一种智能家居睡眠系统的制作方法

本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种智能家居睡眠系统。

背景技术：

相关技术中，智能家居就是将建筑电气、自动控制技术、网络通信技术和音频视频技术等融入到建筑本身，为用户提供更为快捷、高效、安全的家居体验。智能家居系统运用网络通信技术将各种家居设备，例如：空调、电视机、微波炉、热水器、家居报警设备、视频监控设备等组成一个统一协调的、可以相互沟通的整体系统，使家居环境“动起来”，具备一定程度的智能，可以和用户进行交互，同时对家居环境中的各个方面实行统一的监管，为用户提供优质服务。

人一生三分之一都在睡眠，睡眠是最重要的休息方式；现在提供一种综合卧室睡眠解决方案。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种智能家居睡眠系统。

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睡眠系统，由家居监测终端、调控装置、智能家居设备与用户智能控制终端组成；所述家居监测终端连接调控装置，用于对室内环境进行实时监测，并对调控装置发送控制指令；所述用户智能控制终端也连接调控装置，用于对调控装置发送控制指令；所述调控装置包括开关模式、温度模式和监控模式，所述开关模式用于控制智能家居设备的开关，所述温度模式用于控制目标温度的调节，所述监控模式用于对室内环境进行监控；所述智能家居设备连接调控装置，用于接收调控装置的控制指令，并且执行控制操作。

优选地，所述用户智能控制终端为智能手环，所述智能手环包括显示屏、腕带和设置在显示屏一侧的开关。

优选地，所述显示屏设置在腕带上的凹槽内，所述显示屏上设置有控制按键，所述显示屏底侧设置有心律检测芯片。

优选地，所述家居监测终端包括控制指令发送模块和用于采集包括光线强度、温湿度、二氧化碳浓度、气味浓度、烟雾浓度在内的家居环境数据的无线传感器网络，所述控制指令发送模块根据无线传感器网络收集的家居环境数据进行分析，生成控制指令并发送至调控装置。

该智能家居睡眠系统首先根据个人习惯，给卧室的窗帘、空调、灯光、气味调节器和闹钟分别安装控制装置，由控制终端控制；

到了该睡觉时间，睡觉的人走入卧室，用户智能控制终端根据睡觉人的心律和睡觉习惯向调控装置发送控制指令，从而控制调整卧室内的、床、枕头窗帘、空调、灯光、达到睡觉人习惯，睡觉人躺下来之后，根据睡眠人心律快慢，气味调节器会释放利于睡眠香气，灯光会根据睡眠人心律放慢逐渐调暗灯光，音乐也会声音也慢慢降低、直到这个人完全睡熟，音乐完全停止，灯光亮度调到睡眠人习惯亮度。

在睡眠过程中，所述控制指令发送模块根据无线传感器网络收集的家居环境数据进行分析，生成控制指令并发送至调控装置，以调节家居环境参数到预先设置的适合睡眠的参数范围。比如，室内温度设置适合睡眠的温度，家居监测终端根据采集的家居环境数据向调控装置发送相应的控制指令，从而自动控制空调的开启和关闭来调节温度到适合睡眠的温度。

根据设定的睡眠时间，在睡眠时间到的时候，灯、光、音乐会慢慢响起，让人达到自然醒来的状态，这个睡眠时间可以包括夜里中午等不同休息时间。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络，对温湿度、光照、气味和烟雾等实时进行检测，并相应调节睡眠时的家居环境参数，实现了睡眠期间的环境调节，具有很高的应用价值。

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连接框图；

图2是本发明一个实施例的家居监测终端的结构框图。

附图标记：

家居监测终端1、调控装置2、智能家居设备3、用户智能控制终端4、控制指令发送模块10、无线传感器网络20。

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，本实施例提供的一种智能家居睡眠系统，由家居监测终端1、调控装置2、智能家居设备3与用户智能控制终端4组成；所述家居监测终端1连接调控装置2，用于对室内环境进行实时监测，并对调控装置2发送控制指令；所述用户智能控制终端4也连接调控装置2，用于对调控装置2发送控制指令；所述调控装置2包括开关模式、温度模式和监控模式，所述开关模式用于控制智能家居设备3的开关，所述温度模式用于控制目标温度的调节，所述监控模式用于对室内环境进行监控；所述智能家居设备3连接调控装置2，用于接收调控装置2的控制指令，并且执行控制操作。

