CN105373006A - 基于物联网的智能家居管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于物联网的智能家居管理系统，包括一个或多个移动客户端，多个智能家电，多个信息采集单元，一个信息抓取服务器，一个中心服务器和多个数据存储系统。本发明能够自动计算用户到家时间，根据用户喜好对智能家电进行操作，提升生活质量和生活舒适度。

Description

基于物联网的智能家居管理系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化领域，具体涉及一种基于物联网的智能家居管理系统及方法。

背景技术

现代人类尤其是独居人员通常面临着两个问题：第一是通勤时间长；第二是没有时间做家务，如果能将通勤时间利用起来做一部分家务，那么无疑会极大的提高生活质量和生活舒适度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于物联网的智能家居管理系统，包括一个或多个移动客户端，多个智能家电，多个信息采集单元，一个信息抓取服务器，一个中心服务器和多个数据存储系统。本发明能够自动计算用户到家时间，根据用户喜好对智能家电进行操作，提升生活质量和生活舒适度。

附图说明

图1是本发明的智能家居管理系统结构图。

图2是本发明的智能家居管理系统一种具体实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的基于物联网的智能家居管理系统，包括一个或多个移动客户端(1)，多个智能家电(2)，多个信息采集单元(3)，一个信息抓取服务器(4)，一个中心服务器(6)和多个数据存储系统(5)。

所述一个或多个移动客户端(1)电连接到所述中心服务器，所述信息抓取服务器电连接到所述中心服务器和所述多个数据存储系统，所述多个数据存储系统电连接到所述中心服务器；

所述移动客户端(1)包括显示单元(14)、输入单元(11)、坐标定位单元(15)、处理单元(13)和无线传输单元(12)，所述显示单元(14)用于显示系统推送信息，推送信息包括但不仅限于文字信息、音频信息和视频信息，所述输入单元(11)用于输入系统参数，所述输入方式包括但不仅限于键盘输入、指纹输入、扫码输入、语音输入和手势输入，所述坐标定位单元(15)用于确定用户的地理位置，所述无线传输单元(12)用于连接到互联网，所述处理单元(13)用于控制所述移动客户端(1)的运行；

所述智能家电(2)包括微处理器、传感器、无线通信模块和家电设备，用于感知住宅空间状态、家电自身状态和家电服务状态，接收控制指令，控制家电设备运行；

所述信息采集单元(3)用于采集智能家居信息，包括但不仅限于室内温度信息、室内湿度信息、室内空气成分信息、室内图像信息、室内声音信息、室内视频信息；

所述信息抓取服务器(4)用于从互联网抓取中心服务器指定信息，包括但不仅限于天气预报信息、交通管制信息、电视节目单信息、电器保修信息、生活缴费信息；

所述数据存储系统(5)包括用户数据库(51)、历史数据库(52)和实时数据库(53)，所述用户数据库(51)用于保存用户信息和用户默认设置，所述历史数据库(52)用于保存智能家居管理系统的历史数据，所述实时数据库(53)用于存储信息采集单元采集的实时数据。

所述中心服务器(6)用于接收移动终端(1)发来的控制指令和位置信息，监控所述智能家电(2)的运行状态和服务状态，接收所述信息采集单元(3)采集的家居状态，接收所述信息抓取服务器(4)抓取的信息，读取所述数据存储系统(5)中的数据，计算用户到家时间，决定对智能家电(2)执行操作，校准用户到家时间。

图1中实线表示网线连接，虚线表示无线连接。

如图2所示，本发明的基于物联网的智能家居管理系统另一实施例，包括两个移动客户端(1)，智能热水机(21)，智能电视机(22)，智能空调(23)，智能洗衣机(24)，作为信息采集单元的温度传感器(31)、湿度传感器(32)和空气状态传感器(33)，一个信息抓取服务器(4)，一个中心服务器(6)和多个数据存储系统(5)。

图2中实线表示网线连接，虚线表示无线连接。

基于图1所示的基于物联网的智能家居管理系统，本发明还提供了一种智能家居管理方法，包括：

步骤100，用户使用所述移动客户端(1)发出“回家”指令；可选的，也可以设定固定下班时间，或者与单位OA做一联动，一旦用户刷卡下班，自动发出“回家”指令。

步骤200，所述中心服务器(6)接收到“回家”指令之后，启动所述信息采集单元(3)采集智能家居信息，包括但不仅限于室内温度信息、室内湿度信息、室内空气成分信息；

具体的，当中心服务器(6)接收到“回家”指令之后，启动温度传感器(31)采集家居的温度信息，启动湿度传感器(32)采集家居湿度信息，启动空气状态传感器(33)采集家居空气状态信息。

