一種基于真假值的智能家居控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能化自動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種可適用于智能家居的智能電器控制方法于系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能家居的“智能”主要體現(xiàn)在兩個方面。第一，通過通信網(wǎng)絡(luò)將家用電器等設(shè)備連接到一起，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和集中管理。第二，在盡量少的人工干預(yù)前提下實現(xiàn)對家用電器的自動控制，調(diào)節(jié)其在最優(yōu)化的模式下運轉(zhuǎn)，從而提供舒適高質(zhì)量的服務(wù)，并能做到節(jié)能環(huán)保。前者是基礎(chǔ)，后者才是智能家居的核心?，F(xiàn)有的智能家居研宄或是產(chǎn)品中，絕大多數(shù)只滿足了前者，而后者并沒有受到太多關(guān)注。
[0003]在人工智能領(lǐng)域，機(jī)器學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等算法是主要研宄方向和實現(xiàn)手段，其主要思路是先提出一個模型，然后通過一定量的樣本空間來訓(xùn)練并最終確定該模型中的參數(shù)等可調(diào)部分，最終通過這個確定性模型來進(jìn)行決策。
[0004]然而，面對智能家居領(lǐng)域的控制，傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)等手段并不合適。原因如下:
[0005]首先，樣本空間不足。沒有足夠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，由于大量家庭的組成不同和生活習(xí)慣的不同，一般沒有辦法逐個家庭收集數(shù)據(jù)，而且即便可以收集，家用電器經(jīng)過由大量家庭產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練后所形成的控制模型也無法適應(yīng)于某個特定家庭的需要，例如某個電器在絕大多數(shù)家庭的使用時段是早7:00-7:30，但是不能基于此將某一特定家庭中的該電器設(shè)定為7:00-7:30工作，因為無法保證在該特定家庭中該電器的使用時段與絕大多數(shù)家庭的數(shù)據(jù)相吻合。另一方面，即使把學(xué)習(xí)目標(biāo)鎖定在單個家庭，也會出現(xiàn)不被留有足夠長的時間來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的收集。例如，一般城市家庭的生活作息是以星期為單位，即使只收集一個家庭50組數(shù)據(jù)就需要花費一年的時間，也就是說家用電器經(jīng)過一年的訓(xùn)練仍然未必能夠形成穩(wěn)定和可用的控制模型，顯然這在實際運用中行不通。
[0006]其次，學(xué)習(xí)難度大。準(zhǔn)確性地學(xué)習(xí)一個人或是一個家庭的生活作息難度非常大，因為人不存在絕對的內(nèi)在規(guī)律作息，隨機(jī)性非常大。要想徹底掌握某一個家庭的作息，在客觀上要了解這個家庭的成員組成以及每個人的工作學(xué)習(xí)信息等，在主觀上還要了解每個人的心理變化等一些情感因素。而智能家居只是一件或是幾件電器設(shè)備，不可能獲取這些數(shù)據(jù)。
[0007]最后，計算能力不足。人工智能一般需要很大的計算量，而智能家居的控制算法基本運行在單片機(jī)或是微控制器上，這些處理器相對PC或是服務(wù)器級別的處理器而言，由于其主頻低、單核、位長短和浮點計算能力欠缺或是不足，無法承載人工智能運算帶來的負(fù)荷。
[0008]基于以上事實，智能家居控制算法不能采用既有的人工智能模型和思路來實現(xiàn)。算法必須具備不需要學(xué)習(xí)樣本、應(yīng)對變化反應(yīng)快速、計算量小和容易被編碼實現(xiàn)等特點。由于智能家居的控制算法是一個具體場景的應(yīng)用技術(shù)，故在人工智能領(lǐng)域鮮有專門針對該技術(shù)的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于真假值的智能家居控制方法與系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明所述的基于真假值的智能家居控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011]步驟1，采集原始數(shù)據(jù)，并且對原始數(shù)據(jù)離散化處理為真假值，形成表征智能家居一個時間周期內(nèi)工作和非工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)位圖；
[0012]步驟2，確定控制周期參數(shù)，該控制周期參數(shù)用于在由真假值組成的所述數(shù)據(jù)位圖中決定用于計算最新的控制位圖的記錄區(qū)間η ；
[0013]步驟3，根據(jù)當(dāng)前的控制位圖以及由控制周期參數(shù)決定的記錄區(qū)間η內(nèi)的數(shù)據(jù)位圖，按照預(yù)定的計算方法，對所述控制位圖和所述記錄區(qū)間η的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中對應(yīng)于相同計算時間單位的真假值進(jìn)行運算，獲得最新的控制位圖。
[0014]優(yōu)選的是，步驟I中，采集并記錄在一定周期內(nèi)智能家居工作的時間段原始數(shù)據(jù)，進(jìn)而，針對智能家居處于工作狀態(tài)的時間段，歸一化各時間段的起始時間和結(jié)束時間，形成離散化處理之后的工作時間段數(shù)據(jù)；針對離散化處理之后的工作時間段數(shù)據(jù)，按照一定的計算時間單位，根據(jù)在每個計算時間單位上所述離散化處理之后的工作時間段數(shù)據(jù)表示的工作和非工作狀態(tài)，進(jìn)行二值化，形成“真”和“假”的布爾值，從而一個周期內(nèi)的工作時間段數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為了用于表征智能家居工作模式的由真假值組成的數(shù)據(jù)位圖。
