1.智能家居温湿度环境智能调节系统,其特征是,包括温湿度环境监测子系统、调温设备、除湿设备、远程调控中心,其中温湿度环境监测子系统、调温设备、除湿设备皆与远程调控中心连接;所述温湿度环境监测子系统被配置为对室内温湿度进行实时监测,采集室内温湿度数据并发送至远程调控中心;所述的远程调控中心被配置为对接收的室内温湿度数据进行分析处理,生成相应的控制指令,并根据控制指令控制调温设备和除湿设备的运行;
所述温湿度环境监测子系统包括部署于监测区域内的单个汇聚节点、多个传感器节点,传感器节点采集室内温湿度数据并将室内温湿度数据发送至汇聚节点,进而由汇聚节点将室内温湿度数据发送至远程调控中心;将监测区域划分多个虚拟网格,并从每个虚拟网格中选取与虚拟网格中心点最近的传感器节点作为簇头节点;网络初始时,传感器节点基于选取出的簇头节点进行分簇,每个传感器节点选取最近的簇头节点加入;室内温湿度数据传输阶段,簇头节点收集簇内各传感器节点采集的室内温湿度数据,并将收集的室内温湿度数据传输至汇聚节点;簇头节点将收集的室内温湿度数据传输至汇聚节点,包括:(1)簇头节点按照设定的周期根据当前剩余能量周期性地调节自己的通信距离;
(2)簇头节点根据调节的通信距离判断自身是否满足直接通信条件,若簇头节点满足直接通信条件,簇头节点与汇聚节点直接通信,将收集的室内温湿度数据直接传输至汇聚节点;
若不满直接通信条件,簇头节点与汇聚节点间接通信,将收集的室内温湿度数据经过多跳传输的方式发送至汇聚节点,其中簇头节点在距离汇聚节点更近的其他簇头节点中选择最近的簇头节点作为下一跳节点,将收集的室内温湿度数据发送至该下一跳节点;
各簇头节点可在[Zmin,Zmax]的范围内调节自身的通信距离,其中Zmin为簇头节点可调节的最小通信距离,Zmax为簇头节点可调节的最大通信距离,初始时各簇头节点的通信距离调节为Zmin;簇头节点按照设定的周期根据当前剩余能量周期性地调节自己的通信距离,具体为:(1)簇头节点按照设定的周期周期性地按照下列公式计算通信距离阈值:
式中,Zi(t)为簇头节点i在第t个周期设定的通信距离阈值,Gi(t)为簇头节点i在第t个周期计算通信距离阈值时的当前剩余能量,Gi0为簇头节点i的初始能量,R为预设的调节因子,R的取值范围为(1,1.2];
(2)设簇头节点i与其簇内传感器节点的最远距离为 若 簇头节点将
自己的通信距离调节为Zi(t);若 簇头节点将自己的通信距离调节为 并不再周期性地调节自己的通信距离;
当簇头节点的剩余能量低于预设的能量下限时,簇头节点在其簇内的传感器节点中选择新簇头节点,具体为:(1)簇头节点b将簇内与其距离小于 的传感器节点作为备选节点,向各备选节点发送竞选消息;
(2)各备选节点接收到所述竞选消息后计算等待时间:
式中,Pbe表示簇头节点b的第e个备选节点计算的等待时间,Nb为所述簇头节点b对应的备选节点数量,nb为所述簇头节点b对应的备选节点中已担任过簇头节点的备选节点数量;
U(e)为判断取值函数,当所述备选节点e担任过簇头节点时,U(e)=0,当所述备选节点e未担任过簇头节点时,U(e)=1;Ge为所述备选节点e的当前剩余能量,Gc为所述簇头节点b对应簇内第c个传感器节点的当前剩余能量,Ge0为所述传感器节点e的初始能量;P1为预设的基于历史情况的等待时间,P2为预设的基于能量的等待时间;
(3)各备选节点按照等待时间启动计时器,计时结束后向簇头节点i发送反馈消息;
(4)簇头节点b将接收到的第一个反馈消息所对应的备选节点作为新的簇头节点,而簇头节点b转变自己的角色为簇内的传感器节点。
2.根据权利要求1所述的智能家居温湿度环境智能调节系统,其特征是,所述的远程调控中心包括处理模块、调温控制模块、除湿控制模块,其中调温控制模块、除湿控制模块的输入端皆与处理模块连接,调温控制模块的输出端与调温设备连接,除湿控制模块的输出端与除湿设备连接。
3.根据权利要求1或2所述的智能家居温湿度环境智能调节系统,其特征是,传感器节点包括采集单元、分析处理单元以及通信单元;采集单元由传感器与模数转换器完成,分析处理单元由微处理器与存储器完成,通信单元由无线收发器完成。
4.根据权利要求1所述的智能家居温湿度环境智能调节系统,其特征是,所述直接通信条件为:式中,X(i,Q)为簇头节点i到汇聚节点的距离,Zi为簇头节点i的当前通信距离, 为与簇头节点i距离最近的簇头节点, 为与簇头节点i距离次近的簇头节点, 为所述最近的簇头节点到汇聚节点的距离, 为所述次近的簇头节点到汇聚节点的距离;
为判断 取值函数 ,当
时, 当
时,