[發(fā)明專利]一種基于邊緣網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113406893A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘永彥;王碩;陳娟;董殿永;譚鵬超
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;G05B19/418
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發(fā)明提供一種基于邊緣網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)及其應(yīng)用，涉及智能家居系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，其中基于邊緣網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)包括云平臺、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及任務(wù)處理器，所述邊緣計算網(wǎng)關(guān)是指通過邊緣計算基數(shù)定義的網(wǎng)關(guān)設(shè)備；所述任務(wù)處理器是指具備處理邊緣計算網(wǎng)關(guān)派發(fā)任務(wù)能力的程序模塊，所述云平臺與所述邊緣計算網(wǎng)關(guān)通過知識蒸餾的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮及傳輸，所述邊緣計算網(wǎng)關(guān)用于通過調(diào)度策略和相關(guān)通信協(xié)議實現(xiàn)任務(wù)協(xié)調(diào)和信息識別拆分功能。將邊緣計算網(wǎng)關(guān)作為協(xié)調(diào)器，不完全承擔(dān)數(shù)據(jù)信息處理工作，基于任務(wù)和流協(xié)同感知制定調(diào)度策略，縮短任務(wù)完成時間，提高數(shù)據(jù)信息處理效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于邊緣網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術(shù)以及經(jīng)濟的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個安全、方便、舒適的居家環(huán)境。因此家居智能化和智能住宅也逐漸開始普及，家居智能化就是通過家居智能管理系統(tǒng)的設(shè)施來實現(xiàn)家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。家居智能化系統(tǒng)由如下三個方面組成：(1)家庭安全防范(HS)；(2)家庭設(shè)備自動化(HA)；(3) 家庭通訊(HC)。

家居智能化帶來了便捷生活，傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)將不加處理的數(shù)據(jù)直接上傳至云平臺，這會產(chǎn)生大量無效數(shù)據(jù)加重寬帶負(fù)荷的同時也會影響中心端工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無效數(shù)據(jù)堆積且工作效率不足的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于邊緣網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)，包括云平臺、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及任務(wù)處理器，所述云平臺是指用于對智能家居系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、整合以及處理的數(shù)據(jù)中心，所述邊緣計算網(wǎng)關(guān)是指通過邊緣計算基數(shù)定義的網(wǎng)關(guān)設(shè)備；所述任務(wù)處理器是指具備處理邊緣計算網(wǎng)關(guān)派發(fā)任務(wù)能力的程序模塊，所述云平臺與所述邊緣計算網(wǎng)關(guān)通過知識蒸餾的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮及傳輸，所述邊緣計算網(wǎng)關(guān)用于通過調(diào)度策略和相關(guān)通信協(xié)議實現(xiàn)任務(wù)協(xié)調(diào)和信息識別拆分功能。

優(yōu)選的，所述邊緣計算網(wǎng)關(guān)通過無線通信方式與傳感器節(jié)點及執(zhí)行器節(jié)點連接，并接受傳感器節(jié)點上傳的信息及控制執(zhí)行器節(jié)點驅(qū)動。

優(yōu)選的，所述傳感器節(jié)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(zhí)行器節(jié)點為門禁開關(guān)、新風(fēng)風(fēng)閥以及空調(diào)開關(guān)任一種或幾種的組合；所述無線通信方式為ZigBee、藍(lán)牙及Wi-Fi中的任一種。

優(yōu)選的，所述通信協(xié)議采用訂閱-發(fā)布式MQTT通信協(xié)議，MQTT服務(wù)器設(shè)置于邊緣計算網(wǎng)關(guān)內(nèi)；所述傳感器節(jié)點與所述執(zhí)行器節(jié)點為MQTT的客戶端。

本申請還提供了一種基于邊緣網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用，使用上述所述的基于邊緣網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)，包含以下步驟：

S1：云平臺通過知識蒸餾，給邊緣計算網(wǎng)關(guān)傳輸初始化的預(yù)測模型；

S2：邊緣計算網(wǎng)關(guān)通過傳感器節(jié)點采集數(shù)據(jù)信息，將采集到的數(shù)據(jù)信息通過知識蒸餾的方法，壓縮模型，并傳輸?shù)皆破脚_；

S3：云平臺接收邊緣計算網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，批改后優(yōu)化模型，通過網(wǎng)絡(luò)通信傳輸將數(shù)據(jù)處理任務(wù)返送給邊緣計算網(wǎng)關(guān)；

S4：邊緣計算網(wǎng)關(guān)將返送回的模型進(jìn)一步優(yōu)化，并制定調(diào)度策略，然后將任務(wù)派發(fā)給任務(wù)處理器；

S5：任務(wù)處理器通過網(wǎng)絡(luò)連接，獲取邊緣計算網(wǎng)關(guān)中發(fā)出的派發(fā)數(shù)據(jù)，對分配任務(wù)進(jìn)行處理，而后將處理完成的信息傳回邊緣計算網(wǎng)關(guān)；

S6：邊緣計算網(wǎng)關(guān)整合任務(wù)處理器的處理信息，通過網(wǎng)絡(luò)連接方式向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)送指令，實現(xiàn)對執(zhí)行器節(jié)點的控制。