本發(fā)明涉及燈光控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的燈光終端控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

相關(guān)技術(shù)中的大型燈光終端控制系統(tǒng)大多利用以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的有線傳輸，存在著成本高、綜合布線復(fù)雜、通信電纜選擇等實(shí)際工程問題，限制了燈光終端控制系統(tǒng)的發(fā)展前景。在控制燈光終端系統(tǒng)時，技術(shù)人員需要對燈光命令、燈具開關(guān)及亮度調(diào)節(jié)等方面進(jìn)行及時且準(zhǔn)確的把握，需要一套完善、精確的無線傳感網(wǎng)絡(luò)對溫度參數(shù)、亮度參數(shù)及顏色參數(shù)等燈光參數(shù)的變化進(jìn)行有效監(jiān)測，并根據(jù)燈光控制命令等其他要求，實(shí)現(xiàn)大型燈光的最好效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的燈光終端控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的燈光終端控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、用于根據(jù)監(jiān)控中心的指令進(jìn)行燈光控制的燈光控制器和基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行燈光參數(shù)監(jiān)測的燈光參數(shù)監(jiān)測模塊；所述燈光參數(shù)監(jiān)測模塊將監(jiān)測到的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心與燈光控制器信息交互。

本發(fā)明的有益效果為：將無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于大型燈光控制，實(shí)現(xiàn)了對場景內(nèi)燈具運(yùn)行現(xiàn)狀的有效監(jiān)測和控制。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明監(jiān)控中心的連接框圖。

附圖標(biāo)記：

監(jiān)控中心1、燈光控制器2、燈光參數(shù)監(jiān)測模塊3、燈光參數(shù)數(shù)據(jù)存儲模塊10、燈光參數(shù)數(shù)據(jù)分析模塊20、燈光控制指令發(fā)送模塊30。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參見圖1、圖2，本實(shí)施例提供的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的燈光終端控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心1、用于根據(jù)監(jiān)控中心1的指令進(jìn)行燈光控制的燈光控制器2和基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行燈光參數(shù)監(jiān)測的燈光參數(shù)監(jiān)測模塊3；所述燈光參數(shù)監(jiān)測模塊3將監(jiān)測到的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心1，所述監(jiān)控中心1與燈光控制器2信息交互。

優(yōu)選地，所述監(jiān)控中心1包括依次連接的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)存儲模塊10、燈光參數(shù)數(shù)據(jù)分析模塊20、燈光控制指令發(fā)送模塊30。

優(yōu)選地，所述的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)包括燈光溫度、燈光亮度、燈光顏色。

本發(fā)明上述實(shí)施例將無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于大型燈光控制，實(shí)現(xiàn)了對場景內(nèi)燈具運(yùn)行現(xiàn)狀的有效監(jiān)測和控制。

優(yōu)選地，所述燈光參數(shù)監(jiān)測模塊3采用下述網(wǎng)絡(luò)模型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由多個燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)和一個基站節(jié)點(diǎn)組成，所有燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)均勻并隨機(jī)地分布在特定的燈光監(jiān)測區(qū)域，周期性地采集數(shù)據(jù)，所有燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)定相同的通信半徑，燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)采集的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)通過多跳中繼的方式路由到基站節(jié)點(diǎn)；燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列來保存近期采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)，并通過簇頭節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)交竟?jié)點(diǎn)，其中k表示數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列一次性能保存的數(shù)據(jù)量。

其中，進(jìn)行燈光參數(shù)數(shù)據(jù)采集的過程中，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用設(shè)定的分簇算法進(jìn)行分簇，具體為：

(1)基站節(jié)點(diǎn)向一跳范圍內(nèi)的燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送分簇指令，接收到基站節(jié)點(diǎn)的分簇指令的燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)向其通信范圍內(nèi)的燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)廣播分簇指令，各燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)分簇指令開始分簇，在所述的一跳范圍內(nèi)的燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)中確定簇頭節(jié)點(diǎn)；

(2)簇頭節(jié)點(diǎn)廣播邀請消息到一跳范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)，邀請消息包含該簇頭節(jié)點(diǎn)的ar模型參數(shù)、在近期設(shè)定時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值以及其距離基站節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，鄰居節(jié)點(diǎn)接收到邀請消息后，根據(jù)是否滿足定義的相似節(jié)點(diǎn)判定條件確定其是否為該簇頭節(jié)點(diǎn)的相似節(jié)點(diǎn)，若鄰居節(jié)點(diǎn)判定為簇頭節(jié)點(diǎn)的相似節(jié)點(diǎn)，則該鄰居節(jié)點(diǎn)加入到該簇頭節(jié)點(diǎn)所在的簇中并成為拓展節(jié)點(diǎn)；若鄰居節(jié)點(diǎn)判定為不是簇頭節(jié)點(diǎn)的相似節(jié)點(diǎn)，則向該簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送拒絕消息；所述定義的相似節(jié)點(diǎn)判定條件為：

且

式中，表示簇頭節(jié)點(diǎn)wi的ar模型參數(shù)，表示簇頭節(jié)點(diǎn)wi的鄰居節(jié)點(diǎn)wj的ar模型參數(shù)，表示的協(xié)方差，表示的標(biāo)準(zhǔn)差，表示的標(biāo)準(zhǔn)差，表示簇頭節(jié)點(diǎn)在近期設(shè)定時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值，表示簇頭節(jié)點(diǎn)wi的鄰居節(jié)點(diǎn)wj的在近期同一個設(shè)定時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值，f1、f2為設(shè)定的閾值參數(shù)；

