本发明涉及智能家居领域，具体涉及智能家居环境调节系统。
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，需要智能家居环境调节系统，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，本发明提供智能家居环境调节系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了智能家居环境调节系统，包括环境数据采集装置、温度调节器、风流调节器、环境调节中心，其中环境数据采集装置、温度调节器、风流调节器皆与环境调节中心连接；所述环境数据采集装置用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境感知数据并发送至环境调节中心；所述的环境调节中心用于对接收的室内环境感知数据进行分析处理，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；所述环境数据采集装置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感知数据的无线传感器网络，传感器节点采集的室内环境感知数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的室内环境感知数据传送到环境调节中心。
优选地，所述的环境调节中心包括数据处理模块、温度控制模块、风流控制模块，其中温度控制模块、风流控制模块的输入端皆与数据处理模块连接，温度控制模块的输出端与温度调节器连接、风流控制模块的输出端与风流调节器连接。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术进行室内环境感知数据采集，避免了布线的麻烦，智能快捷；通过对采集到的室内环境感知数据进行分析处理，根据室内环境感知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环境调节中心的结构示意框图。
附图标记：
环境数据采集装置1、温度调节器2、风流调节器3、环境调节中心4、数据处理模块10、温度控制模块20、风流控制模块30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例提供的智能家居环境控制系统，包括环境数据采集装置1、温度调节器2、风流调节器3、环境调节中心4，其中环境数据采集装置1、温度调节器2、风流调节器3皆与环境调节中心4连接。
环境数据采集装置1用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境感知数据并发送至环境调节中心4。环境数据采集装置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感知数据的无线传感器网络，传感器节点采集的室内环境感知数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的室内环境感知数据传送到环境调节中心4。本实施例利用无线传感器网络技术进行室内环境感知数据采集，避免了布线，实施简单。
其中，传感器节点包括数据采集模块、分析处理模块以及通信模块；数据采集模块由传感器与模数转换器完成，分析处理模块由微处理器与存储器完成，通信模块由无线收发器完成。其中，传感器为温度传感器和/或风流传感器。
环境调节中心4用于对接收的室内环境感知数据进行分析处理，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，环境调节中心4包括数据处理模块10、温度控制模块20、风流控制模块30，其中温度控制模块20、风流控制模块30的输入端皆与数据处理模块10连接，温度控制模块20的输出端与温度调节器2连接、风流控制模块30的输出端与风流调节器3连接。
数据处理模块10对接收的室内环境感知数据进行分析处理，将接收的室内环境感知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模块20、风流控制模块30，进而由温度控制模块20、风流控制模块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，当环境数据采集装置1采集的室内温度超过预设的数据阈值上限时，数据处理模块10向温度控制模块20发送调低温度的控制指令，并向风流控制模块30发送启动送风的控制指令，进而温度控制模块20根据控制指令控制温度调节器2进行冷源提供，风流控制模块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。