基于電量定位的智能家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計一種智能家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與預(yù)警系統(tǒng)及方法，特別涉及一種基于電量定位的智能家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與預(yù)警系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能家居主要靠無線傳感網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采控，伴隨著人們對于傳感網(wǎng)絡(luò)需求的變化，市場迫切需要將圖像、音頻、視頻等作為檢測對象，對傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力和存儲能力提出了新的要求，數(shù)據(jù)處理量的增加必然將增加系統(tǒng)的能量開銷?？磕芰渴艿较拗频膫鞲泄?jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，圖像、音頻、視頻等大數(shù)據(jù)量信息作為主要的采集信息，增加了對傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力和中控設(shè)備存儲能力的要求，增加了系統(tǒng)的能量開銷，從而能耗問題成為無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的關(guān)鍵問題和瓶頸問題，特別是傳感節(jié)點(diǎn)的節(jié)能問題迫切需要得到解決。但是節(jié)點(diǎn)電池的電量在短時間內(nèi)不會發(fā)生顛覆性的變革，所以能耗問題依然是無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的關(guān)鍵問題。但是現(xiàn)有技術(shù)中，針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)能耗問題上的硬件改進(jìn)
通過對有關(guān)降低智能家居無線傳感節(jié)點(diǎn)功耗的技術(shù)方案的文獻(xiàn)檢索和專利查詢，暫未發(fā)現(xiàn)在智能家居方面提出過基于電量定位的無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和預(yù)警方法來解決無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗問題。
[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)上的不足，從軟件彌補(bǔ)硬件的角度，采取軟件技術(shù)的方法，設(shè)計無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低能耗采控調(diào)度、預(yù)警算法，通過智能化采控軟件來控制節(jié)點(diǎn)設(shè)備，避免了各節(jié)點(diǎn)重復(fù)工作、降低節(jié)點(diǎn)工作時間、減少數(shù)據(jù)冗余，從整體上降低智能家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)的能耗，實(shí)現(xiàn)更加智能化的控制，也可提高系統(tǒng)的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，從軟件彌補(bǔ)硬件的角度，采取軟件技術(shù)的方法，提供了一種基于電量定位的智能家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與預(yù)警系統(tǒng)及方法。
[0005]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了基于電量定位的智能家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與預(yù)警系統(tǒng)(如圖1所示)，包括中央數(shù)據(jù)處理單元、ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器控制節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元、第三方中心以及手機(jī)終端；所述中央數(shù)據(jù)處理單元與服務(wù)器連接；所述中央數(shù)據(jù)處理單元通過ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)控制節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)連接；所述第三方中心和手機(jī)終端通過網(wǎng)絡(luò)傳輸單元與中央數(shù)據(jù)處理單元連接。本發(fā)明通過中央數(shù)據(jù)處理單元來全局智能化控制數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)，避免了各節(jié)點(diǎn)重復(fù)工作，降低了所有節(jié)點(diǎn)的總工作時間、減少了數(shù)據(jù)冗余，從整體上降低了智能家居網(wǎng)絡(luò)的能源消耗和存儲空間，減少了因電池電量耗盡和存儲空間不足而需要的更換維護(hù)時間，節(jié)省了人工成本，提高了系統(tǒng)的無故障工作時間。
[0006]所述數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)通過中繼節(jié)點(diǎn)與ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器控制節(jié)點(diǎn)連接。系統(tǒng)會以此喚醒和關(guān)閉節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)直線型交替工作，提高了調(diào)度單元的效率和速度，降低了系統(tǒng)的能源消耗。
[0007]所述網(wǎng)絡(luò)傳輸單元為:GPRS網(wǎng)絡(luò)、和/或3G網(wǎng)絡(luò)、和/或4G網(wǎng)絡(luò)。多種網(wǎng)絡(luò)互為備份，在某一種網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，使用備份網(wǎng)絡(luò)接替，保證了第三方中心通過和手機(jī)終端單元與中央數(shù)據(jù)處理單元通信的可靠性。
