室内通风节能智慧控制系统的制作方法

本发明涉及环境调节技术领域，具体涉及室内通风节能智慧控制系统。

背景技术

现有技术中，由于大多建筑物都采用不可控的自然通风结构，自然通风条件下，室内通风状态无规则、不受控制，造成室内利用自然风的效果较差。为此，需要设计一种智能家居通风调节系统，以对室内的通风状态进行控制，从而控制自然风通风量。

无线传感器网络是近年来信息科学研究的一个热点，在军事、环境监测、农业、医疗、城市安全方面有着广泛的应用，引起了各国学术界和工业界的广泛重视。无线传感器网络节点作为一种微型化的嵌入式系统，构成了无线传感器网络的基础层支撑平台。无线传感器网络节点的体系结构设计一般应包括电源及电源管理模块、传感器、微处理器和无线收发器四个部分。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供室内通风节能智慧控制系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了室内通风节能智慧控制系统，该系统包括：

开启度可调节的电动外窗，其设置于建筑物的外立面；

数据采集装置，被配置为采集环境感知数据，所述环境感知数据包括所监测位置的自然风的风速及风向信号；

通风调节控制装置，与数据采集装置通信连接，被配置为对数据采集装置采集的风速及风向信号进行分析处理，并根据分析处理结果产生控制信号输出到电动外窗的控制端，以控制电动外窗的开启度，进而使进入室内的自然通风风量可受调节与控制。

优选地，所述通风调节控制装置包括存储模块、处理模块；所述的存储模块存储有自然风风向、风速与各个电动外窗的开启度的数量关系数据；所述处理模块根据所述数量关系数据对所述数据采集装置采集的风速及风向信号进行分析处理，得到相应的电动外窗的开启度，并生成相应的控制信号。

进一步地，所述的环境感知数据还包括室外温度信号、湿度信号、太阳辐射强度信号。

进一步地，所述系统还包括与数据采集装置连接的可视化装置，所述可视化装置被配置为显示数据采集装置采集的各种环境感知数据。

优选地，所述的数据采集装置包括汇聚节点和多个用于采集所述环境感知数据的环境监测节点，多个环境监测节点被分为至少一个簇，每个簇选取一个簇首节点，簇首节点收集所在簇内环境监测节点采集环境感知数据后，将收集的环境感知数据发送至汇聚节点，进而由汇聚节点将环境感知数据发送至通风调节控制装置和可视化装置。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术收集环境感知数据，并根据环境感知数据调节电动外窗的开启度，能够解决现有技术存在的室内通风状态无规则、不受控制、造成室内利用自然风的效果较差的问题，具有控制方便、结构简单、保证室内自然通风的合理，使自然通风可控，保证自然通风的有效性等突出的有益效果。

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室内通风节能智慧控制系统的结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的通风调节控制装置的结构示意框图。

附图标记：

电动外窗1、数据采集装置2、通风调节控制装置3、可视化装置4、存储模块10、处理模块20。

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示出了本发明一个示例性实施例的室内通风节能智慧控制系统的结构示意框图。如图1所示，本发明实施例提供了室内通风节能智慧控制系统，该系统包括：

开启度可调节的电动外窗1，其设置于建筑物的外立面；

数据采集装置2，被配置为采集环境感知数据，所述环境感知数据包括所监测位置的自然风的风速及风向信号；

通风调节控制装置3，与数据采集装置2通信连接，被配置为对数据采集装置2采集的风速及风向信号进行分析处理，并根据分析处理结果产生控制信号输出到电动外窗1的控制端，以控制电动外窗1的开启度，进而使进入室内的自然通风风量可受调节与控制。

在一种实施方式中，如图2所示，所述通风调节控制装置3包括存储模块10、处理模块20；所述的存储模块10存储有自然风风向、风速与各个电动外窗1的开启度的数量关系数据；所述处理模块20根据所述数量关系数据对所述数据采集装置2采集的风速及风向信号进行分析处理，得到相应的电动外窗1的开启度，并生成相应的控制信号。

进一步地，所述的环境感知数据还包括室外温度信号、湿度信号、太阳辐射强度信号。

进一步地，所述系统还包括与数据采集装置2连接的可视化装置4，所述可视化装置4被配置为显示数据采集装置2采集的各种环境感知数据。

本发明上述实施例利用无线传感器网络技术收集环境感知数据，并根据环境感知数据调节电动外窗1的开启度，能够解决现有技术存在的室内通风状态无规则、不受控制、造成室内利用自然风的效果较差的问题，具有数据采集便捷、控制方便、结构简单、保证室内自然通风的合理，使自然通风可控，保证自然通风的有效性等突出的有益效果。

