[发明专利]一种室内光照温度控制的物联网系统

摘要

本发明提供了一种室内光照温度控制的物联网系统，包括用于采集室内温度的温度传感器，通过光照下阻值迅速减少的光敏电阻制成的用于采集室内光线的光敏传感器，用于将输出的电压值在进行模数转换的A/D转换模块，单片机，电机，串口，wifi模块以及PC上位机；温度传感器将温度数字信号传给单片机，光敏传感器将光线产生的阻值变化由A/D转换模块进行模数转换后传给单片机，单片机根据所接收信号转换为引脚相应的高低电平经串口由Wi‑Fi模块发送给PC上位机进行显示和存储，PC上位机根据实时测量得到光照和温度数据运用离散粒子群算法进行控制优化，并返回控制指令实时控制电机工作。本发明搜索速度快、效率高、算法简单。

主权项

一种室内光照温度控制的物联网系统，其特征在于，包括用于采集室内温度的温度传感器，通过光照下阻值迅速减少的光敏电阻制成的用于采集室内光线的光敏传感器，用于将输出的电压值在进行模数转换的A/D转换模块，单片机，电机，串口，wifi模块，以及PC上位机，所述单片机分别与温度传感器、A/D转换模块、电机以及串口连接，所述A/D转换模块与光敏传感器连接，所述串口与wifi模块连接；其中，所述温度传感器将温度数字信号传给单片机，所述光敏传感器将光线产生的阻值变化由A/D转换模块进行模数转换后传给单片机，所述单片机根据所接收信号转换为引脚相应的高低电平经串口由Wi‑Fi模块发送给PC上位机进行显示和存储，所述PC上位机返回控制指令实时控制电机工作；所述PC上位机包括无线路由器模块、存储模块以及显示模块，其中，所述无线路由器模块与wifi模块进行无线数据、信号传送，并将接收的数据、信号存储在存储模块以及显示在显示模块上，所述显示模块通过控制界面发布指令，并将指令通过所述无线路由器模块发出；所述PC上位机还包括数据处理模块，其中，所述数据处理模块将无线路由器模块接收的室内温度和光照度数据建立电机运行控制矩阵，并根据实时测量得到光照和温度数据运用离散粒子群算法进行控制优化，所述显示模块根据优化结果发布指令实时控制电机工作；其中，所述数据处理模块根据室内温度和光照度数据建立电机运行控制矩阵按照如下方法进行：记温度传感器测量得到的温度Ti，根据前后时刻测量差值△Ti的取值设定为{‑2，‑1，0，1，2}，其中，1代表在各个采样点处温度变化在0.10℃；光敏传感器测量得到的光照度为Li，根据前后时刻测量差值△Li的取值为{‑2，‑1，0，1，2}，其中，1代表在各个采样点处光照度变化在10lm；电机转动角度为Wi，根据前后时刻电机转动差值Wi的取值为{‑2，‑1，0，1，2}，其中，1代表在各个电机控制时刻转动角度180°；设定当Ti>设定温度值时，在采样区间[t1，t2]，温度变化与电机转动间关系为：△Ti对应的电机转动差值为Wi；设定当Ti<设定温度值时，在采样区间[t1，t2]，温度变化与电机转动间关系为：△Ti对应的电机转动差值为Wi’；设定在采样区间[t1，t2]，光照度变化与电机转动间关系为△Li对应的电机转动差值为Wi；而数据处理模块根据实时测量得到光照和温度数据运用离散粒子群算法进行控制优化则按照如下方法进行：随机初始化种群中各个微粒的位置和速度；评价每个微粒的适应度，将当前各微粒的位置和适应值存储在各个微粒的个体极值中，将所有个体极值中适应度值最优个体的位置和适应值存储于全局极值中；更新粒子的位置和速度；对每个微粒，将其适应值与其经历过的最好位置作比较，如果较好，则将其作为当前最好位置；比较当前所有个体极值和全局极值，更新全局极值，若满足停止条件，搜索停止，输出结果，否则继续搜索；PSO参数以及经验设置如下：粒子数:取10个粒子已经足够可以取得好的结果，对于比较难的问题或者特定类别的问题，粒子数可以取到100或200；粒子的长度:这是由优化问题决定，就是问题解的长度2；粒子的范围:由优化问题决定，每一维的范围属于[‑10，10]；Vmax:最大速度，决定粒子在一个循环中最大的移动距离，通常设定为粒子的范围宽度，粒子(W1，W2)W1属于[‑10，10]，则Vmax的大小就是20；学习因子:c1和c2取2；中止条件:最大循环数以及最小错误要求，最大循环设定为20；在采样区间[t1，t2]内可以获得两组电机控制序列每个序列包含10个数据，分别是温度控制序列{W1}和光照度控制序列{W2}，采用粒子群算法计算min{W1+W2}从而获得每次电机转动的最小值WMIN。