大數(shù)據(jù)分析智能家居系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種家居管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，智能家居變得越來越普及。但是，如今大多數(shù)智能家居只是將傳感器，控制器和一些家電設(shè)備簡(jiǎn)單地結(jié)合在一起，整個(gè)智能家居系統(tǒng)還需要人為的進(jìn)行操作和設(shè)置，并沒有達(dá)到真正意義上的智能化，即具備學(xué)習(xí)能力，自適應(yīng)能力和行為決策能力這些智能化的基本特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的是提供一種高智能化的大數(shù)據(jù)分析智能家居系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決問題的方案是采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云端服務(wù)器和動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)構(gòu)成大數(shù)據(jù)分析智能家居系統(tǒng)，云端服務(wù)器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器模塊、網(wǎng)端微處理器和網(wǎng)端無線通信模塊組成，傳感器模塊與網(wǎng)端微處理器的I/O 口連接，網(wǎng)端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD與網(wǎng)端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對(duì)應(yīng)連接;動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)由執(zhí)行端無線通信模塊、執(zhí)行端微處理器和繼電器開關(guān)組成，執(zhí)行端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對(duì)應(yīng)連接執(zhí)行端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD，執(zhí)行端微處理器的I/O 口連接繼電器開關(guān)。
[0005]網(wǎng)端微處理器和執(zhí)行端微處理器均采用STM32F103ZET6;網(wǎng)端無線通信模塊和執(zhí)行端無線通信模塊是串口WIFI模塊，均為ESP8266;云端服務(wù)器可以是NAS和iSCSI等IP存儲(chǔ)設(shè)備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲(chǔ)設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)接口、大數(shù)據(jù)分析計(jì)算部分和云存儲(chǔ)部分組成，網(wǎng)絡(luò)接口接收來自傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將大數(shù)據(jù)分析得出的命令發(fā)送給動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為多組，根據(jù)需要其中的傳感器模塊可以是光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等等;動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的繼電器開關(guān)為多個(gè)，可以連接窗簾的趨動(dòng)機(jī)構(gòu)、空調(diào)、加濕器、電視機(jī)、熱水器等等電器設(shè)備。
[0006]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由散布在室內(nèi)外的各種傳感器組成，并加以微處理器控制，利用無線通信模塊上傳數(shù)據(jù)。由于微處理器存儲(chǔ)空間及軟件資源有限，不利于大數(shù)據(jù)分析算法的設(shè)計(jì)，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，將大數(shù)據(jù)分析算法設(shè)計(jì)放在云端服務(wù)器進(jìn)行。為了使智能家居系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整出用戶喜歡的模式，必須使用大量的傳感器對(duì)室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，比如溫度，濕度，光強(qiáng)，空氣質(zhì)量等，以及用戶的行為習(xí)慣等信息進(jìn)行采集，為大數(shù)據(jù)分析提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。同時(shí)，為了避免因大量使用傳感器而造成的布線復(fù)雜情況，選擇使用無線方式，并且由于需要將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳至云端服務(wù)器，故選擇使用串口 WIFI模塊，將傳感器，微處理器和WIFI模塊對(duì)應(yīng)連接，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳和遠(yuǎn)程控制。
[0007]云端服務(wù)器擁有大容量的存儲(chǔ)設(shè)備和強(qiáng)大的軟件資源，可以較容易的實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析算法設(shè)計(jì)。云端服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)接口接收傳感器通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，云存儲(chǔ)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以供隨時(shí)調(diào)用查看;大數(shù)據(jù)分析計(jì)算主要為算法設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型選用關(guān)聯(lián)規(guī)則分析以及聚類分析，同時(shí)加入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)技術(shù)對(duì)用戶生活數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的命令，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)絼?dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；人機(jī)交互界面為用戶提供訪問服務(wù)器的接口，用戶可以查看服務(wù)器所設(shè)計(jì)的工作模式是否符合自己的喜好，并進(jìn)行更改。采用將數(shù)據(jù)全部上傳至云端服務(wù)器再進(jìn)行分析處理，這樣使整個(gè)系統(tǒng)變得更加高效
[0008]動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)主要是用來實(shí)現(xiàn)云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，根據(jù)云端服務(wù)器發(fā)送來的命令，使用微處理器控制繼電器來改變相應(yīng)電器的狀態(tài)。
[0009]本實(shí)用新型中數(shù)據(jù)和命令傳輸都采用無線形式，可以有效的解決布線復(fù)雜問題，所使用的無線通信模塊均為串口 WIFI模塊ESP8266，此模塊與微處理器連線簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，而且可以滿足設(shè)計(jì)需求。微型處理器需要控制傳感器數(shù)據(jù)的采集并實(shí)時(shí)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的傳輸，因此需要有較高的運(yùn)行速度，故采用32位單片機(jī)STM32F103ZET6。
[0010]本實(shí)用新型所用到的大數(shù)據(jù)分析方法有關(guān)聯(lián)規(guī)則分析以及聚類分析，主要有Apr1ri和K-Means算法，算法通過JAVA編程實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】

[0011 ]圖1為本實(shí)用新型總體設(shè)計(jì)框圖；
[0012]圖2為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)框圖；