在一种实施方式中，所述的数据采集装置1包括汇聚节点和多个用于采集所述环境感知数据的环境监测节点，多个环境监测节点被分为至少一个簇，每个簇选取一个簇首节点，簇首节点收集其簇内环境监测节点采集环境感知数据后，将收集的环境感知数据发送至汇聚节点，进而由汇聚节点将环境感知数据发送至通风调节控制装置3和可视化装置4。

在一种实施方式中，簇首节点根据簇内环境监测节点发送的环境感知数据定期计算对应环境监测节点的信任度反馈值，并根据信任度反馈值更新所述对应环境监测节点的信任度，其中簇首节点设置簇内的各环境监测节点的初始信任度为1；

当环境监测节点的当前信任度低于预设信任度阈值pmin时，簇首节点将该环境监测节点当前发送的环境感知数据删除；

其中，设定所述信任度反馈值的计算公式为：

式中，表示簇首节点i在第r次计算的簇内环境监测节点j的信任度反馈值，qj为所述环境监测节点j的当前剩余能量，qj0为所述环境监测节点j的初始能量，dij为簇首节点i与所述环境监测节点j的距离，li为所述簇首节点i对应的簇半径，yj为簇首节点i在当次接收到的所述环境监测节点j发送的环境感知数据，为簇首节点i在当次接收到的簇内所有环境监测节点发送的环境感知数据的均值，b为反馈因子，当时，b＝1，当时，b＝-1；r1、r2为设定的权重系数，且r1+r2＝1。

由于在数据传输过程中受到外界干扰或者环境监测节点本身的原因，环境监测节点向簇首节点发送的环境感知数据的质量是不可控的。针对该问题，本实施例提出了环境监测节点的信任度评判机制来确定环境监测节点的信任度，通过信任度来衡量环境监测节点所发送的环境感知数据的质量；该信任度评判机制中，提出了信任度反馈值的计算公式，该计算公式根据簇内环境监测节点的能量、位置以及所采集的环境感知数据计算该环境监测节点当前的信任度反馈值，计算简单便捷，且计算出的信任度反馈值能够较好地衡量环境监测节点的可信程度。

本实施例中，当环境监测节点的当前信任度低于预设信任度阈值，簇首节点将该环境监测节点当前发送的环境感知数据删除，有利于避免不可信的环境监测节点对数据收集造成不利的影响，从而有益于提高所收集的环境感知数据的质量，进一步提高环境感知数据的可靠性。

在一种实施方式中，簇首节点根据按照下列公式更新所述对应环境监测节点的信任度：

式中，表示簇首节点i在第r次更新的簇内环境监测节点j的信任度，表示簇首节点i在第r-1次更新的簇内环境监测节点j的信任度，为簇首节点i在第r次计算的簇内环境监测节点j的信任度反馈值；a为预设的信任度变化因子，用于决定环境监测节点在一次更新得到/失去的信任度值。

本实施例提出了信任度更新公式，根据该计算公式可知，环境监测节点的信任度是根据其历史行为进行量化累加的值。根据该计算公式更新环境监测节点的信任度，能够使得历史行为较好的环境监测节点的信任度上升得较慢，使得历史行为不好的环境监测节点的信任度下降得快，加大了信任度在环境感知数据收集方面的影响程度。

在一种实施方式中，簇首节点根据历史信任度数据定期对簇内各环境监测节点进行检测，若簇内任意环境监测节点j满足下列条件，则簇首节点向该环境监测节点j发送休眠指令，收到该休眠指令的环境监测节点即进入休眠：

式中，表示簇首节点i在第r次更新的簇内环境监测节点j的信任度，pmin为所述预设信任度阈值，u为更新总次数。

本实施例中簇首节点根据历史信任度数据定期对簇内各环境监测节点进行检测，对历史信任度情况不符合设定条件的环境监测节点进行休眠，一方面能够有效防止信任度低的环境监测节点对数据收集造成不利的影响，提高所收集的环境感知数据的质量，另一方面能够有效节省环境感知数据传输的能量消耗，节省室内通风节能智慧控制系统在数据收集方面的成本。

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。