CN108489007A - 一种环境可调节的智能家居 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环境可调节的智能家居，包括环境监测装置、温度调节器、风流调节器、监控中心，其中环境监测装置、温度调节器、风流调节器皆与监控中心连接；所述环境监测装置用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并发送至监控中心；所述的监控中心用于对接收的室内环境数据进行分析处理，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。本发明实现了对智能家居环境的监测与调节。

Description

一种环境可调节的智能家居

技术领域

本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种环境可调节的智能家居。

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***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，需要一种环境可调节的智能家居，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。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种环境可调节的智能家居。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种环境可调节的智能家居，包括环境监测装置、温度调节器、风流调节器、监控中心，其中环境监测装置、温度调节器、风流调节器皆与监控中心连接；所述环境监测装置用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并发送至监控中心；所述的监控中心用于对接收的室内环境数据进行分析处理，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；所述环境监测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数据的无线传感器网络，传感器节点采集的室内环境数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的室内环境数据传送到监控中心。

优选地，所述的监控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数据进行分析处理，根据室内环境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是本发明一个实施例智能家居的结构示意框图；

图2是本发明一个实施例的监控中心的结构示意框图。

附图标记：

环境监测装置1、温度调节器2、风流调节器3、监控中心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，本实施例提供的环境可调节的智能家居，包括环境监测装置1、温度调节器2、风流调节器3、监控中心4，其中环境监测装置1、温度调节器2、风流调节器3皆与监控中心4连接。

环境监测装置1用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并发送至监控中心4。环境监测装置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数据的无线传感器网络，传感器节点采集的室内环境数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的室内环境数据传送到监控中心4。本实施例利用无线传感器网络技术进行室内环境数据采集，避免了布线，实施简单。

其中，传感器节点包括数据采集模块、数据分析处理模块以及数据通信模块；数据采集模块由传感器与模数转换器完成，数据分析处理模块由微处理器与存储器完成，数据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。

监控中心4用于对接收的室内环境数据进行分析处理，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，监控中心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对接收的室内环境数据进行分析处理，将接收的室内环境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，当环境监测装置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。而当环境监测装置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数据进行分析处理，根据室内环境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，所述多个传感器节点随机部署于设定的室内环境监测区域内，该室内环境监测区域为边长是α×β的矩形监测区域，设置传感器节点在不发送室内环境数据时的载波监听半径为D_min；设置传感器节点在发送室内环境数据时的载波监听半径为：

式中，D表示传感器节点在发送室内环境数据时的载波监听半径，Z_max为无线传感器网络中传感器节点间的最大通信链路长度，Z_min为无线传感器网络中传感器节点间的最小通信链路长度，D_min为设定的载波监听半径的下限值，M为部署的传感器节点的个数。

传感器节点在不发送室内环境数据时，信道利用率较低，而传感器节点向基站发送室内环境数据时，由于相邻的大量传感器节点向基站转发室内环境数据而同时尝试接入信道，传感器节点之间的竞争将产生严重的冲突和干扰，从而会造成较多的室内环境数据的丢失与重传量，导致网络吞吐率急剧下降，网络通信时延指数增加。

载波监听技术通过抑制消息发送端周围一定范围内的传感器节点发送消息的方式来减少相邻的传感器节点对当前通信的干扰，基于此，本实施例采用上述公式限定了传感器节点在不同状态时的载波监听半径。通过对传感器节点按照不同的状态进行载波监听半径的控制，有效抑制了网络冲突和干扰，避免造成较多的室内环境数据的丢失与重传量，影响环境调节的精度。

在一个实施例中，传感器节点将室内环境数据发送至基站，具体为：

(1)传感器节点与基站之间的距离小于设定的距离阈值时，传感器节点直接将室内环境数据发送至基站；

(2)传感器节点与基站之间的距离大于设定的距离阈值时，传感器节点将室内环境数据通过多跳转发的形式发送至基站，其中，传感器节点在其邻居节点中选择权值最大的传感器节点作为下一跳，所述的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；所述的权值的计算公式为：

式中，W_ij表示传感器节点i的邻居节点j的权值，l(i,j)_c为传感器节点i至邻居节点j的链路在垂直方向上的投影，M为部署的传感器节点的个数，Q_ij为邻居节点j的当前剩余能量，Q_min为设定的最小能量值，Z_ij为传感器节点i与邻居节点j之间的距离，X_i为传感器节点i的通信距离，ω₁、ω₂为设定的权重系数；

