一种天气舒适度智能监测装置的制作方法

本发明涉及天气监测技术领域，具体涉及一种天气舒适度智能监测装置。

背景技术：

相关技术中，天气预报都只能够提供一个大区域的天气状况；工业或者家用的采集器只能采集众多天气信息中的一种或者两种，例如温度或湿度等，而且只通过简单的数字进行显示，例如温度多少度。到目前为止，在市场上尚未见到既能实时采集众多天气信息，又能通过丰富、直观的形式来反应当前天气状况和舒适度的家用天气智能监控装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种天气舒适度智能监测装置。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种天气舒适度智能监测装置，该装置包括：用于感应气象参数的感应模块、连接该感应模块的至少一微处理器、及一提示装置，所述微处理器接收感应模块感应得到的气象参数，所述微处理器设有舒适度模型单元，气象参数送入舒适度模型单元进行加权运算，所述微处理器将获得的舒适度值输出给所述提示装置予以提示。

进一步地，所述微处理器还包括第一微处理单元和第二微处理单元，第一微处理单元用于接收所述气象参数；所述第二微处理单元用于控制所述提示装置。

优选地，所述提示装置包括音乐模块和光提示模块。

其中，感应模块包括多个传感器节点，还包括汇聚节点，传感器节点用于采集所监测位置的气象参数并发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所有传感器节点的气象参数并发送至微处理器。

优选地，所述传感器节点包括气象参数传感器，气象参数传感器包括风雨传感器、湿度传感器、光强传感器和温度传感器。

其中，网络初始化时，从传感器节点中选取多个簇头，并根据选取的簇头将各传感器节点划分为多个簇组；传感器节点将采集的气象参数单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内传感器节点所采集气象参数的接收和处理，并将处理后的气象参数通过多跳的方式发送至汇聚节点。

本发明的有益效果为：本发明可以随时了解当前的天气状况，并通过建立舒适度模型单元和提示装置综合对当前天气状况进行了生动、直观的反映，适用了不同环境和用户的需要。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的一种天气舒适度智能监测装置的结构连接框图；

图2是本发明一个示例性实施例的微处理器的结构连接框图。

附图标记：

感应模块1、微处理器2、提示装置3、舒适度模型单元10、第一微处理单元20、第二微处理单元30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例提供了一种天气舒适度智能监测装置，该装置包括：用于感应气象参数的感应模块1、连接该感应模块1的至少一微处理器2、及一提示装置3，所述微处理器2接收感应模块1感应得到的气象参数，所述微处理器2设有舒适度模型单元10，气象参数送入舒适度模型单元10进行加权运算，所述微处理器2将获得的舒适度值输出给所述提示装置3予以提示。

所述舒适度模型单元10是将任一种气象参数对应为不同等级的舒适度值，并将当时的各不同气象参数的舒适度值按照预先设定的权度进行加权运算。例如，可以设置所述气象参数传感器包括风力传感器、湿度传感器、光强传感器和温度传感器，分别用于感应风力大小、湿度大小(是否下雨)、太阳光照强度、温度情况；例如针对风力大小，可以针对现有的12级风的风力传感器，将1-2级风对应为无风，3-5级风对应为小风，6-9级对应为中风，10级以上对应为大风；并将无风、小风、中风、大风等对应为整个舒适度模型单元10中的某个数值。然后可将各种气象参数对应的舒适度值进行加权运算后获得最终的舒适度程度值。

进一步地，所述微处理器2还包括第一微处理单元20和第二微处理单元30，第一微处理单元20用于接收所述气象参数；所述第二微处理单元30用于控制所述提示装置3。

在一个实施例中，所述提示装置3包括音乐模块和光提示模块。

其中，感应模块1包括多个传感器节点，还包括汇聚节点，传感器节点用于采集所监测位置的气象参数并发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所有传感器节点的气象参数并发送至微处理器2。

在一个实施例中，所述传感器节点包括气象参数传感器，气象参数传感器包括风雨传感器、湿度传感器、光强传感器和温度传感器。

其中，网络初始化时，从传感器节点中选取多个簇头，并根据选取的簇头将各传感器节点划分为多个簇组；传感器节点将采集的气象参数单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内传感器节点所采集气象参数的接收和处理，并将处理后的气象参数通过多跳的方式发送至汇聚节点。

本发明上述实施例可以随时了解当前的天气状况，并通过建立舒适度模型单元10和提示装置3综合对当前天气状况进行了生动、直观的反映，适用了不同环境和用户的需要。

在一个实施例中，汇聚节点按预设周期获取每个传感器节点的当前剩余能量信息，并根据当前剩余能量信息对每个簇组进行能量检测，若检测出簇组a中所有传感器节点的能量均低于预设的最低能量阈值，则汇聚节点向该簇组a中的簇头发送重新分簇指令，簇头接收到重新分簇指令后，计算簇内各传感器节点的权值，选择权值最大的传感器节点作为另一个簇头，并向簇内其余传感器节点广播分簇消息，接收到分簇消息的传感器节点在簇组a中的两个簇头中选择距离最近的簇头加入，从而簇组a被划分为两个簇组。