而当环境数据采集装置1采集的室内温度低于预设的数据阈值下限时，数据处理模块10向温度控制模块20发送调高温度的控制指令，并向风流控制模块30发送关闭送风的控制指令，进而温度控制模块20根据控制指令控制温度调节器2进行热源提供，风流控制模块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，温度控制模块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，温度控制模块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，风流控制模块30通过控制风流调节器3的启闭来实现通风或者不通风。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术进行室内环境感知数据采集，避免了布线的麻烦，智能快捷；通过对采集到的室内环境感知数据进行分析处理，根据室内环境感知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，基站对传感器节点进行分簇，从而将传感器节点分为簇头和成员监测节点，成员监测节点用于采集室内环境感知数据并将室内环境感知数据发送至所属簇的簇头；簇头用于接收并处理簇成员发送的室内环境感知数据，还用于将处理后的室内环境感知数据发送至基站。
在一个实施例中，基站对传感器节点进行分簇，具体包括：
(1)基站从所有传感器节点中确定n个备选簇头；
(2)进行备选簇头筛选，具体为，对于任意两个备选簇头α、β，若满足距离条件，则将其中剩余能量较小的备选簇头恢复为普通节点；
(3)将仍是备选簇头的传感器节点作为簇头，并根据现有的簇头最终完成簇的划分，其余传感器节点k归属于与其距离最短的簇头，成为成员监测节点；
其中，距离条件为：
式中，h(α,β)为备选簇头α和β之间的距离，h(α,sink)为备选簇头α到基站的距离，h(β,sink)为备选簇头β到基站的距离，hmax为距离基站最远的传感器节点到基站的距离，hmin为距离基站最近的传感器节点到基站的距离，r为设定的调控系数，lmax为设定的簇半径最大取值，min[·]表示取最小值函数。
基于多种群粒子区域优化算法进行分簇，很可能会产生簇头密集的情况，本实施例通过距离条件对备选簇头进行筛选，有效避免了簇头过密情况的发生，使得无线传感器网络的分簇拓扑更加合理。此外，本实施例始终选择剩余能量较多的备选簇头担任最终的簇头，这更有利于网络能量的均衡，从而能够有效延长室内环境感知数据采集和传输的工作周期，提高智能家居环境调节系统运行的稳定性。
在一个实施例中，基站从所有传感器节点中确定n个备选簇头，具体包括：
(1)将室内环境监控区域随机划分成n个子区域；
(2)对每个传感器节点，计算其成为簇头的优选值；
(3)对于每个子区域，将优选值最大的传感器节点作为备选簇头。
本实施例将室内环境监控区域随机划分成多个子区域，并从各子区域中选择备选簇头，从而能够控制簇头的个数，相应控制簇的规模。
其中，设di表示传感器节点i成为簇头的优选值，di的计算公式为：
式中，di表示传感器节点i成为簇头的优选值，li为传感器节点i的通信距离，h(i,j)为传感器节点i与其第j个位于同一子区域内的邻居节点间的距离，bi为传感器节点i的位于同一子区域内的邻居节点个数，其中传感器节点i的邻居节点为位于传感器节点i的通信范围内的传感器节点；
h(i,sink)为传感器节点i到基站的距离，pi为传感器节点i的当前剩余能量，3j为传感器节点i的第j个邻居节点当前剩余能量，e1为距离权重系数，e2为能量权重系数。
本实施例在设计优选值计算公式时，考虑了节点间距、到基站的距离和能量因素，有利于提高分簇的紧凑性，使距离基站越近的区域产生更多的簇头，并且使得剩余能量较大的传感器节点具有更大的概率成为簇头，有益于均衡传感器节点能耗，延长网络的生命周期，提高室内环境感知数据采集和传输的可靠性。
在一个实施例中，基站对传感器节点进行分簇后，不再进行分簇。本实施例采用簇头连续担任机制，可以减少轮流选取簇头所消耗的能量。
基站定期对簇头进行检测，若簇头的当前剩余能量低于其簇中成员监测节点能量均值时，选择权值最大的成员监测节点作为新的簇头。
其中，权值的计算公式为：
式中，wx表示成员监测节点x的权值，px为成员监测节点x的当前剩余能量，
相关技术中通常在簇头的当前剩余能量小于最小能量值时就对簇头进行更换，然而这种更换方式并没有考虑到其簇内传感器节点的能量变化情况。本实施例在簇头的当前剩余能量低于其簇中成员监测节点能量均值时进行簇头更换，使得簇头的更换更具灵活性。
此外，根据权值的计算公式可知，能量较高、距离簇头越近的成员监测节点具有更大的权值，本实施例在簇头的当前剩余能量低于其簇中成员监测节点能量均值时进行簇头更换，选择权值最大的成员监测节点来代替原簇头，有利于均衡网络能量，确保新任簇头能够完成室内环境感知数据收集的任务。
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。