一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的辦公室空調(diào)半智能調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)半智能的空調(diào)調(diào)控系統(tǒng)，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 和家電智能化的交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當前在國際上使用和關(guān)注度以及設(shè)計領(lǐng)域最為廣泛的學(xué)科，也 是多學(xué)科交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c的研宄方向。傳感器技術(shù)、微機電系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)及無線通信技術(shù)同時得到了進步。它獨立于基站或移動路由器等基礎(chǔ)的通信設(shè)備，通 過特定的分布式協(xié)議自組織起來形成的網(wǎng)絡(luò)，能通過協(xié)作地實時監(jiān)控、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分 布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或檢測對象的信息。并對這些信息進行處理，使需要這些信息的用戶 在任何的時刻、任何的地點及任何的環(huán)境下獲得大量詳實可靠的信息。因此這些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 可以被廣泛地應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，已經(jīng)引 起許多國家的學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。被認為是21世紀產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。
[0003] 目前空調(diào)的使用存在許多能源浪費現(xiàn)象。在沒有人的情況下，很多辦公室的空調(diào) 還是處于工作的狀態(tài)，還存在空調(diào)溫度制熱制冷不均勻的情況，在房間的有些地方的溫度 較高，而其他的地方的溫度卻較低，空調(diào)的利用率根本上沒有達到最大化。在結(jié)合無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢以后，能對辦公室的空調(diào)實現(xiàn)智能的調(diào)控，使空調(diào)的利用率更高并且節(jié)約能 源。并且無線傳感器節(jié)點是直接嵌入在人員攜帶的卡中，節(jié)點部署較為靈活方便，整個網(wǎng)絡(luò) 是采用廣播的方式來實現(xiàn)信息的傳遞，網(wǎng)絡(luò)的功能實現(xiàn)上也較為簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：
[0005] 本發(fā)明提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的半智能的空調(diào)調(diào)控系統(tǒng)，使空調(diào)的使用效 率達到最大化，同時也在一定程度上節(jié)約了能源。
[0006] 首先給出幾個傳感器及模塊的功能介紹：
[0007] 溫度傳感器：用來探測辦公室的溫度信息，從而控制加濕器對辦公室進行加濕操 作。
[0008] 控制模塊：對采集的溫度和距離信息進行判斷，從而實現(xiàn)對空調(diào)的溫度和方向的 具體調(diào)控。
[0009] 系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)捕獲辦公室的溫度信息傳輸給信息處理模塊來判斷，反 饋模塊根據(jù)具體的信息來對空調(diào)實現(xiàn)智能化的調(diào)控。包括信息的采集即溫度傳感器的溫度 信息和節(jié)點信號強度信息和對采集到的信息做出判斷和識別，以控制空調(diào)的溫度和風(fēng)向來 達到半智能調(diào)控的目的。
[0010] 首先，進入辦公室的人員需要佩戴一張識別卡，在卡的內(nèi)部嵌入了無線傳感器節(jié) 點，當有人員進入辦公室的時候，空調(diào)上的信息處理模塊根據(jù)未知節(jié)點發(fā)送的信號能夠感 知到節(jié)點的存在，且溫度低于T1或高于T 2時就會開啟空調(diào)；而在信息處理模塊沒有感知 到節(jié)點存在時，且時間超過上限T后，表示長時間的沒有人員的活動，如果空調(diào)處于開啟狀 態(tài)，則信息處理模塊將空調(diào)關(guān)閉。
[0011] 其次，當有人員在辦公室內(nèi)活動時，空調(diào)上的信息采集模塊能夠采集到人員身上 的節(jié)點發(fā)送信號的強度，信息采集模塊上兩個的錨節(jié)點（即兩個信號強度采集節(jié)點）根據(jù) 采集到的信號強度，并通過信息處理模塊求出具體的位置，從而通知信息反饋模塊來調(diào)節(jié) 空調(diào)的溫度和風(fēng)向。
[0012] 具體方法步驟如下：
[0013] 步驟1)系統(tǒng)的實現(xiàn)過程：
[0014] 本系統(tǒng)由三個模塊組成，分別是信息采集模塊，信息處理模塊和信息反饋模塊，信 息采集模塊是對布置在辦公室里傳感器的信息進行采集，而信息處理模塊即邏輯控制臺對 捕獲到的各種信息進行篩選和判斷，并將結(jié)果發(fā)送給控制器，信息反饋模塊的控制器根據(jù) 控制信息實現(xiàn)對空調(diào)的調(diào)控；
[0015] 步驟2)將RSSI信號強度和數(shù)據(jù)傳輸正確率相結(jié)合，利用三角定位算法來實現(xiàn)對 辦公室人員的具體位置的確定：