在一个实施例中，所述用户智能控制终端4为智能手环，所述智能手环包括显示屏、腕带和设置在显示屏一侧的开关。

其中，所述显示屏设置在腕带上的凹槽内，所述显示屏上设置有控制按键，所述显示屏底侧设置有心律检测芯片。

在一个实施例中，如图2所示，所述家居监测终端1包括控制指令发送模块10和用于采集包括光线强度、温湿度、二氧化碳浓度、气味浓度、烟雾浓度在内的家居环境数据的无线传感器网络20，所述控制指令发送模块10根据无线传感器网络20收集的家居环境数据进行分析，生成控制指令并发送至调控装置2。

该智能家居睡眠系统首先根据个人习惯，给卧室的窗帘、空调、灯光、气味调节器和闹钟分别安装控制装置，由控制终端控制；

到了该睡觉时间，睡觉的人走入卧室，用户智能控制终端4根据睡觉人的心律和睡觉习惯向调控装置2发送控制指令，从而控制调整卧室内的、床、枕头窗帘、空调、灯光、达到睡觉人习惯，睡觉人躺下来之后，根据睡眠人心律快慢，气味调节器会释放利于睡眠香气，灯光会根据睡眠人心律放慢逐渐调暗灯光，音乐也会声音也慢慢降低、直到这个人完全睡熟，音乐完全停止，灯光亮度调到睡眠人习惯亮度。

在睡眠过程中，所述控制指令发送模块10根据无线传感器网络20收集的家居环境数据进行分析，生成控制指令并发送至调控装置2，以调节家居环境参数到预先设置的适合睡眠的参数范围。比如，室内温度设置适合睡眠的温度，家居监测终端1根据采集的家居环境数据向调控装置2发送相应的控制指令，从而自动控制空调的开启和关闭来调节温度到适合睡眠的温度。

根据设定的睡眠时间，在睡眠时间到的时候，灯、光、音乐会慢慢响起，让人达到自然醒来的状态，这个睡眠时间可以包括夜里中午等不同休息时间。

本发明上述实施例利用无线传感器网络20，对温湿度、光照、气味和烟雾等实时进行检测，并相应调节睡眠时的家居环境参数，实现了睡眠期间的环境调节，具有很高的应用价值。

所述的无线传感器网络20包括设定于家居环境监测区域外的基站节点以及部署于设定的家居环境监测区域内的多个环境监测传感器节点；网络初始化时，基站节点将家居环境监测区域划分为多个家居环境监测子区域，并向各环境监测传感器节点广播消息，使各环境监测传感器节点确认自身所属的家居环境监测子区域以及家居环境监测子区域包含的环境监测传感器节点列表；属于同一个家居环境监测子区域内的环境监测传感器节点通过簇头竞选确定簇头节点，剩余的环境监测传感器节点作为该簇头节点所在簇内的环境数据采集节点，其中簇头节点用于接收并处理所在簇内各环境数据采集节点采集的家居环境数据，并将处理后的家居环境数据传输到下一跳节点或基站节点。

在一个实施例中，属于同一个家居环境监测子区域内的环境监测传感器节点竞选簇头节点，具体包括：

(1)在每轮簇头竞选开始时，各环境监测传感器节点计算本轮的随机阈值，设hij表示第i个家居环境监测子区域内的第j个环境监测传感器节点计算出的随机阈值，hij的计算公式为：

式中，rij为第i个家居环境监测子区域内的第j个环境监测传感器节点的最大通信半径，l(ij,sink)为第i个家居环境监测子区域内的第j个环境监测传感器节点与基站节点之间的距离，其中邻居节点为位于环境监测传感器节点通信范围内的其他环境监测传感器节点，mi为第i个家居环境监测子区域内部署的环境监测传感器节点个数，w1、w2为设定的权重因子；

(2)每个环境监测传感器节点应用安全加密随机数产生器生成一个0和1之间的随机数，并判断是否小于计算出的随机阈值，若是，则该环境监测传感器节点当选为备选节点，否则作为普通环境数据采集节点；

