大數據分析智能家居系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于通訊技術領域，涉及一種家居管理系統。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，智能家居變得越來越普及。但是，如今大多數智能家居只是將傳感器，控制器和一些家電設備簡單地結合在一起，整個智能家居系統還需要人為的進行操作和設置，并沒有達到真正意義上的智能化，即具備學習能力，自適應能力和行為決策能力這些智能化的基本特點。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的是提供一種高智能化的大數據分析智能家居系統。
[0004]本實用新型解決問題的方案是采用無線傳感器網絡、云端服務器和動作執行節點構成大數據分析智能家居系統，云端服務器和無線傳感器網絡及動作執行節點均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網絡由傳感器模塊、網端微處理器和網端無線通信模塊組成，傳感器模塊與網端微處理器的I/O 口連接，網端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD與網端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對應連接;動作執行節點由執行端無線通信模塊、執行端微處理器和繼電器開關組成，執行端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對應連接執行端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD，執行端微處理器的I/O 口連接繼電器開關。
[0005]網端微處理器和執行端微處理器均采用STM32F103ZET6;網端無線通信模塊和執行端無線通信模塊是串口WIFI模塊，均為ESP8266;云端服務器可以是NAS和iSCSI等IP存儲設備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲設備，由網絡接口、大數據分析計算部分和云存儲部分組成，網絡接口接收來自傳感器網絡的數據，將大數據分析得出的命令發送給動作執行節點；無線傳感器網絡為多組，根據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;動作執行節點的繼電器開關為多個，可以連接窗簾的趨動機構、空調、加濕器、電視機、熱水器等等電器設備。
[0006]無線傳感器網絡由散布在室內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據。由于微處理器存儲空間及軟件資源有限，不利于大數據分析算法的設計，因此無線傳感器網絡只負責數據的采集和傳輸，將大數據分析算法設計放在云端服務器進行。為了使智能家居系統能夠自動調整出用戶喜歡的模式，必須使用大量的傳感器對室內外環境參數，比如溫度，濕度，光強，空氣質量等，以及用戶的行為習慣等信息進行采集，為大數據分析提供有價值的參考數據。同時，為了避免因大量使用傳感器而造成的布線復雜情況，選擇使用無線方式，并且由于需要將數據通過網絡上傳至云端服務器，故選擇使用串口 WIFI模塊，將傳感器，微處理器和WIFI模塊對應連接，可以實現數據的實時上傳和遠程控制。
[0007]云端服務器擁有大容量的存儲設備和強大的軟件資源，可以較容易的實現大數據分析算法設計。云端服務器通過網絡接口接收傳感器通過互聯網發送過來的數據，云存儲對數據進行存儲，以供隨時調用查看;大數據分析計算主要為算法設計，本實用新型選用關聯規則分析以及聚類分析，同時加入動態數據挖掘的相關技術對用戶生活數據進行處理；處理結果轉換為相應的命令，通過互聯網傳輸到動作執行節點；人機交互界面為用戶提供訪問服務器的接口，用戶可以查看服務器所設計的工作模式是否符合自己的喜好，并進行更改。采用將數據全部上傳至云端服務器再進行分析處理，這樣使整個系統變得更加高效
[0008]動作執行節點主要是用來實現云端服務器的數據處理結果，根據云端服務器發送來的命令，使用微處理器控制繼電器來改變相應電器的狀態。
[0009]本實用新型中數據和命令傳輸都采用無線形式，可以有效的解決布線復雜問題，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單，價格便宜，而且可以滿足設計需求。微型處理器需要控制傳感器數據的采集并實時進行大量數據的傳輸，因此需要有較高的運行速度，故采用32位單片機STM32F103ZET6。
