作。
[0008] 控制模块：对采集的温度和距离信息进行判断，从而实现对空调的温度和方向的 具体调控。
[0009] 系统采用无线传感器网络捕获办公室的温度信息传输给信息处理模块来判断，反 馈模块根据具体的信息来对空调实现智能化的调控。包括信息的采集即温度传感器的温度 信息和节点信号强度信息和对采集到的信息做出判断和识别，以控制空调的温度和风向来 达到半智能调控的目的。
[0010] 首先，进入办公室的人员需要佩戴一张识别卡，在卡的内部嵌入了无线传感器节 点，当有人员进入办公室的时候，空调上的信息处理模块根据未知节点发送的信号能够感 知到节点的存在，且温度低于T1或高于T 2时就会开启空调；而在信息处理模块没有感知 到节点存在时，且时间超过上限T后，表示长时间的没有人员的活动，如果空调处于开启状 态，则信息处理模块将空调关闭。
[0011] 其次，当有人员在办公室内活动时，空调上的信息采集模块能够采集到人员身上 的节点发送信号的强度，信息采集模块上两个的锚节点（即两个信号强度采集节点）根据 采集到的信号强度，并通过信息处理模块求出具体的位置，从而通知信息反馈模块来调节 空调的温度和风向。
[0012] 具体方法步骤如下：
[0013] 步骤1)系统的实现过程：
[0014] 本系统由三个模块组成，分别是信息采集模块，信息处理模块和信息反馈模块，信 息采集模块是对布置在办公室里传感器的信息进行采集，而信息处理模块即逻辑控制台对 捕获到的各种信息进行筛选和判断，并将结果发送给控制器，信息反馈模块的控制器根据 控制信息实现对空调的调控；
[0015] 步骤2)将RSSI信号强度和数据传输正确率相结合，利用三角定位算法来实现对 办公室人员的具体位置的确定：
[0016] ①对同一个id的未知节点发送的100次数据求方差，如果方差的值小于1，且根据 RSSI的衰减模型计算出的距离小于上限值d，则使用基于RSSI的测距算法；
[0017] ②如果方差的值大于等于1，且距离的均值超过上限值d，在这种情况下基于RSSI 的测距方法存在的误差较大，就使用基于数据传输正确率的测距方法；
[0018] ③在其他的情况下，则需要对两种的测距方法进行权衡，根据RSSI的衰减模型推 导出的距离公式为f (Rn)(其中Rn表示RSSI的信号强度），根据正确率的模型得到的距离 公式为f (Pn)(其中Pn表示正确率），则根据以下公式得到大致的距离值d，T sd表示的是在 理想情况下得到方差的阈值，Rsd表示实际情况下测得数据值的方差：
【主权项】
1. 一种基于无线传感器网络的办公室半智能的空调调控系统，其特征在于，包括信息 的采集即温度传感器的温度信息和节点信号强度信息和对采集到的信息做出判断和识别， 以控制空调的温度和风向来达到半智能调控的目的，其实现步骤如下： 步骤1)系统的实现过程： 本系统由三个模块组成，分别是信息采集模块，信息处理模块和信息反馈模块，信息采 集模块是对布置在办公室里传感器的信息进行采集，而信息处理模块即逻辑控制台对捕获 到的各种信息进行筛选和判断，并将结果发送给控制器，信息反馈模块的控制器根据控制 信息实现对空调的调控； 步骤2)将RSSI信号强度和数据传输正确率相结合，利用三角定位方法来实现对办公 室人员的具体位置的确定： ① 对同一个id的未知节点发送的100次数据求方差，如果方差的值小于1，且根据 RSSI的衰减模型计算出的距离小于上限值d，则使用基于RSSI的测距算法； ② 如果方差的值大于等于1，且距离的均值超过上限值d，在这种情况下基于RSSI的测 距方法存在的误差较大，就使用基于数据传输正确率的测距方法； ③ 在其他的情况下，则需要对两种的测距方法进行权衡，根据RSSI的衰减模型推导出 的距离公式为f(Rn)(其中心表 示RSSI的信号强度），根据正确率的模型得到的距离公式为f(Pn) (其中Pn表示正确率），则根据以下公式得到大致的距离值d，Tsd表示的是在理想情况 下得到方差的阈值，Rsd表示实际情况下测得数据值的方差：
d=af(Rn) + (l-a)f(Pn) 当方差的比值a介于0到0. 5之间时，表示基于RSSI的测距算法的值比较的稳定，偏 向于使用RSSI的测距算法；而在比值a大于0. 5时，偏向于使用基于数据传输正确率的测 距算法； 步骤3)空调上还设置一个温度传感器节点用来采集温度信息，当温度超过临界值 或者低于临界值T2时，就会启动加湿器来对房间进行加湿操作； 步骤4)办公室内空调半智能加热： 根据采集模块上两个信号强度采集节点来计算出人员的具体位置，信息处理模块来控 制空调的风向和温度，设置起始的温度为a度，测得人员与空调距离在m米基础上每超过d 米，温度就提高c度，且温度超过上限值后不再升高。 步骤5)办公室内空调半智能制冷： 根据采集模块上两个信号强度采集节点来计算出人员的具体的位置，控制模块来控制 空调的风向和空调的温度，设置起始的温度为b度，测得人员与空调距离在m米的基础上， 每超过d米，温度就降低c度，且温度低于下限值1~2后就不再降低；风向的调节与步骤3)相 同。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4)中，当办公室的起始温度为b为 15度，在测得流动人员距离空调m为5米的基础上，每超过d为1米，温度就升高c为2度， 而当温度低于上限值1\为27度时就不再升高。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤5)中，当办公室起始温度b为20 度时，在测得流动人员距离空调m为5米的基础上，每超过d为1米时，温度就降低c为2 度，而当温度低于下限值1~2为10度时就不再降低。
【专利摘要】本发明是一种基于无线传感器网络的办公室半智能空调调控系统，主要是基于办公室内传感器采集的信息来实现对空调的半智能的调控。系统的模块由三部分组成：信息采集模块、信息处理模块和信息反馈模块，在信息的采集上首先是对RSSI信号强度的采集，并根据RSSI的测距模型定位该节点具体的位置，来对该区域采取加热或制冷的操作；加湿器用来判断温度是否在人体舒适度的临界值上，如果超过临界值就会启动加湿器来对办公室进行加湿操作。可解决当前空调的使用过程中能源浪费现象和过多的使用空调带来的身体健康的影响。
【IPC分类】G05D27-02
【公开号】CN104808723
【申请号】CN201510095029
【发明人】沙超, 徐骏, 陈欢, 邱建美, 王汝传
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月3日