步骤300，所述中心服务器(6)命令所述信息抓取服务器(4)从互联网抓取指定信息，推送给用户；

具体的，信息抓取服务器(4)从互联网抓取天气预报信息、道路拥堵信息、交通管制信息、回家路线信息，供用户参考，是否需要加减衣物、佩戴口罩、改变回家路线等。

步骤400，用户根据中心服务器(6)推送的信息设定系统参数，或者选择使用默认参数；

具体的，用户参考推送信息，结合自己喜好，决定回家方式和回家路线、要使用的家用电器和使用方式，例如如果车辆限行，那么可以选择地铁方式，回家路线可以选择10号线倒1号线再倒2号线，也可以选择10号线倒6号线再倒2号线；如果地铁故障或检修，可以选择打车回家或者公交车回家并设定回家路线；如果有衣服要洗，可以选择使用智能洗衣机(24)，如果衣服数量不多，可以选择普通模式和中等水位，如果衣服数量较多并且较厚，可以选择侵泡模式和高等水位；如果想回家泡茶，可以选择使用智能热水机(21)；如果有喜欢的节目，可以选择使用智能电视(22)将节目录制下来；如果天气比较恶劣，可以选择使用智能空调(23)调节室内温度。

默认参数包括但不仅限于回家方式、回家路线、使用电器及模式、家居理想温度、理想湿度等。

步骤500，所述坐标定位单元(15)间隔固定时间获取移动客户端(1)所在的地理坐标；

具体的，所述获取坐标的固定间隔时间默认为移动终端(1)坐标定位单元(15)的定位间隔，也可以由用户自定义或者根据中心服务器(6)指令进行调整。

步骤600，所述无线传输单元(12)间隔固定时间将移动客户端(1)所在的地理坐标发送给中心服务器(6)。

具体的，所述发送坐标的固定时间间隔默认为移动终端(1)坐标定位单元(15)的定位间隔，也可以由用户自定义或者根据中心服务器(6)指令进行调整。

步骤700，所述中心服务器(6)根据接收到的位置信息计算用户到家时间；

具体的，设第i次发送位置信息的时间为t_i，第i次发送位置信息时已完成的路程为j_i，总路程为J，那么到家时间T计算公式为：

$T=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{J*t_i}{j_i};$

其中n为已发送位置信息的次数。

步骤800，所述中心服务器(6)在用户路程完成和时，使用实际回家时长、计算回家时长和默认回家时长作比较，校准到家时间；

具体的，实际回家时长为t_n，计算回家时长为T，默认回家时长为系统历史数据库(52)中存储的数据，记为T₀。

步骤900，所述中心服务器(6)根据实际回家时长、计算回家时长和默认回家时长的匹配程度，决定是否缩短无线传输单元(12)发送周期，增加校准点；

具体的，匹配程度λ的计算方法为：

$\mathrm{\λ}=\frac{\mathrm{\α}T+{\mathrm{\αT}}_0}{2t_n},$

其中α为校准点的路程系数，例如校准点在处，

如果匹配程度大于第一阈值并且小于第二阈值，那么认为匹配程度正常，不需要增加校准点；

如果匹配程度小于第一阈值或者大于第二阈值，那么认为匹配程度不正常，需要增加校准点，第一阈值优选为0.8，第二阈值优选为1.2。

步骤1000，所述中心服务器(6)根据用户到家时间决定各个智能家电(2)的启动时间和运行模式；

具体的，智能家电(2)完成工作所需的时间不尽相同，工作模式也不尽相同，需要分别设置，例如热水机(21)将水烧开一般需要15分钟，电视(22)节目开播时间随时调整，空调(23)需要20分钟来调节温度和湿度，洗衣机(24)洗一缸衣服需要40分钟，所以中心服务器(6)需要根据计算出的用户到家时间，维护一个启动列表，确定每个智能家电(2)的启动时间；每种智能家电(2)还包括多种工作模式，例如热水机(21)有加热和恒温模式，电视(22)有家庭影院和电视模式，空调(23)有加热、制冷、除湿模式，洗衣机(24)有快速、浸泡、毛毯、普通模式，所以针对每种智能家电还需要维护一个工作模式列表。

步骤1100，所述中心服务器(6)校验各个智能家电(2)的状态，按照智能家电(2)启动时间和运行模式，依次启动智能家电(2)；

具体的，所述中心服务器(6)在接收各个智能家电(2)的状态信息后，需要与正常状态做对比，防止智能家电(2)出现故障，如果智能家电(2)正常运行，那么到启动时间后，根据之前确定的工作模式启动智能家电(2)。

步骤1200，用户到家之后，根据自身感受给出评价或者进行手动校准；

具体的，当坐标定位单元(15)发送的位置信息与用户数据库中家庭坐标重合时，所述中心服务器(6)停止计时，视为用户到家，所述显示单元(14)显示评价和校准选项，评价选项用于衡量当前设置系统否满足用户个人喜好，共分五级，分别为极度不满意、不满意、差强人意、较好和极好；校准选项用于衡量计算回家时长精度，调整时间为正负30分钟。

步骤1300，所述中心服务器(6)校准默认回家时长和默认系统参数；

具体的，校准默认回家时长的方法为：

针对每种回家方式的每条回家路线，中心服务器维护一个默认回家时长，第l条路线记为T_0l，用户对第l条路线的第k次校准时间记为t_lk,当累计校准时间的绝对值大于第三阈值时，对第l条路线的默认回家时长进行校准，校准公式为：