[0010]本實用新型所用到的大數據分析方法有關聯規則分析以及聚類分析，主要有Apr1ri和K-Means算法，算法通過JAVA編程實現。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本實用新型總體設計框圖；
[0012]圖2為無線傳感器網絡框圖；
[0013]圖3為動作執行節點框圖；
[0014]圖4為本實用新型工作流程圖。
【具體實施方式】
[0015]本實用新型由無線傳感器網絡1、云端服務器2和動作執行節點3構成，云端服務器2和無線傳感器網絡I及動作執行節點3均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網絡I由傳感器模塊4、網端微處理器5和網端無線通信模塊6組成，傳感器模塊4與網端微處理器5的I/O口連接，網端微處理器5的引腳UART_RXD和UART_TXD與網端無線通信模塊6的引腳TXD和RXD對應連接;動作執行節點3由執行端無線通信模塊7、執行端微處理器8和繼電器開關9組成，執行端無線通信模塊7的引腳TXD和RXD對應連接執行端微處理器8的引腳UART_RXD和UART_TXD，執行端微處理器8的I/O 口連接繼電器開關9。
[0016]網端微處理器5和執行端微處理器8均采用STM32F103ZET6;網端無線通信模塊6和執行端無線通信模塊7是串口WIFI模塊，均為ESP8266;云端服務器2可以是NAS和iSCSI等IP存儲設備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲設備，由網絡接口、大數據分析計算部分和云存儲部分組成，網絡接口接收來自傳感器網絡的數據，將大數據分析得出的命令發送給動作執行節點;無線傳感器網絡為多組，根據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;動作執行節點3的繼電器開關為多個，可以連接窗簾的趨動機構、空調、加濕器、電視機、熱水器等等電器設備。
[0017]工作流程如圖4所示，傳感器網絡將采集到的數據上傳至服務器，服務器首先利用硬件資源對數據進行存儲，然后再利用軟件資源設計算法，對數據進行挖掘，找出用戶行為習慣信息，從而對動作執行節點進行控制。算法首先進行去除異常值和填補空缺值的第一步簡單處理，接著對符合算法要求的數據進行提取，并同時提取時間進行標記，從數據庫中選擇合適的數據與提取的事件進行聚類分析，然后將有用信息進行提取保存，再計算有關事件之間的關聯程度，從而確定分析結果的準確度，最后綜合考慮算法處理結果，編排出用戶行為習慣列表，即編排將要發送給動作執行節點的命令。
【主權項】
1.一種大數據分析智能家居系統，其特征在于:它由無線傳感器網絡、云端服務器和動作執行節點構成，云端服務器和無線傳感器網絡及動作執行節點均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網絡由傳感器模塊、網端微處理器和網端無線通信模塊組成，傳感器模塊與網端微處理器的I/O口連接，網端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD與網端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對應連接;動作執行節點由執行端無線通信模塊、執行端微處理器和繼電器開關組成，執行端無線通信模塊的引腳TXD和RXD對應連接執行端微處理器的引腳UART_RXD和UART_TXD，執行端微處理器的I/O 口連接繼電器開關。2.根據權利要求1所述的智能家居系統，其特征在于:網端微處理器和執行端微處理器均采用STM32F103ZET6;網端無線通信模塊和執行端無線通信模塊是串口 WIFI模塊，均為ESP8266;云端服務器是IP存儲設備NAS或iSCSI，及DAS存儲設備SCSI或SAS。
【專利摘要】一種大數據分析智能家居系統，屬于通訊技術領域，采用無線傳感器網絡、云端服務器和動作執行節點構成，云端服務器和無線傳感器網絡及動作執行節點均通過WIFI無線連接，其中無線傳感器網絡由傳感器模塊、網端微處理器和網端無線通信模塊組成，動作執行節點由執行端無線通信模塊、執行端微處理器和繼電器開關組成。無線傳感器網絡為多組，根據需要可以傳感器可以是光傳感器、溫度傳感器等等；動作執行節點的繼電器開關為多個，可以連接窗簾的趨動機構、空調等電器設備。通過傳感器感受環境狀況，云端服務器對環境狀況信息進行處理，再經過動作執行節點對電器進行控制。
【IPC分類】G06F19/24, G05B15/02, G08C17/02, G05B19/418
【公開號】CN205384460
【申請號】CN201620090049
【發明人】王義君, 周鑫, 李真誠, 丁羅依, 張潔, 彭瑤
【申請人】長春理工大學
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年1月29日