一种基于物联网的智能设备监管系统及方法与流程

本发明涉及多媒体设备调节，具体为一种基于物联网的智能设备监管系统及方法。

背景技术：

1、在当今的多媒体时代，人们经常通过设置众多户外显示屏用于向普通民众提供信息，但是户外显示屏在使用过程中，存在较多的限制，通常户外显示屏的工作温度一般不超过40摄氏度，当工作温度超过40摄氏度时，户外显示屏会因工作温度过高使得显示屏的使用寿命造成影响，增大其出现故障的概率，进而人们需要对户外显示屏的工作状态进行监控。

2、现有的基于物联网的智能设备监管系统及方法中，只是简单的通过传感器实时获取户外显示屏的工作温度数值，并传输到云平台中，并实时判断云平台中传感器获取的数值是否异常，该方式存在较大的缺陷，传感器获取的数据均是已经发生的情况，云平台无法提前对户外显示屏的工作温度进行预测且无法根据户外显示屏的工作温度实时对户外显示屏的工作亮度进行调节。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能设备监管系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的智能设备监管方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、将当前正在运行的户外显示屏的开启时间记为tk，将当前时间记为t1，获取户外显示屏本次运行时长的预设值t2-tk，通过天气预报获取(t1,t2]时间段内不同时间点分别对应的温度，将天气预报中时间点t3对应的温度记为tt3且t3∈(t1,t2]，(t1,t2]表示大于t1且小于等于t2的时间点；

4、s2、通过数据库获取户外显示屏中一个显示屏模块在不同显示亮度情况下单位时间内产生热量，得到户外显示屏中每个显示屏模块不同显示亮度与热量产生速率之间的关系，所述户外显示屏包括n个规格相同的显示屏模块；

5、s3、通过数据库中的第一查询表单获取户外显示屏中显示屏运行时产生的未溢散的热量使屏内温度上升的变化量，通过数据库获取户外显示屏中风机在显示屏内外不同温差下分别对应的散热速率，得到户外显示屏中风机的显示屏内外温差与散热速率之间的关系；

6、s4、通过户外显示屏中设置的光源感应器，获取户外显示屏周边环境光的强度在[tk,t1]内的变化趋势，并根据所得变化趋势预测户外显示屏周边环境光的强度在(t1,t2]内变化情况，结合数据库中预制的户外显示屏标准工作温度上限值，得到(t1,t2]内不同时间点对应的第一显示亮度值；

7、s5、结合数据库中不同户外显示屏周边环境光的强度分别对应的最佳显示亮度值，得到(t1,t2]内不同时间点对应的第二显示亮度值；

8、s6、获取(t1,t2]内不同时间点分别对应的第一显示亮度值及第二显示亮度值，得到户外显示屏在(t1,t2]内不同时间点对应的运行显示亮度值，并对户外显示屏的亮度进行调节管控。

9、本发明各个传感器获取的数据均需要传输到云平台进行数据存储及数据分析且各个步骤中对数据的分析及处理过程均是在云平台中进行的。

10、进一步的，所述s2中得到户外显示屏中每个显示屏模块不同显示亮度与热量产生速率之间的关系的方法包括以下步骤：

11、s21、获取数据库中户外显示屏一个显示屏模块在不同显示亮度情况下单位时间内产生热量，将数据库中户外显示屏一个显示屏模块在显示亮度为a的情况下单位时间b内产生热量记为rab，得到亮度产热关系数据对(a，rab/b)，所述rab/b表示单位时间b内户外显示屏一个显示屏模块在显示亮度为a的情况下产生热量的速率，所述b为数据库中预置的常数，0≤a≤1；

12、s22、将a为不同值时的各个亮度产热关系数据对在第一平面直角坐标系中相应的坐标点进行标记，在matlab中根据第一预置函数y＝a1/[1+e-(a2*x+a3)]+a4对第一平面直角坐标系中的标记点进行拟合，将最终拟合结果对应的函数记为g(x)，其中，a1、a2、a3及a4均为第一预置函数的系数，

13、所述第一平面直角坐标系是以o为原点、以显示亮度为x轴且以热量产生速率为y轴构建的。

14、本发明s2中得到户外显示屏中每个显示屏模块不同显示亮度与热量产生速率之间的关系的过程中，考虑到户外显示屏工作时对应的亮度不同，相应户外显示屏产生热量的速率也不同，进而对户外显示屏中的工作温度产生的影响也不同，分析户外显示屏中每个显示屏模块不同显示亮度与热量产生速率之间的关系，便于后续过程中预测不同时间点时户外显示屏对应的第一显示亮度值，为实现对户外显示屏亮度的调节提供了数据参照。

