【摘要】：為實(shí)現(xiàn)智能家電協(xié)同控制系統(tǒng),利用STM32F103RBT6、nRF24L01及各類傳感器搭建無(wú)線傳感網(wǎng),在協(xié)同感知環(huán)境信息的基礎(chǔ)上,建立多用戶模型,采用預(yù)測(cè)平均指標(biāo)(PMV)衡量用戶舒適度。通過建立空調(diào)能耗模型,利用數(shù)據(jù)擬合方法可較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)空調(diào)的能耗。將用戶滿意度和能耗作為目標(biāo),利用多目標(biāo)優(yōu)化算法,求解智能家電最優(yōu)控制策略,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的正確性。
【圖文】：

速調(diào)整空調(diào)、風(fēng)扇等工作模式，同時(shí)追求能耗最小的目標(biāo)，這就需要制定合理的智能家電工作方案。在滿足不同用戶獲取最佳舒適度的基礎(chǔ)上，合理利用空調(diào)、風(fēng)扇及小型家電，合理設(shè)置環(huán)境參數(shù)，能夠達(dá)到節(jié)能的目的。１．２系統(tǒng)構(gòu)造傳統(tǒng)的舒適環(huán)境構(gòu)建中，空氣溫度、相對(duì)濕度及空氣流速都依賴于空調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但嵌入式及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使小型家電的智能化進(jìn)程加速，合理利用小型家電，將有效節(jié)省能源。本文通過構(gòu)造無(wú)線傳感網(wǎng)，協(xié)同感知環(huán)境信息［８，９］，改造傳統(tǒng)小型家電，搭建智能家電控制系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)造如圖１所示。圖１系統(tǒng)構(gòu)造１．３節(jié)點(diǎn)構(gòu)造利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微處理器、無(wú)線通信模塊ｎＲＦ２４Ｌ０１構(gòu)造主控節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。無(wú)線通信模塊ｎＲＦ２４Ｌ０１，具有１２６個(gè)頻道，滿足多家電終端的通信需求，抗干擾能力強(qiáng)，且通信協(xié)議靈活。主控節(jié)點(diǎn)作為多終端家電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，與ＰＣ端相連；執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，即具有采集環(huán)境信息功能的家電端。主控節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖２和圖３所示。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)配有多個(gè)傳感器，并可以利用無(wú)線通信方式將采集的環(huán)境信息發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)，ＰＣ端處理數(shù)據(jù)，制定執(zhí)行策略，再將執(zhí)行策略發(fā)送至執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)利進(jìn)行執(zhí)行策略的分析，利用繼電器、紅外發(fā)射模塊等，，間接控制風(fēng)扇、空調(diào)、凈化器及窗簾、窗戶的開關(guān)和工作模式。智能家電控制系統(tǒng)的控制指令是依據(jù)下文求出的最圖２主控節(jié)點(diǎn)圖３執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)優(yōu)解確定的。２多用戶模型及空調(diào)能耗模型分析２．１多用戶模型建立在多終端家電協(xié)同系統(tǒng)中，存在多個(gè)用戶，在每個(gè)用戶位置，安置一個(gè)無(wú)線感知節(jié)點(diǎn)，則第ｋ個(gè)用戶處的傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)得的數(shù)據(jù)為ｓｋ

無(wú)線傳感網(wǎng)，協(xié)同感知環(huán)境信息［８，９］，改造傳統(tǒng)小型家電，搭建智能家電控制系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)造如圖１所示。圖１系統(tǒng)構(gòu)造１．３節(jié)點(diǎn)構(gòu)造利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６微處理器、無(wú)線通信模塊ｎＲＦ２４Ｌ０１構(gòu)造主控節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。無(wú)線通信模塊ｎＲＦ２４Ｌ０１，具有１２６個(gè)頻道，滿足多家電終端的通信需求，抗干擾能力強(qiáng)，且通信協(xié)議靈活。主控節(jié)點(diǎn)作為多終端家電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，與ＰＣ端相連；執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，即具有采集環(huán)境信息功能的家電端。主控節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖２和圖３所示。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)配有多個(gè)傳感器，并可以利用無(wú)線通信方式將采集的環(huán)境信息發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)，ＰＣ端處理數(shù)據(jù)，制定執(zhí)行策略，再將執(zhí)行策略發(fā)送至執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)利進(jìn)行執(zhí)行策略的分析，利用繼電器、紅外發(fā)射模塊等，間接控制風(fēng)扇、空調(diào)、凈化器及窗簾、窗戶的開關(guān)和工作模式。智能家電控制系統(tǒng)的控制指令是依據(jù)下文求出的最圖２主控節(jié)點(diǎn)圖３執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)優(yōu)解確定的。２多用戶模型及空調(diào)能耗模型分析２．１多用戶模型建立在多終端家電協(xié)同系統(tǒng)中，存在多個(gè)用戶，在每個(gè)用戶位置，安置一個(gè)無(wú)線感知節(jié)點(diǎn)，則第ｋ個(gè)用戶處的傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)得的數(shù)據(jù)為ｓｋ，φｋ，ｖｋ，計(jì)算得到當(dāng)前位置的ＰＭＶ指標(biāo)，可以表示為ＰＭＶｋ（ｓｋ，φｋ，ｖｋ）。其中ｓｋ，φｋ，ｖｋ分別代表ｋ節(jié)點(diǎn)處測(cè)得的溫度、濕度和風(fēng)速。２．２能耗預(yù)測(cè)模型多家電終端的應(yīng)用環(huán)境中，利用電能插座獲得數(shù)據(jù)，建立能耗預(yù)測(cè)模型。在滿足ＰＭＶ指標(biāo)的基礎(chǔ)上，得到智能家電的工作模式。以夏季為例，通過空調(diào)來(lái)降低室溫，通過風(fēng)扇調(diào)節(jié)風(fēng)速

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