基于多用户的智能家电协同控制系统的实现
发布时间：2020-03-12 13:26
【摘要】：为实现智能家电协同控制系统,利用STM32F103RBT6、nRF24L01及各类传感器搭建无线传感网,在协同感知环境信息的基础上,建立多用户模型,采用预测平均指标(PMV)衡量用户舒适度。通过建立空调能耗模型,利用数据拟合方法可较准确地预测空调的能耗。将用户满意度和能耗作为目标,利用多目标优化算法,求解智能家电最优控制策略,通过实验验证了该方法的正确性。
【图文】：
速调整空调、风扇等工作模式，同时追求能耗最小的目标，这就需要制定合理的智能家电工作方案。在满足不同用户获取最佳舒适度的基础上，合理利用空调、风扇及小型家电，合理设置环境参数，能够达到节能的目的。１．２系统构造传统的舒适环境构建中，空气温度、相对湿度及空气流速都依赖于空调进行调节，但嵌入式及物联网的发展，使小型家电的智能化进程加速，合理利用小型家电，将有效节省能源。本文通过构造无线传感网，协同感知环境信息［８，９］，改造传统小型家电，搭建智能家电控制系统，系统构造如图１所示。图１系统构造１．３节点构造利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微处理器、无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１构造主控节点和执行器节点。无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１，具有１２６个频道，满足多家电终端的通信需求，抗干扰能力强，且通信协议灵活。主控节点作为多终端家电系统的协调节点，与ＰＣ端相连；执行器节点，即具有采集环境信息功能的家电端。主控节点与执行器节点实物图２和图３所示。执行器节点配有多个传感器，并可以利用无线通信方式将采集的环境信息发送至主控节点，ＰＣ端处理数据，制定执行策略，再将执行策略发送至执行器节点。执行器节点利进行执行策略的分析，利用继电器、红外发射模块等，，间接控制风扇、空调、净化器及窗帘、窗户的开关和工作模式。智能家电控制系统的控制指令是依据下文求出的最图２主控节点图３执行器节点优解确定的。２多用户模型及空调能耗模型分析２．１多用户模型建立在多终端家电协同系统中，存在多个用户，在每个用户位置，安置一个无线感知节点，则第ｋ个用户处的传感器节点测得的数据为ｓｋ
无线传感网，协同感知环境信息［８，９］，改造传统小型家电，搭建智能家电控制系统，系统构造如图１所示。图１系统构造１．３节点构造利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微处理器、无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１构造主控节点和执行器节点。无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１，具有１２６个频道，满足多家电终端的通信需求，抗干扰能力强，且通信协议灵活。主控节点作为多终端家电系统的协调节点，与ＰＣ端相连；执行器节点，即具有采集环境信息功能的家电端。主控节点与执行器节点实物图２和图３所示。执行器节点配有多个传感器，并可以利用无线通信方式将采集的环境信息发送至主控节点，ＰＣ端处理数据，制定执行策略，再将执行策略发送至执行器节点。执行器节点利进行执行策略的分析，利用继电器、红外发射模块等，间接控制风扇、空调、净化器及窗帘、窗户的开关和工作模式。智能家电控制系统的控制指令是依据下文求出的最图２主控节点图３执行器节点优解确定的。２多用户模型及空调能耗模型分析２．１多用户模型建立在多终端家电协同系统中，存在多个用户，在每个用户位置，安置一个无线感知节点，则第ｋ个用户处的传感器节点测得的数据为ｓｋ，φｋ，ｖｋ，计算得到当前位置的ＰＭＶ指标，可以表示为ＰＭＶｋ（ｓｋ，φｋ，ｖｋ）。其中ｓｋ，φｋ，ｖｋ分别代表ｋ节点处测得的温度、湿度和风速。２．２能耗预测模型多家电终端的应用环境中，利用电能插座获得数据，建立能耗预测模型。在满足ＰＭＶ指标的基础上，得到智能家电的工作模式。以夏季为例，通过空调来降低室温，通过风扇调节风速
【图文】：
速调整空调、风扇等工作模式，同时追求能耗最小的目标，这就需要制定合理的智能家电工作方案。在满足不同用户获取最佳舒适度的基础上，合理利用空调、风扇及小型家电，合理设置环境参数，能够达到节能的目的。１．２系统构造传统的舒适环境构建中，空气温度、相对湿度及空气流速都依赖于空调进行调节，但嵌入式及物联网的发展，使小型家电的智能化进程加速，合理利用小型家电，将有效节省能源。本文通过构造无线传感网，协同感知环境信息［８，９］，改造传统小型家电，搭建智能家电控制系统，系统构造如图１所示。图１系统构造１．３节点构造利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微处理器、无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１构造主控节点和执行器节点。无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１，具有１２６个频道，满足多家电终端的通信需求，抗干扰能力强，且通信协议灵活。主控节点作为多终端家电系统的协调节点，与ＰＣ端相连；执行器节点，即具有采集环境信息功能的家电端。主控节点与执行器节点实物图２和图３所示。执行器节点配有多个传感器，并可以利用无线通信方式将采集的环境信息发送至主控节点，ＰＣ端处理数据，制定执行策略，再将执行策略发送至执行器节点。执行器节点利进行执行策略的分析，利用继电器、红外发射模块等，，间接控制风扇、空调、净化器及窗帘、窗户的开关和工作模式。智能家电控制系统的控制指令是依据下文求出的最图２主控节点图３执行器节点优解确定的。２多用户模型及空调能耗模型分析２．１多用户模型建立在多终端家电协同系统中，存在多个用户，在每个用户位置，安置一个无线感知节点，则第ｋ个用户处的传感器节点测得的数据为ｓｋ
无线传感网，协同感知环境信息［８，９］，改造传统小型家电，搭建智能家电控制系统，系统构造如图１所示。图１系统构造１．３节点构造利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微处理器、无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１构造主控节点和执行器节点。无线通信模块ｎＲＦ２４Ｌ０１，具有１２６个频道，满足多家电终端的通信需求，抗干扰能力强，且通信协议灵活。主控节点作为多终端家电系统的协调节点，与ＰＣ端相连；执行器节点，即具有采集环境信息功能的家电端。主控节点与执行器节点实物图２和图３所示。执行器节点配有多个传感器，并可以利用无线通信方式将采集的环境信息发送至主控节点，ＰＣ端处理数据，制定执行策略，再将执行策略发送至执行器节点。执行器节点利进行执行策略的分析，利用继电器、红外发射模块等，间接控制风扇、空调、净化器及窗帘、窗户的开关和工作模式。智能家电控制系统的控制指令是依据下文求出的最图２主控节点图３执行器节点优解确定的。２多用户模型及空调能耗模型分析２．１多用户模型建立在多终端家电协同系统中，存在多个用户，在每个用户位置，安置一个无线感知节点，则第ｋ个用户处的传感器节点测得的数据为ｓｋ，φｋ，ｖｋ，计算得到当前位置的ＰＭＶ指标，可以表示为ＰＭＶｋ（ｓｋ，φｋ，ｖｋ）。其中ｓｋ，φｋ，ｖｋ分别代表ｋ节点处测得的温度、湿度和风速。２．２能耗预测模型多家电终端的应用环境中，利用电能插座获得数据，建立能耗预测模型。在满足ＰＭＶ指标的基础上，得到智能家电的工作模式。以夏季为例，通过空调来降低室温，通过风扇调节风速
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