15、进一步的，所述s3中得到户外显示屏中风机的显示屏内外温差与散热速率之间的关系的方法包括以下步骤：

16、s31、获取数据库内户外显示屏中风机在显示屏内外不同温差下分别对应的散热速率，所述散热速率等于风机在显示屏内外温差不变的情况下单位时间的散热总量与单位时间对应时长的比值；

17、s32、将数据库内户外显示屏中风机在显示屏内外温差为tc对应的散热速率记为rstc，得到第一散热数据对(tc，rstc)；

18、s33、以o1为原点、以显示屏内外温差为x1轴且以散热速率为y1轴构建的第二平面直角坐标系，并在第二平面直角坐标系中分别标记出tc为不同值时的各个污渍堆积量数据对分别相应的坐标点；

19、s34、根据线性回归方程公式对第二平面直角坐标系中的标记点进行拟合，其中，线性回归方程公式为

20、

21、

22、

23、并将拟合结果对应的函数作为户外显示屏中风机的显示屏内外温差与散热速率之间的关系，记为g1(x1)。

24、本发明s3中得到户外显示屏中风机的显示屏内外温差与散热速率之间的关系的过程中，考虑到户外显示屏内外温差不同时，其对应的散热速率也不相同，进而受散热速率的影响，户外显示屏内工作温度的变化情况也不相同。

25、进一步的，所述s4中根据所得变化趋势预测户外显示屏周边环境光的强度在(t1,t2]内变化情况的方法包括以下步骤：

26、s41、通过户外显示屏中设置的光源感应器，获取[tk,t1]内不同时间点时户外显示屏周边环境光的强度，将时间点t4时户外显示屏周边环境光的强度记为hqt4，构建环境光强度数据对(t4，hqt4)，t4∈[tk,t1]；

27、s42、获取历史数据中保存的标准监测日内各个时间点分别对应的户外显示屏周边环境光的强度，标准监测日内的时间点属于[0,24]，在matlab中根据第二预置函数模型y3＝b2*f(x3+b3)+b4且对标准监测日内的各个时间点分别对应的数据对(bc，qbc)进行拟合，将拟合结果对应的函数中b3对应的值记为wb3，μ记为wμ，bc表示标准监测日内的时间点，qbc表示标准监测日内的时间点bc时户外显示屏周边环境光的强度；

28、s43、根据wb3及wμ对第二预置函数模型进行校准，得到校准后的第二预置函数模型y3＝b2*f(x3+wb3)+b4且在matlab中根据校准后第二预置函数模型对t4为不同值时对应的各个环境光强度数据对(t4，hqt4)进行拟合，拟合结果为户外显示屏周边环境光的强度在[tk,t1]内的变化趋势，将拟合结果对应的函数记为u(x3)；

29、s44、预测户外显示屏周边环境光的强度在(t1,t2]内变化情况，将t3∈(t1,t2]时，时间点t3时户外显示屏周边环境光的强度的预测值记为u(t3)；

30、所述s4中得到(t1,t2]内不同时间点对应的第一显示亮度值的方法包括以下步骤：

31、s401、通过数据库中的第一查询表单获取户外显示屏中显示屏运行时产生的未溢散的热量使屏内温度上升的变化量，获取g(x)、g1(x1)及u(t3)；

32、s402、获取当前时间户外显示屏中显示屏模块的工作个数n2，并通过温度传感器分别获取户外显示屏内部温度tct1及外部温度tc1t1，结合第一查询表单获取屏幕外温度为tct1且屏幕内温度为tc1t2时对应的未溢散热量，记为ryt1；

33、s403、得到(t1,t2]内时间点t3对应的第一显示亮度值xl1t3，所述(t1,t2]内不同时间点分别对应的第一显示亮度值相同；

34、获取(t1,t2]内时间点t3对应的第一显示亮度值xl1t3时，采用lstm神经网络模型，在t3时刻，lstm的输入有三个：当前时刻网络的输入值x_t3、上一时刻lstm的输出值h_t3-△t以及上一时刻的单元状态c_t3-△t，

