[发明专利]一种基于WSN技术的智能家居系统

权利要求书

1.一种基于WSN技术的智能家居系统，其特征是，包括环境监测子系统、温度调节器、风流调节器、环境控制中心，其中环境监测子系统、温度调节器、风流调节器皆与环境控制中心连接；所述环境监测子系统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中心；所述的环境控制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；所述环境监测子系统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中心；各传感器节点划分成多个簇，从而构建分簇的无线传感器网络，其中每个簇包括一个主要簇首和一个辅助簇首，主要簇首用于聚合簇内传感器节点采集的室内环境数据，辅助簇首用于接收主要簇首发送的聚合的室内环境数据，并将接收的聚合的室内环境数据通过多跳路由的方式发送至基站。

2.根据权利要求1所述的一种基于WSN技术的智能家居系统，其特征是，所述的环境控制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所述的一种基于WSN技术的智能家居系统，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1-3任一项所述的一种基于WSN技术的智能家居系统，其特征是，各传感器节点通过分簇路由协议划分成多个簇，具体为：

(1)室内环境监测区域内的每个传感器节点接收基站广播的“hello”数据包，确定自身到基站的距离，并记录接收到基站广播的“hello”数据包的时间，所述的“hello”数据包包括由基站设定的各传感器节点接收“hello”数据包的理论时间；

(2)每一轮的主要簇首选举开始时，每个传感器节点i随机生成一个介于0到1之间的随机数，并设定阈值U_i，若生成的随机数小于阈值U_i，则该传感器节点i成为工作节点，并立刻加入工作节点集；

(3)工作节点向工作节点集中的其余工作节点广播节点信息，其中节点信息包括自身ID号；

(4)当工作节点接收到其余工作节点的节点信息后，若工作节点α位于工作节点β的感知范围内，则工作节点α加入到工作节点β的邻居节点集中；

(5)工作节点的邻居节点集中，位置权值最大的工作节点当选为主要簇首并向其余传感器节点广播当选信息，未当选主要簇首的工作节点成为成员节点并加入到最近的主要簇首；

(6)睡眠节点接收到所述的广播当选信息后被激活，并加入到最近的主要簇首，分簇完成后，主要簇首在其簇内的成员节点中选择一个成员节点作为辅助簇首。

5.根据权利要求4所述的一种基于WSN技术的智能家居系统，其特征是，所述位置权值的计算公式为：

式中，T_j表示工作节点j的位置权值，Y(j,sink)为工作节点j到基站的距离，Y_max为所有传感器节点到基站的距离中的最大值，Y_min为所有传感器节点到基站的距离中的最小值；d_j为工作节点j收到基站“hello”数据包的时间，为由基站设定的工作节点j收到基站“hello”数据包的理论时间。

6.根据权利要求5所述的一种基于WSN技术的智能家居系统，其特征是，阈值U_i的设定公式为：

式中，e为设定的主要簇首个数占传感器节点个数百分比的期望值，b为当前轮数，Φ为在前轮中未当选过主要簇首的传感器节点集合，Q_i为传感器节点i的当前剩余能量，Q_min为设定的最小能量值，x为设定的比例阈值，f(Q_i-Qmin,x)为设定的比较取值函数，当Q_i-Q_min≥x时，f(Q_i-Qmin,x)＝1，当Q_i-Qmin<x时，f(Q_i-Q_min,x)＝0.5。