[发明专利]基于无线传感器执行器网的大型智能灯光节能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器执行器网的智能灯光控制技术，特别涉及一种基于无线传感器执行器网的大型智能灯光节能控制方法。 

背景技术

大型的地下车库通常没有自然光，采用人工照明，安装有大量的灯具，消耗大量的电力资源，尤其是在没有或仅有少量车辆出入时，点亮大量的灯，造成资源浪费。为了达到节能减排的目的，有必要开发一个智能灯光控制系统，根据实际情况，对灯进行合理的调度，以减少能量消耗。无线传感器执行器网具有低功耗、低成本、分布式和自组织的特点，能够有效克服单个传感器节点自身因计算能力、探测范围、通信带宽等带来的限制，提高网络的可靠性，扩大无线传感器执行器网的应用范围，结合无线传感器执行器网的优点，可以将其应用于智能灯光控制领域，实现对灯光的合理控制，达到节能的目的。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于无线传感器执行器网的大型智能灯光节能控制方法，该方法是分布式的，每个节点在网络中的地位是对等的，不需要信息融合中心，对于单个节点或通信链路是鲁棒的，且不需要复杂的通信协议来传递信息。 

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于无线传感器执行器网的大型智能灯光节能控制方法，包括以下步骤： 

步骤1：初始化传感器节点的滤波器参数； 

步骤2：打开传感器，对监测区域进行检测； 

步骤3：对不同的测量信息进行融合； 

步骤4：计算滤波器增益，更新滤波器的预测值； 

步骤5：根据当前滤波器的预测值，执行相应的操作。 

所述步骤1中，所述的滤波器参数包括状态预测矩阵、误差协方差矩阵、测量值存储器和测量值计数器，所述状态预测矩阵服从高斯分布。 

所述步骤2中，对监测区域进行检测，如果有测量值，将测量值进行存储；如果没有，则令当前节点的测量值为零；所述节点的测量值包括自身传感器的测量值和接收到的其他传感器节点的测量值。 

所述步骤3包括以下步骤： 

S31、如果当前节点的传感器有测量值，则当前节点竞争信道，将当传感器的测量值广播给其他节点，通信阶段的其他非广播时段，则接收其他节点的测量值，并进行存储和计数；如果当前节点的传感器没有测量值，则监听信道，接收其他节点的测量值，并进行存储和计数； 

S32、具有测量值的节点对测量值存储器中的所有测量值进行求和，求取所有测量值的平均值及其误差协方差矩阵，完成信息融合； 

S33、所有传感器所处的环境相同，其测量误差协方差矩阵相同，当前节点只广播测量值以提高通信效率。 

所述步骤3包括以下步骤： 

A31、在具有测量值的节点中随机选择一个节点作为簇头节点，其他非簇头节点竞争信道，广播其传感器的测量值，簇头节点接收其他簇头节点的测量值并进行存储和计数； 

A32、簇头节点将其测量值存储器中的所有测量值进行求和，求取多个测量值的平均值及其误差协方差矩阵，完成信息融合； 

A33、所有传感器所处的环境相同，其测量误差协方差矩阵相同，当前节点只广播测量值以提高通信效率。 

所述步骤4包括以下步骤： 

S41、如果当前节点有融合后的测量信息，当前节点运用卡尔曼最优预测方程，计算滤波器的增益； 

S42、更新当前时刻的预测信息，当前时刻的更新值包括状态预测值和协方差矩阵。 

所述步骤4包括以下步骤： 

A41、簇头节点接收上一簇头节点的状态预测值和协方差矩阵； 

S42、簇头节点根据融合后的测量信息和接收到的预测信息，计算当前时刻的滤波器增益，更新当前时刻的预测信息，将状态预测值进行广播，一段时间后停止广播；准备将预测信息发送给下一个簇头节点。 

所述的步骤5包括以下步骤： 

S51、如果当前节点有预测值，依据预测值，判断当前节点是否亮灯，发出控制指令，并转到步骤2继续执行程序； 

S52、如果当前节点没有预测值，则转到步骤1继续执行程序。 

所述的步骤5包括以下步骤： 

A51、簇头节点根据预测值，判断簇头节点是否亮灯，发出控制指令； 

A52、非簇头节点，接收信道中的状态预测值，判断当前节点是否亮灯，发出控制指令； 

A53、如果非簇头节点需要亮灯，将簇头节点的状态预测值进行路由转发，转到步骤2继续执行程序；如果不需要亮灯，转到步骤2继续执行程序；