式中，为设定的链路有效性判断取值函数，当满足时，当不满足时，

本实施例基于传感器节点与基站之间的距离设定了传感器节点将室内环境数据发送至基站的最佳中继路由方式，能够有效节省室内环境数据发送至基站的能耗。本实施例中传感器节点在其邻居节点中选择权值最大的传感器节点作为下一跳，并创造性地设定了传感器节点的权值的计算公式。该计算公式在考虑能量和距离因素的基础上，引入了链路有效性判断取值函数，使得传感器节点只在一定数量的有效通信链路下选择下一跳，通过链路有效性判断取值函数的设定，减少了一定数量的冗余链路，约束了室内环境数据转发的路径，能够使得室内环境数据沿定向转发至基站，提高了室内环境数据转发至基站的可靠性和完整性。

在一个实施例中，传感器节点内设有数据预处理器，数据预处理器用于在传感器节点将室内环境数据发送至基站之前，先对室内环境数据进行过滤处理，具体为：数据预处理器检测要发送的室内环境数据序列中是否存在室内环境数据超过设定的监测阈值，若存在，传感器节点按照替代值计算公式计算替代值，并用计算的替代值替换该室内环境数据。

其中，设定替代值计算公式为：

式中，y_j′为与室内环境数据y_j对应的替代值，y_med(j)为将室内环境数据y_j所在的室内环境数据序列{y₁,y₂,..,y_n}按照从小到大进行排序所形成的新序列中的中位数，y_av6(j)为所述室内环境数据序列{y₁,y₂,..,y_n}的平均值。

现有技术中对超过设定的监测阈值的室内环境数据进行处理时，通常是直接进行剔除处理，这种方式会造成室内环境数据的缺失，从而影响室内环境数据的时间特性，进一步影响后续对室内环境数据进行处理分析的精度。本实施例对超过设定的监测阈值的室内环境数据进行处理时，按照设定的公式计算出替代值，将替代值替换室内环境数据序列中的超过设定的监测阈值的室内环境数据，有利于使得室内环境数据序列中的室内环境数据趋于平稳，避免造成室内环境数据缺失而影响室内环境数据的时间特性，从而确保智能家居环境的精确调节。

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。

Claims (6)

1.一种环境可调节的智能家居，其特征是，包括环境监测装置、温度调节器、风流调节器、监控中心，其中环境监测装置、温度调节器、风流调节器皆与监控中心连接；所述环境监测装置用于对室内环境进行实时监测，采集室内环境数据并发送至监控中心；所述的监控中心用于对接收的室内环境数据进行分析处理，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；所述环境监测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数据的无线传感器网络，传感器节点采集的室内环境数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的室内环境数据传送到监控中心。

2.根据权利要求1所述的一种环境可调节的智能家居，其特征是，所述的监控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。

3.根据权利要求1所述的一种环境可调节的智能家居，其特征是，传感器节点包括数据采集模块、数据分析处理模块以及数据通信模块；数据采集模块由传感器与模数转换器完成，数据分析处理模块由微处理器与存储器完成，数据通信模块由无线收发器完成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种环境可调节的智能家居，其特征是，传感器节点将室内环境数据发送至基站，具体为：

(1)传感器节点与基站之间的距离小于设定的距离阈值时，传感器节点直接将室内环境数据发送至基站；

(2)传感器节点与基站之间的距离大于设定的距离阈值时，传感器节点将室内环境数据通过多跳转发的形式发送至基站。

5.根据权利要求4所述的一种环境可调节的智能家居，其特征是，所述多个传感器节点随机部署于设定的室内环境监测区域内，该室内环境监测区域为边长是α×β的矩形监测区域。

6.根据权利要求5所述的一种环境可调节的智能家居，其特征是，传感器节点内设有数据预处理器，数据预处理器用于在传感器节点将室内环境数据发送至基站之前，先对室内环境数据进行过滤处理，具体为：数据预处理器检测要发送的室内环境数据序列中是否存在室内环境数据超过设定的监测阈值，若存在，传感器节点按照替代值计算公式计算替代值，并用计算的替代值替换该室内环境数据。