本發(fā)明涉及智能家居，具體是涉及基于物聯網技術的智能家居終端設備聯動控制方法。

背景技術：

1、隨著經濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對家居生活的品質要求也越來越高。傳統的家居生活已無法滿足人們日益增長的需求，而智能家居的出現正好解決了這一問題。物聯網技術的快速發(fā)展為智能家居的實現提供了強有力的技術支持。物聯網技術通過無線通信技術、傳感器技術、數據處理與分析技術等，實現了物物相連，為智能家居終端設備之間的聯動控制奠定了基礎。

2、基于物聯網技術的智能家居終端設備聯動控制方法目前面臨的問題涉及設備兼容性、系統穩(wěn)定性以及用戶體驗等多個方面。為了推動智能家居行業(yè)的發(fā)展和普及，需要不斷加強技術創(chuàng)新和標準化工作，提高系統的安全性、穩(wěn)定性和用戶體驗。同時，也需要加強行業(yè)監(jiān)管和自律，確保智能家居市場的健康有序發(fā)展。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，提供基于物聯網技術的智能家居終端設備聯動控制方法，本技術方案解決了上述背景技術中提出的問題。

2、為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

3、基于物聯網技術的智能家居終端設備聯動控制方法，包括：

4、構建智能家居控制架構；

5、通過智能家居終端設備所配備的傳感器實時收集家庭環(huán)境信息；

6、通過物聯網通信技術將家庭環(huán)境信息傳輸至家庭網關，家庭網關將家庭環(huán)境信息匯總傳輸至控制終端；

7、控制終端對歷史家庭環(huán)境信息進行數據預處理，得到待學習數據；

8、利用隨機森林分類算法對待學習數據進行處理，得到隨機森林分類模型實時識別家庭環(huán)境的不同狀態(tài)和用戶的不同行為模式；

9、構建長短期記憶神經網絡模型，基于門控循環(huán)單元，預測未來時刻的家庭環(huán)境信息；

10、基于當前家庭環(huán)境狀態(tài)、用戶行為模式與未來時刻家庭環(huán)境信息，利用模糊邏輯控制法對智能家居終端設備進行自適應控制；

11、基于實時家庭環(huán)境信息，用戶端對智能家居終端設備進行聯動控制。

12、優(yōu)選的，所述構建智能家居控制架構具體包括：

13、在各智能家居終端設備設置設備節(jié)點；

14、將所有設備節(jié)點組合構成終端節(jié)點；

15、設置數據傳輸中心為家庭網關；

16、將家庭網關與終端節(jié)點組合構成智能家居控制架構底層結構；

17、設置控制終端處理家庭網關傳輸數據，并對終端節(jié)點集中控制；

18、設置用戶端對智能家居終端設備進行手動聯動控制；

19、將控制終端與用戶端組合構成智能家居控制架構上層結構。

20、優(yōu)選的，所述通過智能家居終端設備所配備的傳感器實時收集家庭環(huán)境信息具體包括：

21、通過溫度傳感器采集環(huán)境溫度變化數據；

22、通過濕度傳感器采集環(huán)境濕度變化數據；

23、通過音量傳感器采集環(huán)境音量變化數據；

24、通過光照傳感器采集光照強度變化數據；

25、通過人體傳感器采集用戶行為軌跡數據。

26、優(yōu)選的，所述通過物聯網通信技術將家庭環(huán)境信息傳輸至家庭網關，家庭網關將家庭環(huán)境信息匯總傳輸至控制終端具體包括：

27、判斷智能家居終端設備節(jié)點是否小于節(jié)點預設閾值，若是，則不作輸出，若否，則使用紫蜂無線通信技術將家庭環(huán)境信息傳輸至家庭網關；

28、判斷智能家居終端設備與家庭網關距離是否小于距離預設閾值，若是，則使用藍牙無線通信技術將家庭環(huán)境信息傳輸至家庭網關，若否，則使用wifi無線通信技術將家庭環(huán)境信息傳輸至家庭網關；

29、使用wifi無線通信技術將家庭環(huán)境信息匯總傳輸至控制終端。

30、優(yōu)選的，所述控制終端對家庭環(huán)境信息進行數據預處理，得到待學習數據具體包括：

31、去除重復數據與由于故障產生的極端值；

32、利用歸一化公式對家庭環(huán)境信息進行歸一化處理，得到歸一化數據；

33、獲取尺度函數、小波母函數和調節(jié)因子；

34、將歸一化數據代入尺度函數中；

35、將歸一化數據代入小波母函數中；

36、基于所述尺度函數、小波母函數和調節(jié)因子，構建小波變換系數公式；

37、判斷歸一化數據的小波變換系數是否高于系數設定閾值，若是，則輸出該家庭環(huán)境信息對應歸一化數據為待學習數據，若否，則輸出為噪聲數據；

38、所述歸一化公式為：

39、

40、式中，xi，j'為第i組的第j個歸一化數據，xi，j為第i組的第j個家庭環(huán)境信息，xi，min，xi，min分別為第i組的家庭環(huán)境信息最大值及最小值；

41、所述尺度函數為：

42、

43、式中，ψ(x')為尺度函數，j為虛數單位，x'為歸一化數據；

44、所述小波母函數為：

45、

46、式中，φ(x')為小波母函數；

47、所述小波變換系數公式為：

48、

49、式中，wt(x')為小波變換系數，τ為調節(jié)因子。

50、優(yōu)選的，所述利用隨機森林分類算法對待學習數據進行處理，識別家庭環(huán)境的不同狀態(tài)和用戶的不同行為模式具體包括：

51、s101：定義家庭環(huán)境的不同狀態(tài)和用戶的不同行為模式，所述家庭環(huán)境的不同狀態(tài)包括工作日、節(jié)假日、白天、夜晚、晴天、陰天、雨天、夏季、冬季與春秋，所述用戶的不同行為模式包括睡眠、運動、烹飪、休閑與辦公；