本实施例在簇组内的传感器节点的能量皆较低时，创新性地通过增加簇头数量的方式来减少每个簇组内的传感器节点数量。本实施例能够在能量不足时有效降低每个簇头传输的气象参数量，从而有效降低簇头的能耗，保证系统通信的正常运行，有效延长气象参数传输工作的周期。

其中，设定权值的计算公式为：

式中，ωij表示簇头i对应簇内的传感器节点j的权值，i≠j，pij为所述传感器节点j的当前剩余能量，pimin为簇头i对应簇内传感器节点的当前剩余能量最小值，pik为簇头i对应簇内第k个传感器节点的当前剩余能量，ni为簇头i对应簇内的传感器节点数量，hij为簇头i与所述传感器节点j的距离，hio为簇头i与汇聚节点的距离，hjo为所述传感器节点j与汇聚节点的距离，hik为簇头i与所述第k个传感器节点的距离，hko为所述第k个传感器节点与汇聚节点的距离，c1、c2、β为预设的权重系数，且c1+c2＝1，0.5≤β<1。

本实施例提出了另一簇头的选取机制，其中设定了权值的计算公式，由该计算公式可知，当前剩余能量越大、与汇聚节点距离越近、与簇头距离较远的传感器节点具有更大的概率当选为另一簇头。根据权值选择另一簇头，有利于尽量降低增加分簇造成的能量消耗，提高分簇后簇头进行气象参数收集工作的稳定性。

在一个实施例中，传感器节点发送能耗采用自由空间损耗模型，而簇头与汇聚节点之间进行通信时采用多径衰减模型；所述的从传感器节点中选取多个簇头，并根据选取的簇头将各传感器节点划分为多个簇组，包括：

(1)设定簇头的数量v，将设定的监测区域平均划分为v个子区域；

(2)计算每个子区域的重心位置；

(3)对每个子区域，计算子区域内各传感器节点担任簇头的概率：

(4)从每个子区域中选择一个区域内担任簇头的概率最大的传感器节点作为簇头，其余传感器节点选择距离最近的簇头加入簇，从而形成多个簇组；

其中，重心位置的计算公式设定为：

式中，gb表示第b个子区域的重心位置，b＝1,…,v，x(d)表示所述第b个子区域中第d个传感器节点所在位置的横坐标，y(d)为所述第d个传感器节点所在位置的纵坐标，其中以汇聚节点为坐标原点，nb为所述第b个子区域具有的传感器节点个数；

所述概率的公式设定为：

式中，lbd为第b个子区域的第d个传感器节点担任簇头的概率，为所述第d个传感器节点与重心位置gb的距离，为第b个子区域的第q个传感器节点与重心位置gb的距离，nb为所述第b个子区域具有的传感器节点个数；pbd为所述第d个传感器节点的当前剩余能量，pbmin为第b个子区域内传感器节点的当前剩余能量的最小值，pbq为所述第q个传感器节点的当前剩余能量；t1、t2为预设的权重系数，且满足t1+t2＝1，t1>1.2t2。

本实施例通过将监测区域平均划分为多个子区域，并计算每个子区域的重心位置。本实施例提出了子区域内各传感器节点担任簇头的概率的计算公式，该计算公式中，距离所在子区域重心位置更近、能量更足的传感器节点具有更大的概率担任簇头。本实施例从每个子区域中选择一个区域内担任簇头的概率最大的传感器节点作为簇头，能够保证簇头尽量均匀地分布在整个监测区域内，提升了分簇结果的全局最优性能，并且有利于均衡簇头的能量消耗，提高簇头进行气象参数收集工作的稳定性。

在一个实施例中，按照下列公式确定v：

式中，w1为基于自由空间损耗模型的功放能耗系数，w2为基于多径衰减模型的功放能耗系数，n为部署的传感器节点个数，s为所述监测区域的面积，hdw,o为传感器节点到汇聚节点的平均距离；int为取整函数；hmax为部署的传感器节点到汇聚节点的最大距离，hmin为部署的传感器节点到汇聚节点的最小距离，hmax-1为部署的传感器节点到汇聚节点的次大距离，hmin-1为部署的传感器节点到汇聚节点的次小距离；η为由专家设定的子区域长度。

本实施例基于监测区域的实际情况以及传感器节点的部署情况，设计了监测区域划分成子区域的数目的计算公式，根据该计算公式确定子区域的数目，相对于随机设定的方式，优化了簇组数，有利于节省网内传感器节点的能耗，进而降低气象参数的感知成本。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。