(3)各备选节点进一步计算自身的生命周期，生命周期最大的备选节点成功当选为所属家居环境监测子区域的簇头节点，其他备选节点作为普通环境数据采集节点。

本实施例中，每个家居环境监测子区域竞选出一个簇头节点，保证了簇头节点能够在无线传感器网络20部署区域中平均分布，从而减少因簇的分布不合理造成的网络损耗，其中，先通过随机阈值的方式随机选举备选节点，然后在备选节点中选取生命周期最大的作为簇头节点，使得每个环境监测传感器节点都有机会成为簇头节点，从而平均无线传感器网络20中环境监测传感器节点的能耗，并且使得邻居节点密度大、距离基站节点近、生命周期长的环境监测传感器节点有更高的概率当选为簇头节点，从而利于提高家居环境数据收集的稳定性。

在一个实施例中，设tij表示第i个家居环境监测子区域内的第j个环境监测传感器节点的生命周期，定义tij的计算公式为：

式中，qij为第i个家居环境监测子区域内的第j个环境监测传感器节点的当前剩余能量，μ为设定的环境监测传感器节点发送一个家居环境数据包的能量开销，v为设定的环境监测传感器节点接收一个家居环境数据包的能量开销，mi为第i个家居环境监测子区域内部署的环境监测传感器节点个数，c为设定的单位距离能量损耗，id表示除所述第j个环境监测传感器节点外第i个家居环境监测子区域内的第d个环境监测传感器节点，l(ij,id)为第i个家居环境监测子区域内的第j个环境监测传感器节点与id之间的距离。

本实施例基于环境监测传感器节点的当前剩余能量、与其他环境监测传感器节点之间的距离以及相应的家居环境数据包接收和发送的能量开销提出了环境监测传感器节点的生命周期计算公式，相对于仅仅考虑剩余能量的方式，能够较好地综合地反映环境监测传感器节点作为簇头节点时的生存性能，通过选取生命周期最大的备选节点作为簇头节点，能够避免簇头节点由于能量限制而过早死亡，从而相对减少簇头节点竞选的轮数，有利于延长无线传感器网络20的生命周期，实现对家居环境数据的长期有效采集，从而为下一步的环境调控奠定良好的基础。

在一个实施例中，簇头节点与基站节点为单跳距离时，直接将处理后的家居环境数据发送至基站节点，簇头节点与基站节点为多跳距离时，将处理后的家居环境数据传输到下一跳节点，由下一跳节点进行家居环境数据转发。

在一个实施例中，网络分簇完成后，簇头节点从簇内环境监测传感器节点中选择优选值最大的作为备用转发节点；与基站节点为多跳距离的簇头节点选择下一跳节点，具体包括：

(1)与基站节点为多跳距离的簇头节点在各邻居簇头节点中确定距离基站最近的邻居簇头节点，并向该距离基站最近的邻居簇头节点发送协助转发请求消息；

(2)收到协助转发请求消息的邻居簇头节点的当前剩余能量高于设定的能量阈值时，向该簇头节点发送确认协助消息，从而作为该簇头节点的下一跳节点；

(3)收到协助转发请求消息的邻居簇头节点的当前剩余能量低于设定的能量阈值时，向该簇头节点发送备选转发节点的id和位置信息，从而该簇头节点选择备选转发节点作为下一跳节点，由备选转发节点将处理后的家居环境数据转发至该邻居簇头节点的下一跳节点；

其中，环境监测传感器节点的优选值计算公式为：

式中，eab表示邻居簇头节点a所在簇内第b个环境监测传感器节点的优选值，rab为所述第b个环境监测传感器节点的最大通信半径，l(a,b)为邻居簇头节点a与其所在簇内第b个环境监测传感器节点之间的距离，l(a,sink)为所述第b个环境监测传感器节点与基站节点之间的距离，tab为所述第b个环境监测传感器节点的生命周期。

本实施例中，设置备选转发节点作为下一跳节点的候选节点，一方面保证了簇头节点能够在距离基站节点最近的簇中选择下一跳节点，从而降低家居环境数据在转发过程中的通信成本；

另一方面，当距离基站最近的邻居簇头节点不能满足充足的能量要求时启用备选转发节点进行家居环境数据转发，有利于均衡簇头节点的家居环境数据转发能耗，且在一定程度上能够提高家居环境数据转发的可靠性，有助于实现对家居环境数据的长期稳定的收集，为实现对智能家居设备3的调控提供必要数据。

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。