一種基于無線傳感器網絡的辦公室空調半智能調控系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于無線傳感器網絡半智能的空調調控系統，為無線傳感器網絡 和家電智能化的交叉領域。
【背景技術】
[0002] 無線傳感器網絡是當前在國際上使用和關注度以及設計領域最為廣泛的學科，也 是多學科交叉、知識高度集成的前沿熱點的研宄方向。傳感器技術、微機電系統、現代網絡 技術及無線通信技術同時得到了進步。它獨立于基站或移動路由器等基礎的通信設備，通 過特定的分布式協議自組織起來形成的網絡，能通過協作地實時監控、感知和采集網絡分 布區域內的各種環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境下獲得大量詳實可靠的信息。因此這些網絡系統 可以被廣泛地應用于國防軍事、國家安全、環境監測、交通管理和醫療衛生等領域，已經引 起許多國家的學術界和工業界的高度重視。被認為是21世紀產生巨大影響力的技術之一。
[0003] 目前空調的使用存在許多能源浪費現象。在沒有人的情況下，很多辦公室的空調 還是處于工作的狀態，還存在空調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，空調的利用率根本上沒有達到最大化。在結合無線傳感 器網絡的優勢以后，能對辦公室的空調實現智能的調控，使空調的利用率更高并且節約能 源。并且無線傳感器節點是直接嵌入在人員攜帶的卡中，節點部署較為靈活方便，整個網絡 是采用廣播的方式來實現信息的傳遞，網絡的功能實現上也較為簡單。
【發明內容】
[0004] 技術問題：
[0005] 本發明提出一種基于無線傳感器網絡的半智能的空調調控系統，使空調的使用效 率達到最大化，同時也在一定程度上節約了能源。
[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，從而實現對空調的溫度和方向的 具體調控。
[0009] 系統采用無線傳感器網絡捕獲辦公室的溫度信息傳輸給信息處理模塊來判斷，反 饋模塊根據具體的信息來對空調實現智能化的調控。包括信息的采集即溫度傳感器的溫度 信息和節點信號強度信息和對采集到的信息做出判斷和識別，以控制空調的溫度和風向來 達到半智能調控的目的。
[0010] 首先，進入辦公室的人員需要佩戴一張識別卡，在卡的內部嵌入了無線傳感器節 點，當有人員進入辦公室的時候，空調上的信息處理模塊根據未知節點發送的信號能夠感 知到節點的存在，且溫度低于T1或高于T 2時就會開啟空調；而在信息處理模塊沒有感知 到節點存在時，且時間超過上限T后，表示長時間的沒有人員的活動，如果空調處于開啟狀 態，則信息處理模塊將空調關閉。
[0011] 其次，當有人員在辦公室內活動時，空調上的信息采集模塊能夠采集到人員身上 的節點發送信號的強度，信息采集模塊上兩個的錨節點（即兩個信號強度采集節點）根據 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節 空調的溫度和風向。
[0012] 具體方法步驟如下：
[0013] 步驟1)系統的實現過程：
[0014] 本系統由三個模塊組成，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，并將結果發送給控制器，信息反饋模塊的控制器根據 控制信息實現對空調的調控；
[0015] 步驟2)將RSSI信號強度和數據傳輸正確率相結合，利用三角定位算法來實現對 辦公室人員的具體位置的確定：
[0016] ①對同一個id的未知節點發送的100次數據求方差，如果方差的值小于1，且根據 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，就使用基于數據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衡，根據RSSI的衰減模型推 導出的距離公式為f (Rn)(其中Rn表示RSSI的信號強度），根據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據值的方差：
【主權項】
1. 一種基于無線傳感器網絡的辦公室半智能的空調調控系統，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， 以控制空調的溫度和風向來達到半智能調控的目的，其實現步驟如下： 步驟1)系統的實現過程： 本系統由三個模塊組成，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，并將結果發送給控制器，信息反饋模塊的控制器根據控制 信息實現對空調的調控； 步驟2)將RSSI信號強度和數據傳輸正確率相結合，利用三角定位方法來實現對辦公 室人員的具體位置的確定： ① 對同一個id的未知節點發送的100次數據求方差，如果方差的值小于1，且根據 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，就使用基于數據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衡，根據RSSI的衰減模型推導出 的距離公式為f(Rn)(其中心表 示RSSI的信號強度），根據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據值的方差：
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，偏向于使用基于數據傳輸正確率的測 距算法； 步驟3)空調上還設置一個溫度傳感器節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)辦公室內空調半智能加熱： 根據采集模塊上兩個信號強度采集節點來計算出人員的具體位置，信息處理模塊來控 制空調的風向和溫度，設置起始的溫度為a度，測得人員與空調距離在m米基礎上每超過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)辦公室內空調半智能制冷： 根據采集模塊上兩個信號強度采集節點來計算出人員的具體的位置，控制模塊來控制 空調的風向和空調的溫度，設置起始的溫度為b度，測得人員與空調距離在m米的基礎上， 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；風向的調節與步驟3)相 同。
2. 根據權利要求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m為5米的基礎上，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. 根據權利要求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m為5米的基礎上，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】本發明是一種基于無線傳感器網絡的辦公室半智能空調調控系統，主要是基于辦公室內傳感器采集的信息來實現對空調的半智能的調控。系統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RSSI的測距模型定位該節點具體的位置，來對該區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。可解決當前空調的使用過程中能源浪費現象和過多的使用空調帶來的身體健康的影響。
【IPC分類】G05D27-02
【公開號】CN104808723
【申請號】CN201510095029
【發明人】沙超, 徐駿, 陳歡, 邱建美, 王汝傳
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月3日