[0008]所述中央數(shù)據(jù)處理單元包括調(diào)度單元和預(yù)警單元。調(diào)度單元和預(yù)警單元各有分工、各司其職，互相通信。將中央數(shù)據(jù)處理單元拆分為兩個功能單元，降低了硬件設(shè)計的復(fù)雜度，提高了硬件的穩(wěn)定性；同時也降低了軟件的控制方法的實(shí)現(xiàn)邏輯的復(fù)雜度，提高了軟件的可靠性。
[0009]所述數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)至少包括電池和數(shù)據(jù)存儲單元。所述數(shù)據(jù)存儲單元作為數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的本地存儲，節(jié)省了數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器之間的通信開銷，降低了系統(tǒng)的能源消耗。
[0010]本發(fā)明還提出了一種基于電量定位的智能家居無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與預(yù)警方法(如圖2所示)，其特征在于，包括以下步驟:
步驟1:所述數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)采集被監(jiān)測定位對象位置信息，并將位置信息通過ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器控制節(jié)點(diǎn)傳送到中央數(shù)據(jù)處理單元。
[0011]本步驟主要是確定位置信息，為后續(xù)的基于位置信息的檢測、調(diào)度節(jié)省了時間，提高了檢測、調(diào)度的速度。
[0012]步驟2:所述中央數(shù)據(jù)處理單元調(diào)用預(yù)警單元，所述預(yù)警單元通過所述ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器控制節(jié)點(diǎn)檢測步驟I中被監(jiān)測定位對象附近的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的電量和存儲空間信息，并將檢測數(shù)據(jù)傳送給調(diào)度單元。
[0013]本步驟主要檢測被監(jiān)測定位對象附近的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)能夠正常工作，并將檢測結(jié)果傳送給調(diào)度單元，為后續(xù)的最優(yōu)調(diào)度提供基礎(chǔ)信息。
[0014]步驟3:調(diào)度單元進(jìn)行最優(yōu)調(diào)度:通過基于定位最優(yōu)的低能耗自適應(yīng)分簇調(diào)度方法(DLEACHS )，選擇最優(yōu)終端節(jié)點(diǎn)對所述被監(jiān)測定位對象進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集。
[0015]本步驟基于步驟3的檢測數(shù)據(jù)，對最佳位置、存儲空間最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)通過ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自動喚醒、關(guān)閉，優(yōu)化了信號處理，提高了調(diào)度的效率。
[0016]步驟4:所述中央數(shù)據(jù)處理單元中的預(yù)警單元利用基于電量識別的節(jié)點(diǎn)調(diào)度安全預(yù)警算法(EESSWA)，通過所述ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器控制節(jié)點(diǎn)檢測所有的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的電量和存儲空間信息，并將電量和/或存儲空間不足的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送至手機(jī)或第三方中心，給出電池和/或數(shù)據(jù)存儲單元需要維護(hù)的告警信號。
[0017]同時將電量和/或存儲空間不足的終端節(jié)點(diǎn)信息備份發(fā)送一份至調(diào)度中心； 調(diào)度單元接到信息，將所述電量和/或存儲空間不足的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)存儲的數(shù)據(jù)拷貝到服務(wù)器。
[0018]本步驟將剩余電量為主要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了電池電量和存儲空間的自動報警，杜絕了因?yàn)殡娏坎蛔慊虼鎯臻g不足而造成數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)失效，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時調(diào)度單元自動將數(shù)據(jù)保存，保證了數(shù)據(jù)不會因?yàn)閿?shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)維護(hù)而丟失數(shù)據(jù)。
[0019]步驟5、所述調(diào)度單元沒有收到預(yù)警信息時，對于不需要工作的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行休眠和關(guān)閉，對工作完成的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)即時關(guān)閉。本步驟避免了據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的無效工作，減少了能源消耗和數(shù)據(jù)冗余。
[0020]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明從全局智能化控制數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)，避免了各節(jié)點(diǎn)重復(fù)工作，降低了所有節(jié)點(diǎn)的總工作時間、減少了數(shù)據(jù)冗余，從整體上降低了智能家居網(wǎng)絡(luò)的能源消耗和存儲空間，減少了因電池電量耗盡和存儲空間不足而需要的更換維護(hù)時間，節(jié)省了人工成本，提高了系統(tǒng)的無故障工作時間。
[0021]2.本發(fā)明基于位置信息進(jìn)行預(yù)警檢測和最優(yōu)調(diào)度，節(jié)省了檢測時間，提高了調(diào)度的效率。
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