52、s102：將家庭環(huán)境的不同狀態(tài)和用戶的不同行為模式下的待學習數據設置為模型訓練數據集；

53、s103：從模型訓練數據集中隨機選擇未被選擇過的一個待學習數據子集作為決策樹的根節(jié)點；

54、s104：在根節(jié)點處根據環(huán)境溫度變化作為分裂標準建立第一葉節(jié)點；

55、s105：在第一葉節(jié)點處根據環(huán)境濕度變化作為分裂標準建立第二葉節(jié)點；

56、s106：在第二葉節(jié)點處根據環(huán)境音量變化作為分裂標準建立第三葉節(jié)點；

57、s107：在第三葉節(jié)點處根據光照強度變化作為分裂標準建立第四葉節(jié)點；

58、s108：在第四葉節(jié)點處根據用戶行為軌跡作為分裂標準建立第五葉節(jié)點；

59、s109：匯總根節(jié)點及其所有葉節(jié)點輸出為決策樹；

60、s110：判斷模型訓練數據集中是否所有待學習數據子集均建立對應決策樹，若是，則匯總輸出所有決策樹為隨機森林分類模型，若否，則返回步驟s103；

61、s111：將實時家庭環(huán)境信息輸入隨機森林分類模型，得到當前家庭環(huán)境狀態(tài)、用戶行為模式。

62、優(yōu)選的，所述構建長短期記憶神經網絡模型，基于門控循環(huán)單元，預測未來時刻的家庭環(huán)境信息具體包括：

63、根據門控循環(huán)單元公式分別計算輸入門、遺忘門和輸出門函數；

64、基于輸入門、遺忘門和輸出門函數構建長短期記憶神經網絡模型；

65、將實時家庭環(huán)境信息輸入長短期記憶神經網絡模型，得到未來時刻的家庭環(huán)境信息；

66、所述門控循環(huán)單元公式為：

67、

68、式中，αt，βt，γt分別為輸入門、遺忘門和輸出門函數，wα，wβ，wγ分別為輸入門、遺忘門和輸出門t-1時刻到t時刻的參數矩陣，uα，uβ，uγ分別為輸入門、遺忘門和輸出門的輸入層到當前層的參數矩陣，x't-1，x't分別為t-1時刻和t時刻的待學習數據，tanh(y)為雙曲正切函數；

69、所述雙曲正切函數為：

70、

71、式中，y為雙曲正切函數輸入數據，tanh(y)為雙曲正切函數輸出數據。

72、優(yōu)選的，所述基于當前家庭環(huán)境狀態(tài)、用戶行為模式與未來時刻家庭環(huán)境信息，利用模糊邏輯控制法對智能家居終端設備進行自適應控制具體包括：

73、確定模糊邏輯控制系統輸入變量為環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境音量、光照強度及用戶行為軌跡，輸出變量為各智能家居終端設備運行參數；

74、利用正態(tài)型隸屬函數將輸入變量轉換為模糊量；

75、獲取至少一條模糊規(guī)則，確定輸入變量的模糊量與輸出變量的模糊量之間的關系，得到輸出變量的模糊量；

76、基于重心法公式，利用重心法對輸出變量的模糊量進行去模糊化處理，得到輸出變量的精確值；

77、將輸出變量的精確值作為控制指令輸出給各智能家居終端設備；

78、所述正態(tài)型隸屬函數為：

79、

80、式中，μ為輸入變量的模糊量，z為輸入變量，a為預設模糊閾值，σ為可調節(jié)參數；

81、所述重心法公式為：

82、

83、式中，v'為輸出變量的精確值，v為輸出變量的模糊量，μ(v)為對應輸入變量的模糊量。

84、優(yōu)選的，所述基于實時家庭環(huán)境信息，用戶端對智能家居終端設備進行聯動控制具體包括：

85、用戶端預設至少一種場景模式，并設置每個場景模式下各設備的運行參數，所述場景模式包括離家模式、回家模式、睡眠模式和用餐模式；

86、用戶端預設設備自動控制條件，系統根據預設條件自動觸發(fā)設備聯動控制；

87、判斷環(huán)境溫度高于預設溫度且人體傳感器檢測到用戶位于房間內是否同時成立，若是，則自動開啟空調，若否，則不作輸出；

88、判斷環(huán)境濕度是否高于預設濕度，若是，則收起晾衣架，關閉窗戶并打開烘干機，若否，則不作輸出；

89、用戶端通過預設語音指令對智能家具終端設備進行控制；

90、用戶端通過智能手機、平板電腦遠程實時查看家居設備狀態(tài)并進行聯動控制。

91、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

92、物聯網技術使得智能家居設備能夠根據環(huán)境變化和用戶需求進行智能調節(jié)，智能家居系統還可以根據家庭成員的健康狀況、喜好和生活習慣，提供個性化的健康管理、娛樂和家庭氛圍調整等服務，顯著提升了家居生活的便利性、舒適度、安全性和節(jié)能環(huán)保性，通過控制終端與用戶端對各智能家居終端設備進行聯動控制，提高系統的穩(wěn)定性和用戶體驗感。