[发明专利]一种智能家居环境控制系统

权利要求书

1.一种智能家居环境控制系统，其特征是，包括环境监测装置、温度调节器、风流调节器、环境控制平台，其中环境监测装置、温度调节器、风流调节器皆与环境控制平台连接；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环境控制平台；所述的环境控制平台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环境控制平台；传感器节点分为簇头节点和簇成员节点，簇成员节点用于采集室内环境数据并将室内环境数据发送至所属簇的簇头节点；簇头节点用于接收并处理簇成员发送的室内环境数据，还用于将处理后的室内环境数据发送至基站；传感器节点基于改进的LEACH路由协议分为簇头节点和簇成员节点，具体包括：

(1)每一轮的簇头选举开始时，每个传感器节点随机生成一个介于0到1之间的随机数，并设定阈值为：

式中，Φ_i表示传感器节点i设定的阈值，为簇头节点数占总传感器节点数百分比的期望值，N为当前轮数减1，V为在前轮中未当选过簇头节点的传感器节点集合，Q_min为设定的最小能量值，Q_i为传感器节点i的当前剩余能量，f(Q_min,Q_i)为比较函数，当Q_min≤Q_i时，f(Q_min,Q_i)＝1，A为设定的室内环境监测区域的长度，L_i为传感器节点i的通信半径，Ψ为传感器节点的总个数，mod(·)表示求余函数；

(2)若传感器节点生成的随机数小于其设定的阈值，该传感器节点当选为簇头节点；

(3)当簇头节点全部产生后，簇头节点向网络中广播自己当选为簇头节点的消息，其他非簇头节点根据接收到的广播信息的强弱加入相应簇，成为该簇的簇成员节点，并发送信息告知对应的簇头节点。

2.根据权利要求1所述的一种智能家居环境控制系统，其特征是，所述的环境控制平台包括数据处理模块、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所述的一种智能家居环境控制系统，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所述的一种智能家居环境控制系统，其特征是，簇头节点将处理后的室内环境数据发送至基站，具体为：簇头节点满足距离条件时，直接与基站连接，从而将处理后的室内环境数据直接发送至基站；当簇头节点不满足距离条件时，采用簇间多跳路由通信的方式将处理后的室内环境数据发送至基站；

其中，距离条件为：

式中，CH_mn为与簇头节点CH_m距离最近的簇头节点，D(CH_mn,O)为簇头节点CH_mn到基站的距离，D(CH_m,O)为簇头节点CH_m到基站的距离，R_max为设定的距离比阈值。

5.根据权利要求4所述的一种智能家居环境控制系统，其特征是，簇头节点采用簇间多跳路由通信的方式将处理后的室内环境数据发送至基站，具体包括：

(1)簇头节点获取其到基站所有路由路径；

(2)计算每条路由路径的权重值，设b_l表示簇头节点CH_l的第b条到基站的路由路径，表示路由路径b_l的权重值，设定的计算公式为：

式中，为路由路径b_l的路径长度；为路由路径b_l的带宽，由路径中的最小带宽决定；为路由路径b_l的总跳数；T_max、Y_min、Z_max分别为满足网络服务质量要求的最大路径长度、最小带宽、最大跳数，h₁、h₂为设定的权重系数；

(3)按照权重值由大到小的顺序对各条路由路径进行排序，归入路由路径集合；

(4)按顺序选择路由路径集合中前n₁条满足基本能量条件的路由路径作为优选路由路径，其中n₁<n，n为路由路径集合内具有的路由路径总条数，其中基本能量条件为路由路径中簇头节点CH_l的下一跳节点的当前剩余能量高于设定的最小能量值；

(5)对处理后的室内环境数据平均分割后分配给各优选路径进行传输。