[0013]圖3為動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)框圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)用新型由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1、云端服務(wù)器2和動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)3構(gòu)成，云端服務(wù)器2和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)I及動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)3均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)I由傳感器模塊4、網(wǎng)端微處理器5和網(wǎng)端無線通信模塊6組成，傳感器模塊4與網(wǎng)端微處理器5的I/O口連接，網(wǎng)端微處理器5的引腳UART_RXD和UART_TXD與網(wǎng)端無線通信模塊6的引腳TXD和RXD對(duì)應(yīng)連接;動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)3由執(zhí)行端無線通信模塊7、執(zhí)行端微處理器8和繼電器開關(guān)9組成，執(zhí)行端無線通信模塊7的引腳TXD和RXD對(duì)應(yīng)連接執(zhí)行端微處理器8的引腳UART_RXD和UART_TXD，執(zhí)行端微處理器8的I/O 口連接繼電器開關(guān)9。
[0016]網(wǎng)端微處理器5和執(zhí)行端微處理器8均采用STM32F103ZET6;網(wǎng)端無線通信模塊6和執(zhí)行端無線通信模塊7是串口WIFI模塊，均為ESP8266;云端服務(wù)器2可以是NAS和iSCSI等IP存儲(chǔ)設(shè)備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲(chǔ)設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)接口、大數(shù)據(jù)分析計(jì)算部分和云存儲(chǔ)部分組成，網(wǎng)絡(luò)接口接收來自傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將大數(shù)據(jù)分析得出的命令發(fā)送給動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn);無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為多組，根據(jù)需要其中的傳感器模塊可以是光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等等;動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)3的繼電器開關(guān)為多個(gè)，可以連接窗簾的趨動(dòng)機(jī)構(gòu)、空調(diào)、加濕器、電視機(jī)、熱水器等等電器設(shè)備。
[0017]工作流程如圖4所示，傳感器網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，服務(wù)器首先利用硬件資源對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，然后再利用軟件資源設(shè)計(jì)算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，找出用戶行為習(xí)慣信息，從而對(duì)動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。算法首先進(jìn)行去除異常值和填補(bǔ)空缺值的第一步簡(jiǎn)單處理，接著對(duì)符合算法要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并同時(shí)提取時(shí)間進(jìn)行標(biāo)記，從數(shù)據(jù)庫中選擇合適的數(shù)據(jù)與提取的事件進(jìn)行聚類分析，然后將有用信息進(jìn)行提取保存，再計(jì)算有關(guān)事件之間的關(guān)聯(lián)程度，從而確定分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，最后綜合考慮算法處理結(jié)果，編排出用戶行為習(xí)慣列表，即編排將要發(fā)送給動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的命令。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大數(shù)據(jù)分析智能家居系統(tǒng)，其特征在于:它由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云端服務(wù)器和動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，云端服務(wù)器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器模塊、網(wǎng)端微處理器和網(wǎng)端無線通信模塊組成，傳感器模塊與網(wǎng)端微處理器的I/O口連接，網(wǎng)端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD與網(wǎng)端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對(duì)應(yīng)連接;動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)由執(zhí)行端無線通信模塊、執(zhí)行端微處理器和繼電器開關(guān)組成，執(zhí)行端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對(duì)應(yīng)連接執(zhí)行端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD，執(zhí)行端微處理器的I/O 口連接繼電器開關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:網(wǎng)端微處理器和執(zhí)行端微處理器均采用STM32F103ZET6;網(wǎng)端無線通信模塊和執(zhí)行端無線通信模塊是串口 WIFI模塊，均為ESP8266;云端服務(wù)器是IP存儲(chǔ)設(shè)備NAS或iSCSI，及DAS存儲(chǔ)設(shè)備SCSI或SAS。
【專利摘要】一種大數(shù)據(jù)分析智能家居系統(tǒng)，屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云端服務(wù)器和動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，云端服務(wù)器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器模塊、網(wǎng)端微處理器和網(wǎng)端無線通信模塊組成，動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)由執(zhí)行端無線通信模塊、執(zhí)行端微處理器和繼電器開關(guān)組成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為多組，根據(jù)需要可以傳感器可以是光傳感器、溫度傳感器等等；動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的繼電器開關(guān)為多個(gè)，可以連接窗簾的趨動(dòng)機(jī)構(gòu)、空調(diào)等電器設(shè)備。通過傳感器感受環(huán)境狀況，云端服務(wù)器對(duì)環(huán)境狀況信息進(jìn)行處理，再經(jīng)過動(dòng)作執(zhí)行節(jié)點(diǎn)對(duì)電器進(jìn)行控制。
【IPC分類】G06F19/24, G05B15/02, G08C17/02, G05B19/418
【公開號(hào)】CN205384460
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620090049
【發(fā)明人】王義君, 周鑫, 李真誠(chéng), 丁羅依, 張潔, 彭瑤
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春理工大學(xué)
【公開日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日