[發明專利]基于物聯網的智能家居系統

在審

• 申請號: 201710267719.5
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106899468A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海喆之信息科技有限公司
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L29/08
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

1.基于物聯網的智能家居系統，其特征是，包括環境監測模塊、監控中心、開關控制模塊、智能家電，所述環境監測模塊、開關控制模塊皆與監控中心連接，開關控制模塊與智能家電連接；所述監控中心用于接收和分析處理環境監測模塊發送的環境監測數據，生成控制命令，所述開關控制模塊用于根據所述的控制命令對智能家電進行啟動或關閉。

2.根據權利要求1所述的基于物聯網的智能家居系統，其特征是，所述的環境監測數據包括室內空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度、大氣壓、風量。

3.根據權利要求2所述的基于物聯網的智能家居系統，其特征是，所述智能家電包括照明單元、通風單元、智能空調和智能熱水器；所述的開關控制模塊為繼電器開關或可控硅開關。

4.根據權利要求1所述的基于物聯網的智能家居系統，其特征是，所述的環境監測模塊包括環境監測數據采集單元和環境監測數據傳送單元，其中環境監測數據采集單元基于無線傳感器網絡進行環境監測和數據采集，環境監測數據采集單元包括數據采集節點和簇頭節點，數據采集節點設置在被監測位置，用于采集被監測位置的環境監測數據；所述簇頭節點用于收集數據采集節點采集的環境監測數據，并對該環境監測數據進行數據融合處理和數據壓縮處理，簇頭節點的環境監測數據由環境監測數據傳送單元發送至監測中心。

5.根據權利要求4所述的基于物聯網的智能家居系統，其特征是，所述數據采集節點按照設定的數據采集策略采集環境監測數據：

設置簇頭節點在其任期內始終處于活動狀態，數據采集節點在每一次采集環境監測數據開始前以隨機概率進入活動狀態，定義隨機概率的計算公式為：

$W\left(v_i\right)=\frac{1}{g}H(v_i,{v_i}^{\′})$

式中，W(v_i)表示數據采集節點v_i的隨機概率，H(v_i,v_i′)表示數據采集節點v_i與其所屬的分簇中的簇頭節點v_i′的感知數據間的曼哈頓距離，g為數據采集節點v_i所屬的分簇中所具有的數據采集節點的數目；

其中，

$H(v_i,{v_i}^{\′})=\frac{1}{q}\underset{l=1}{\overset{q}{\Σ}}|{\mathrm{\μ}}_l\left(v_i\right)-{\mathrm{\μ}}_l\left({v_i}^{\′}\right)|$

式中，q為感知數據的維度數目，μ_l(v_i)表示數據采集節點v_i的第l維度的感知數據分量，μ_l(v_i′)表示簇頭節點v_i′的第l維度的感知數據分量。

6.根據權利要求5所述的基于物聯網的智能家居系統，其特征是，所述簇頭節點按照設定的篩選機制從數據采集節點中選出，具體為：

(1)各數據采集節點根據基站的分簇命令，通過調整發射功耗調整自身的通信距離為設定的通信距離閾值，并向通信距離范圍內的鄰居節點交換自身的剩余能量和最近的感知序列信息，每個數據采集節點接收通信距離范圍內鄰居節點交換的信息后，根據下列公式計算各數據采集節點的簇頭競爭能力：

$S\left(v_i\right)=\[E\left(v_i\right)-\frac{1}{R}\underset{j=1}{\overset{R}{\Σ}}E\left(v_j\right)\]\×\[{\mathrm{\ρ}}_1\frac{R^{\′}}{R}+{\mathrm{\ρ}}_2\frac{\sqrt{|H^{\′2}-{\[{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{R}H(v_i,v_j)\]}^2|}}{H^{\′}}-\mathrm{\Δ}T\]$

式中，S(v_i)表示數據采集節點v_i的簇頭競爭能力值，E(v_i)表示數據采集節點v_i的剩余能量，E(v_j)表示數據采集節點v_i在通信距離范圍內的鄰居節點v_j剩余能量，R為數據采集節點v_i在通信距離范圍內的鄰居節點的數量，R′為數據采集節點v_i在通信距離范圍內的相似節點的數量，其中定義所述的相似節點為感知數據與數據采集節點v_i的感知數據的曼哈頓距離小于H′/2的節點，H′為設定的曼哈頓距離閾值，H(v_i,v_j)表示數據采集節點v_i在通信距離范圍內的鄰居節點v_j的感知數據與數據采集節點v_i的感知數據的曼哈頓距離，ρ₁、ρ₂為設定的權重因子，ΔT為設定的調整閾值，ρ₁+ρ₂＝1，ΔT的取值范圍為[0,1]；

(2)將S(v_i)＞0的數據采集節點作為備選簇頭節點，形成備選簇頭節點集合，對備選簇頭節點集合中的備選簇頭節點進行過濾處理，將過濾后的備選簇頭節點集合中的備選簇頭節點作為簇頭節點；

(3)對無線傳感器網絡內的每個數據采集節點，計算該數據采集節點與各簇頭節點之間的距離，選出距離最小值對應的簇頭節點，將該數據采集節點加入到該選出的簇頭節點所在的簇中。