[0015]優(yōu)選的是，步驟2中，如果控制周期參數(shù)確定的控制周期為天，則從真假值組成的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中，提取與前一天對應(yīng)的一個記錄區(qū)間用于計算最新的控制位圖；如果控制周期參數(shù)確定的控制周期為星期，則從真假值組成的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中，提取與上一個星期中的一個記錄區(qū)間用于計算最新的控制位圖。
[0016]優(yōu)選的是，步驟3中，如果所述記錄區(qū)間η的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中的任一個計算時間單位對應(yīng)的真假值為真，則所述最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為真；并且，用三個域來保存數(shù)據(jù)位圖中所述記錄區(qū)間η及該記錄區(qū)間之前的兩個記錄區(qū)間η-1，η-2的真假值；如果所述記錄區(qū)間η的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中的任一個計算時間單位對應(yīng)的真假值為假，則進(jìn)一步判讀記錄區(qū)間η-1，η-2中該計算時間單位對應(yīng)的真假值是否均為假，如果未均為假，最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為真；如果均為假，則繼續(xù)判斷所述記錄區(qū)間η中該計算時間單位的前一個計算時間單位和后一個計算時間單位是否均為真，如果均為真，則最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為真，如果不均為真，則最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為假。
[0017]本發(fā)明所述的基于真假值的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊:
[0018]數(shù)據(jù)采集和離散化模塊，采集原始數(shù)據(jù)，并且對原始數(shù)據(jù)離散化處理為真假值，形成表征智能家居一個時間周期內(nèi)工作和非工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)位圖；
[0019]控制周期確定模塊，確定控制周期參數(shù)，該控制周期參數(shù)用于在由真假值組成的所述數(shù)據(jù)位圖中決定用于計算最新的控制位圖的記錄區(qū)間η ;
[0020]控制位圖更新模塊，根據(jù)當(dāng)前的控制位圖以及由控制周期參數(shù)決定的記錄區(qū)間η內(nèi)的數(shù)據(jù)位圖，按照預(yù)定的計算方法，對所述控制位圖和所述記錄區(qū)間η的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中對應(yīng)于相同計算時間單位的真假值進(jìn)行運算，獲得最新的控制位圖。
[0021]優(yōu)選的是，數(shù)據(jù)采集和離散化模塊采集并記錄在一定周期內(nèi)智能家居工作的時間段原始數(shù)據(jù)，進(jìn)而，針對智能家居處于工作狀態(tài)的時間段，歸一化各時間段的起始時間和結(jié)束時間，形成離散化處理之后的工作時間段數(shù)據(jù)；針對離散化處理之后的工作時間段數(shù)據(jù)，按照一定的計算時間單位，根據(jù)在每個計算時間單位上所述離散化處理之后的工作時間段數(shù)據(jù)表示的工作和非工作狀態(tài)，進(jìn)行二值化，形成“真”和“假”的布爾值，從而一個周期內(nèi)的工作時間段數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為了用于表征智能家居工作模式的由真假值組成的數(shù)據(jù)位圖。
[0022]優(yōu)選的是，如果控制周期參數(shù)確定的控制周期為天，則從真假值組成的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中，提取與前一天對應(yīng)的一個記錄區(qū)間用于計算最新的控制位圖；如果控制周期參數(shù)確定的控制周期為星期，則從真假值組成的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中，提取與上一個星期中的一個記錄區(qū)間用于計算最新的控制位圖。
[0023]優(yōu)選的是，控制位圖更新模塊按如下方式確定最新的控制位圖中的真假值:如果所述記錄區(qū)間η的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中的任一個計算時間單位對應(yīng)的真假值為真，則所述最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為真；并且，用三個域來保存數(shù)據(jù)位圖中所述記錄區(qū)間η及該記錄區(qū)間之前的兩個記錄區(qū)間η-1，η-2的真假值；如果所述記錄區(qū)間η的數(shù)據(jù)位圖當(dāng)中的任一個計算時間單位對應(yīng)的真假值為假，貝Ij進(jìn)一步判讀記錄區(qū)間η-1，η-2中該計算時間單位對應(yīng)的真假值是否均為假，如果未均為假，最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為真；如果均為假，則繼續(xù)判斷所述記錄區(qū)間η中該計算時間單位的前一個計算時間單位和后一個計算時間單位是否均為真，如果均為真，則最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為真，如果不均為真，則最新的控制位圖中該計算時間單位對應(yīng)的真假值為假。