[發明專利]一種基于邊緣網關的智能家居系統及其應用

在審

• 申請號: 202110793791.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113406893A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 鐘永彥;王碩;陳娟;董殿永;譚鵬超
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;G05B19/418
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

1.一種基于邊緣網關的智能家居系統，包括云平臺、邊緣計算網關及任務處理器，其特征在于：所述云平臺是指用于對智能家居系統上傳數據進行解析、整合以及處理的數據中心，所述邊緣計算網關是指通過邊緣計算基數定義的網關設備；所述任務處理器是指具備處理邊緣計算網關派發任務能力的程序模塊，所述云平臺與所述邊緣計算網關通過知識蒸餾的方式進行數據壓縮及傳輸，所述邊緣計算網關用于通過調度策略和相關通信協議實現任務協調和信息識別拆分功能。

2.根據權利要求1所述的基于邊緣網關的智能家居系統，其特征在于：所述邊緣計算網關通過無線通信方式與傳感器節點及執行器節點連接，并接受傳感器節點上傳的信息及控制執行器節點驅動。

3.根據權利要求2所述的基于邊緣網關的智能家居系統，其特征在于：所述傳感器節點為攝像頭、煙霧檢測、振動傳感器及CO₂傳感器中任一種或幾種的組合；所述執行器節點為門禁開關、新風風閥以及空調開關任一種或幾種的組合；所述無線通信方式為ZigBee、藍牙及Wi-Fi中的任一種。

4.根據權利要求3所述的基于邊緣網關的智能家居系統，其特征在于：所述通信協議采用訂閱-發布式MQTT通信協議，MQTT服務器設置于邊緣計算網關內；所述傳感器節點與所述執行器節點為MQTT的客戶端。

5.一種基于邊緣網關的智能家居系統的應用，其特征在于：使用權利要求4所述的基于邊緣網關的智能家居系統，包含以下步驟：

S1：云平臺通過知識蒸餾，給邊緣計算網關傳輸初始化的預測模型；

S2：邊緣計算網關通過傳感器節點采集數據信息，將采集到的數據信息通過知識蒸餾的方法，壓縮模型，并傳輸到云平臺；

S3：云平臺接收邊緣計算網關傳輸的數據信息，批改后優化模型，通過網絡通信傳輸將數據處理任務返送給邊緣計算網關；

S4：邊緣計算網關將返送回的模型進一步優化，并制定調度策略，然后將任務派發給任務處理器；

S5：任務處理器通過網絡連接，獲取邊緣計算網關中發出的派發數據，對分配任務進行處理，而后將處理完成的信息傳回邊緣計算網關；

S6：邊緣計算網關整合任務處理器的處理信息，通過網絡連接方式向應用系統發送指令，實現對執行器節點的控制。

6.根據權利要求5所述的基于邊緣網關的智能家居系統的應用，其特征在于：所述S4中的調度策略通過邊緣計算網關監測任務管理器的資源空間和工作狀態，動態進行改變。

7.根據權利要求6所述的基于邊緣網關的智能家居系統的應用，其特征在于：執行調度策略時，邊緣計算網關優先將任務派發給數據信息處理效率最高的任務處理器，當效率最高的任務處理器工作量飽和時，則派發給處理效率次之的任務處理器，或者讓處理效率較低的任務處理器進行部分數據信息處理，當處理效率高的任務處理器完成當前任務后，優先處理此類數據信息，處理效率低的任務處理器協助處理效率高的任務處理器。

8.根據權利要求7所述的基于邊緣網關的智能家居系統的應用，其特征在于：所述調度策略應用時：將任務分為一系列的流，流間關系可分為并行或順序；不同任務中可并行的流階段在資源配置充足的情況下同時處理，不足則進行調度排序；針對同一任務中可并行的流階段，設置降級閾值，結合任務級別和流級別的順序，對流階段的信息處理進行調度。

9.根據權利要求8所述的基于邊緣網關的智能家居系統的應用，其特征在于：所述調度策略中需要進行信息保密時，將神經網絡中的數據信息從全連接層切分，將來自同一對象的兩部分數據信息分派給不同的任務處理器。