[发明专利]一种智慧家庭计算机交互装置

权利要求书

1.一种智慧家庭计算机交互装置，其特征是，包括传感器网络感测模块、人机交互模块、数据处理模块、物联网模块和电气控制模块；所述传感器网络感测模块和人机交互模块分别与计算机处理模块相连接，计算机处理模块通过物联网模块与电气控制模块相连接；所述传感器网络感测模块用于室内环境的实时监测并将室内环境监测数据发送至计算机处理模块；计算机处理模块将接收到的室内环境监测数据与预设数据进行比较，当室内环境监测数据超标时，计算机处理模块将监测结果发送至人机交互模块向用户进行语音播报；用户根据接听到的监测结果，通过人机交互模块向计算机处理模块发出电气控制指令；计算机处理模块根据接收到的电气控制指令，利用物联网模块向电气控制模块发送环境调节指令，由电气控制模块进行室内环境的调节或净化；所述传感器网络感测模块包括汇聚节点和多个部署于室内环境监测区域内的传感器节点，以LEACH算法对由汇聚节点和传感器节点构成的无线传感器网络进行分簇，分成的每个簇包括一个簇头；传感器节点采集的室内环境监测数据发送至所在簇的簇头，簇头将收集的室内环境监测数据发送至汇聚节点；所述汇聚节点与所述计算机处理模块通信连接，以将接收的室内环境监测数据发送至该计算机处理模块；簇头通过调节自身的发送功率来调节自己的发送距离；初始时簇头判断自身到汇聚节点的距离是否超过自身的最大发送距离，若不超过，簇头将收集的室内环境监测数据直接发送至汇聚节点；若超过，簇头选择间接的方式将收集的室内环境监测数据发送至汇聚节点；所述间接的方式为：簇头在其通信范围内的簇头即邻居簇头中选择一个距离汇聚节点更近的邻居簇头作为下一跳节点，将所收集的室内环境监测数据发送至下一跳节点，包括：

(1)簇头将相对于其距离汇聚节点更近的邻居簇头作为备选节点；构建备选节点集，并为每个备选节点分配初始优先级：

式中，Y_ij0为簇头i的备选节点j的初始优先级，L(i,j)为簇头i到备选节点j的距离，L(j,O)为所述备选节点j到汇聚节点的距离，L(i,k)为簇头i到其第k个备选节点的距离，L(k,O)为所述第k个备选节点到汇聚节点的距离，n_i为簇头i的备选节点集中的备选节点数量；N_i为簇头i的邻居簇头数量，N_j为所述备选节点j的邻居簇头数，N_i∩N_j为簇头i与备选节点j所拥有的共同邻居簇头的数量，α₁、α₂为预设的权重系数，满足α₁+α₂＝1；

(2)簇头按照设定的第二周期周期性地获取其备选节点集中各备选节点的信息，根据该信息更新各备选节点的优先级，进而在备选节点集中选择当前优先级最大的备选节点作为下一跳节点，其中优先级的更新公式为：

式中，Y_ij(t)为簇头i的备选节点j在第t次更新的优先级，Y_ij(t-1)为簇头i的备选节点j在第t-1次更新的优先级，λ为预设的衰减系数，λ的取值范围为[0.1,0.2]，h_j为所述备选节点j的当前缓存空间，H_j为所述备选节点j的初始缓存空间，E_j为所述备选节点j的当前剩余能量，E_j0为所述备选节点j的初始能量，β₁、β₂为资源比率的权重因子，满足β₁+β₂＝1；

将收集的室内环境监测数据直接发送至汇聚节点的簇头按照设定的第一周期，周期性地判断自身的当前剩余能量是否满足能量条件，若满足，簇头仍直接将收集的室内环境监测数据发送至汇聚节点，若不满足，簇头选择间接的方式将收集的室内环境监测数据发送至汇聚节点，所述能量条件为：

式中，E_i为簇头i的当前剩余能量，E_i0为簇头i的初始能量，E_min为预设的能量下限，L(i,O)为簇头i到汇聚节点的距离，D_imax为簇头i的最大通信距离，c为预设的基于能量的衰减因子，c的取值范围为[0.85,0.95]。