${T_{0l}}^{\′}=T_{ol}+\frac{\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}{t}_{lk}}{m},$

其中T_0l′为第l条路线校准后的默认回家时长，m为累计校准次数；

校准系统默认系统参数的方法为：

将五级评价分别进行赋值，极好为-1，较好为0，差强人意为1，不满意为3，极度不满意为5，累计每周的分数，超过5分立即提请用户手动校准个人喜好设置，否则不予校准，每周末再推送一次校准请求，用户可以选择校准也可选择不进行校准。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出适当改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于物联网的智能家居管理系统，其特征在于，包括：一个或多个移动客户端，多个智能家电，多个信息采集单元，一个信息抓取服务器，一个中心服务器和多个数据存储系统；所述一个或多个移动客户端电连接到所述中心服务器，所述信息抓取服务器电连接到所述中心服务器和所述多个数据存储系统，所述多个数据存储系统电连接到所述中心服务器；

所述移动客户端包括显示单元、输入单元、坐标定位单元、处理单元和无线传输单元，所述显示单元用于显示系统推送信息，推送信息包括但不仅限于文字信息、音频信息和视频信息，所述输入单元用于输入系统参数，所述输入方式包括但不仅限于键盘输入、指纹输入、扫码输入、语音输入和手势输入，所述坐标定位单元用于确定用户的地理位置，所述无线传输单元用于连接到互联网，所述处理单元用于控制所述移动客户端的运行；

所述智能家电包括微处理器、传感器、无线通信模块和家电设备，用于感知住宅空间状态、家电运行状态和家电服务状态，接收控制指令，控制家电设备运行；

所述信息采集单元用于采集智能家居信息，包括但不仅限于室内温度信息、室内湿度信息、室内空气成分信息、室内图像信息、室内声音信息、室内视频信息；

所述信息抓取服务器用于从互联网抓取中心服务器指定信息，包括但不仅限于天气预报信息、交通管制信息、电视节目单信息、电器保修信息、生活缴费信息；

所述数据存储系统包括用户数据库、历史数据库和实时数据库，所述用户数据库用于保存用户信息和用户默认设置，所述历史数据库用于保存智能家居管理系统的历史数据，所述实时数据库用于存储信息采集单元采集的实时数据；

所述中心服务器用于接收移动终端发来的控制指令和位置信息，监控所述智能家电的运行状态和服务状态，接收所述信息采集单元采集的家居状态，接收所述信息抓取服务器抓取的信息，读取所述数据存储系统中的数据，计算用户到家时间，决定对智能家电执行操作，校准用户到家时间。

2.根据权利要求1所述智能家居管理系统的智能家居管理方法，其特征在于，包括：

步骤100，用户使用所述移动客户端发出“回家”指令；

步骤200，所述中心服务器接收到“回家”指令之后，启动所述信息采集单元采集智能家居信息，包括但不仅限于室内温度信息、室内湿度信息、智能家电运行信息、室内空气成分信息；

步骤300，所述中心服务器命令所述信息抓取服务器从互联网抓取指定信息，推送给用户；

步骤400，用户根据中心服务器推送的信息设定系统参数，或者选择使用默认参数；

步骤500，所述坐标定位单元间隔固定时间获取移动客户端所在的地理坐标；

步骤600，所述无线传输单元间隔固定时间将移动客户端所在的地理坐标发送给中心服务器；

步骤700，所述中心服务器根据接收到的位置信息计算用户到家时间，

设第i次发送位置信息的时间为t_i，第i次发送位置信息时已完成的路程为j_i，总路程为J，那么到家时间T计算公式为：

$T=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{J*t_i}{j_i},$

其中n为已发送位置信息的次数；

步骤800，所述中心服务器在用户路程完成和时，使用实际回家时长、计算回家时长和默认回家时长作比较，校准到家时间；

步骤900，所述中心服务器根据实际回家时长、计算回家时长和默认回家时长的匹配程度，决定是否缩短无线传输单元发送周期，增加校准点，

匹配程度λ的计算方法为：

$\mathrm{\λ}=\frac{\mathrm{\α}T+{\mathrm{\αT}}_0}{2t_n},$

其中α为校准点的路程系数，例如校准点在处，

如果匹配程度大于第一阈值并且小于第二阈值，那么认为匹配程度正常，不需要增加校准点；

如果匹配程度小于第一阈值或者大于第二阈值，那么认为匹配程度不正常，需要增加校准点；

步骤1000，所述中心服务器根据用户到家时间决定各个智能家电的启动时间和运行模式；

步骤1100，所述中心服务器校验各个智能家电的状态，按照智能家电启动时间和运行模式，依次启动智能家电；

步骤1200，用户到家之后，根据自身感受给出评价或者进行手动校准；

步骤1300，所述中心服务器校准默认回家时长和默认系统参数。