(3)拓展節(jié)點(diǎn)向自身的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身收到的邀請消息，鄰居節(jié)點(diǎn)接收到拓展節(jié)點(diǎn)的邀請消息后，進(jìn)行(2)的操作。

其中，上述的ar模型(即自回歸模型)是當(dāng)前值相對于過去若干個數(shù)據(jù)的線性回歸，描述的是當(dāng)前值與歷史數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系。γ階的ar模型表示當(dāng)前值可由過去γ個數(shù)據(jù)經(jīng)線性回歸擬合而得，表示為：

其中，為燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)wη的ar模型參數(shù)，γ為設(shè)定的常數(shù)，ξ為白噪音；本優(yōu)選實(shí)施例采用最小二乘法獲取燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)wη的ar模型參數(shù)。

本優(yōu)選實(shí)施例在采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行燈光參數(shù)數(shù)據(jù)采集的過程中，自定義了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇算法，該算法考慮了燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)采集的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)在時間上的相關(guān)性，使得簇內(nèi)燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)目能夠根據(jù)設(shè)定的閾值參數(shù)f1、f2進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，優(yōu)化了分簇的質(zhì)量，能夠大大減少燈光參數(shù)數(shù)據(jù)采集過程中的能量消耗，提高燈光終端控制系統(tǒng)的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)采集效率。

優(yōu)選地，設(shè)定的分簇算法中根據(jù)采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值確定兩個燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)是否為相似性節(jié)點(diǎn)，由于每個時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值會不同，均值的更新將影響燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)之間的相似性關(guān)系，從而需要進(jìn)行重新分簇，以確保最佳的分簇性能，為解決這個問題，本優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)滿足分簇調(diào)整判定公式時，基站節(jié)點(diǎn)向該簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送調(diào)整分簇指令，簇頭節(jié)點(diǎn)接收到調(diào)整分簇指令后，向其簇內(nèi)的成員節(jié)點(diǎn)廣播調(diào)整分簇指令，接收到調(diào)整分簇指令的所有燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)其與簇頭節(jié)點(diǎn)是否仍是相似節(jié)點(diǎn)，若不是，則向附近的簇頭節(jié)點(diǎn)廣播請求消息，根據(jù)所述的相似節(jié)點(diǎn)判定條件加入到合適的分簇，所述的分簇調(diào)整判定公式為：

且

式中，為簇頭節(jié)點(diǎn)wi在第t+1時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值，為簇頭節(jié)點(diǎn)wi在第t時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值，為簇頭節(jié)點(diǎn)wi所在簇內(nèi)的成員節(jié)點(diǎn)在第t+1時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值，簇頭節(jié)點(diǎn)wi所在簇內(nèi)的成員節(jié)點(diǎn)在第t時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值。

本優(yōu)選實(shí)施例在保證分簇性能的前提下，根據(jù)采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值的更新進(jìn)行自適應(yīng)的分簇調(diào)整，相比于直接進(jìn)行重新分簇的方式，減少了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的燈光參數(shù)監(jiān)測模塊3的通信開銷，提高了燈光參數(shù)數(shù)據(jù)采集的能量效率，降低了燈光終端控制系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

優(yōu)選地，確定簇頭節(jié)點(diǎn)時具體執(zhí)行：

(1)燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)在接收到基站節(jié)點(diǎn)的分簇指令后，計算自身的簇頭競爭能力值，其中簇頭競爭能力值的計算公式為：

式中，表示燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)wg的簇頭競爭能力值，(wg)、s(wg)、l(wg)分別為燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)wg的剩余能量、可用內(nèi)存、鏈路分組丟失率，q(wg)max為燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)wg的能量的最大值，s(wg)max為燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)wg的內(nèi)存的最大值，α、β、γ為設(shè)定的權(quán)重系數(shù)，且y1+y2+y3＝1；

若燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)的簇頭競爭能力值大于設(shè)定簇頭競爭能力閾值，則將該燈光參數(shù)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)作為備選簇頭節(jié)點(diǎn)；

(2)計算所有的備選簇頭節(jié)點(diǎn)在近期設(shè)定時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值，將得到的所有均值進(jìn)行降序排序，形成均值排序序列，將均值排序序列中的中值對應(yīng)的備選簇頭選為簇頭節(jié)點(diǎn)，若存在備選簇頭節(jié)點(diǎn)與簇頭節(jié)點(diǎn)滿足下列關(guān)系公式，則剔除該備選簇頭節(jié)點(diǎn)：

式中，為選出的簇頭節(jié)點(diǎn)wi′在近期設(shè)定時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值，為備選簇頭節(jié)點(diǎn)wj′所述的近期設(shè)定時間段采集的k個燈光參數(shù)數(shù)據(jù)的均值；

(3)將未被剔除的備選簇頭節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)。

本優(yōu)選實(shí)施例能夠相對減少分簇的數(shù)量，在保證簇頭質(zhì)量的前提下提高了簇頭選擇的效率，通過上述的關(guān)系公式剔除備選簇頭節(jié)點(diǎn)，能夠避免選出的簇頭節(jié)點(diǎn)之間具備較大的相關(guān)性，進(jìn)一步節(jié)省基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的燈光參數(shù)監(jiān)測模塊3的能量，提高燈光參數(shù)監(jiān)測模塊3的燈光參數(shù)數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。