[0016] ①對同一個id的未知節(jié)點發(fā)送的100次數(shù)據(jù)求方差，如果方差的值小于1，且根據(jù) RSSI的衰減模型計算出的距離小于上限值d，則使用基于RSSI的測距算法；
[0017] ②如果方差的值大于等于1，且距離的均值超過上限值d，在這種情況下基于RSSI 的測距方法存在的誤差較大，就使用基于數(shù)據(jù)傳輸正確率的測距方法；
[0018] ③在其他的情況下，則需要對兩種的測距方法進行權(quán)衡，根據(jù)RSSI的衰減模型推 導(dǎo)出的距離公式為f (Rn)(其中Rn表示RSSI的信號強度），根據(jù)正確率的模型得到的距離 公式為f (Pn)(其中Pn表示正確率），則根據(jù)以下公式得到大致的距離值d，T sd表示的是在 理想情況下得到方差的閾值，Rsd表示實際情況下測得數(shù)據(jù)值的方差：
【主權(quán)項】
1. 一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的辦公室半智能的空調(diào)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括信息 的采集即溫度傳感器的溫度信息和節(jié)點信號強度信息和對采集到的信息做出判斷和識別， 以控制空調(diào)的溫度和風(fēng)向來達到半智能調(diào)控的目的，其實現(xiàn)步驟如下： 步驟1)系統(tǒng)的實現(xiàn)過程： 本系統(tǒng)由三個模塊組成，分別是信息采集模塊，信息處理模塊和信息反饋模塊，信息采 集模塊是對布置在辦公室里傳感器的信息進行采集，而信息處理模塊即邏輯控制臺對捕獲 到的各種信息進行篩選和判斷，并將結(jié)果發(fā)送給控制器，信息反饋模塊的控制器根據(jù)控制 信息實現(xiàn)對空調(diào)的調(diào)控； 步驟2)將RSSI信號強度和數(shù)據(jù)傳輸正確率相結(jié)合，利用三角定位方法來實現(xiàn)對辦公 室人員的具體位置的確定： ① 對同一個id的未知節(jié)點發(fā)送的100次數(shù)據(jù)求方差，如果方差的值小于1，且根據(jù) RSSI的衰減模型計算出的距離小于上限值d，則使用基于RSSI的測距算法； ② 如果方差的值大于等于1，且距離的均值超過上限值d，在這種情況下基于RSSI的測 距方法存在的誤差較大，就使用基于數(shù)據(jù)傳輸正確率的測距方法； ③ 在其他的情況下，則需要對兩種的測距方法進行權(quán)衡，根據(jù)RSSI的衰減模型推導(dǎo)出 的距離公式為f(Rn)(其中心表 示RSSI的信號強度），根據(jù)正確率的模型得到的距離公式為f(Pn) (其中Pn表示正確率），則根據(jù)以下公式得到大致的距離值d，Tsd表示的是在理想情況 下得到方差的閾值，Rsd表示實際情況下測得數(shù)據(jù)值的方差：
d=af(Rn) + (l-a)f(Pn) 當方差的比值a介于0到0. 5之間時，表示基于RSSI的測距算法的值比較的穩(wěn)定，偏 向于使用RSSI的測距算法；而在比值a大于0. 5時，偏向于使用基于數(shù)據(jù)傳輸正確率的測 距算法； 步驟3)空調(diào)上還設(shè)置一個溫度傳感器節(jié)點用來采集溫度信息，當溫度超過臨界值 或者低于臨界值T2時，就會啟動加濕器來對房間進行加濕操作； 步驟4)辦公室內(nèi)空調(diào)半智能加熱： 根據(jù)采集模塊上兩個信號強度采集節(jié)點來計算出人員的具體位置，信息處理模塊來控 制空調(diào)的風(fēng)向和溫度，設(shè)置起始的溫度為a度，測得人員與空調(diào)距離在m米基礎(chǔ)上每超過d 米，溫度就提高c度，且溫度超過上限值后不再升高。 步驟5)辦公室內(nèi)空調(diào)半智能制冷： 根據(jù)采集模塊上兩個信號強度采集節(jié)點來計算出人員的具體的位置，控制模塊來控制 空調(diào)的風(fēng)向和空調(diào)的溫度，設(shè)置起始的溫度為b度，測得人員與空調(diào)距離在m米的基礎(chǔ)上， 每超過d米，溫度就降低c度，且溫度低于下限值1~2后就不再降低；風(fēng)向的調(diào)節(jié)與步驟3)相 同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟4)中，當辦公室的起始溫度為b為 15度，在測得流動人員距離空調(diào)m為5米的基礎(chǔ)上，每超過d為1米，溫度就升高c為2度， 而當溫度低于上限值1\為27度時就不再升高。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟5)中，當辦公室起始溫度b為20 度時，在測得流動人員距離空調(diào)m為5米的基礎(chǔ)上，每超過d為1米時，溫度就降低c為2 度，而當溫度低于下限值1~2為10度時就不再降低。
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的辦公室半智能空調(diào)調(diào)控系統(tǒng)，主要是基于辦公室內(nèi)傳感器采集的信息來實現(xiàn)對空調(diào)的半智能的調(diào)控。系統(tǒng)的模塊由三部分組成：信息采集模塊、信息處理模塊和信息反饋模塊，在信息的采集上首先是對RSSI信號強度的采集，并根據(jù)RSSI的測距模型定位該節(jié)點具體的位置，來對該區(qū)域采取加熱或制冷的操作；加濕器用來判斷溫度是否在人體舒適度的臨界值上，如果超過臨界值就會啟動加濕器來對辦公室進行加濕操作?？山鉀Q當前空調(diào)的使用過程中能源浪費現(xiàn)象和過多的使用空調(diào)帶來的身體健康的影響。
【IPC分類】G05D27-02
【公開號】CN104808723
【申請?zhí)枴緾N201510095029
【發(fā)明人】沙超, 徐駿, 陳歡, 邱建美, 王汝傳
【申請人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月3日