35、其中，x_t3等于(t1,t2]内天气预报中时间点t3对应的温度tt3及第一显示亮度值xl1t3构成的集合，

36、h_t3-△t表示时间t3的上一时刻t3-△t时户外显示屏内温度预测值，

37、c_t3-△t表示(t1,t2]内天气预报中时间点t3对应的散热速率，

38、得到当前时刻lstm的输出值h_t3以及当前时刻的单元状态c_t3，其中，

39、h_t3＝gr1{g(xl1t3)*n2*△t-c_t3，h_t3-△t}+(h_t3-△t)

40、c_t3＝g1(gr1{g(xl1t3)*n2*△t，h_t3-△t}+(h_t3-△t)-x_t3)

41、其中，

42、g(xl1t3)表示户外显示屏中每个显示屏模块显示亮度为xl1t3时的热量产生速率，

43、gr1{g(xl1t3)*n2*△t，h_t3-△t}表示数据库中的第一查询表单内户外显示屏中显示屏运行时产生的未溢散的热量g(xl1t3)*n2*△t使屏内温度h_t3-△t上升的变化量，

44、gr1{g(xl1t3)*n2*△t-c_t3，h_t3-△t}表示数据库中的第一查询表单内户外显示屏中显示屏运行时产生的未溢散的热量g(xl1t3)*n2*△t-c_t3使屏内温度h_t3-△t上升的变化量，

45、当t3＝t1时，h_t1＝tct1，c_t1＝g1(tct1-tc1t1)，

46、得到lstm神经网络模型在t2时刻，lstm的输出值h_t2，并将h_t2与ysz进行比较，

47、当xl1t3对应的h_t2大于等于ysz且xl1t3+ldc对应的h_t2小于ysz时，将xl1t3作为(t1,t2]内时间点t3对应的第一显示亮度值，所述ldc为户外显示屏的亮度调节步长，所述ysz为数据库中预制的户外显示屏标准工作温度上限值。

48、本发明s4中得到(t1,t2]内不同时间点对应的第一显示亮度值的过程中，结合户外显示屏中各个因素(第一查询表单、g(x)、g1(x1)及u(t3))对工作温度的影响，通过lstm神经网络模型对一段时间内户外显示屏的工作温度变化情况进行预测，准确得到户外显示屏的第一显示亮度值，为后续步骤中对各个时间点时户外显示屏亮度的调节提供了数据基础。

49、进一步的，所述s5中得到(t1,t2]内不同时间点对应的第二显示亮度值时，获取户外显示屏周边环境光的强度在(t1,t2]内变化情况的预测结果，得到时间点t3时对应的户外显示屏周边环境光的强度的预测值u(t3)，

50、获取数据库中第二预设表单中不同户外显示屏周边环境光强度对应的户外显示屏亮度，第二预设表单中每个户外显示屏周边环境光强度对应一个显示亮度值，

51、获取第二预设表单中u(t3)对应的显示亮度值，记为(t1,t2]内时间点t3对应的第二显示亮度值xl2t3。

52、进一步的，所述s6中得到户外显示屏在(t1,t2]内不同时间点对应的运行显示亮度值的过程中，获取获取(t1,t2]内不同时间点分别对应的第一显示亮度值及第二显示亮度值，将时间点t3对应的户外显示屏的运行显示亮度值记为ylt3，所述ylt3＝min{xl1t3，xl2t3}，其中，xl1t3表示时间点t3对应的第一显示亮度值，xl2t3表示时间点t3对应的第二显示亮度值，

53、在对户外显示屏的亮度进行调节管控时，在时间点t3时控制户外显示屏的亮度为ylt3，

54、在对户外显示屏的亮度进行调节管控时，户外显示屏在(t1,t2]内不同时间点对应的运行显示亮度值每隔第一单位时间校准一次，所述第一单位时间为数据库中预置的常数。

55、一种基于物联网的智能设备监管系统，所述系统包括以下模块：

56、信息获取模块，所述信息获取模块将当前正在运行的户外显示屏的开启时间记为tk，将当前时间记为t1，获取户外显示屏本次运行时长的预设值t2-tk，通过天气预报获取(t1,t2]时间段内不同时间点分别对应的温度，将天气预报中时间点t3对应的温度记为tt3且t3∈(t1,t2]，(t1,t2]表示大于t1且小于等于t2的时间点；

57、亮度分析模块，所述亮度分析模块通过数据库获取户外显示屏中一个显示屏模块在不同显示亮度情况下单位时间内产生热量，得到户外显示屏中每个显示屏模块不同显示亮度与热量产生速率之间的关系，所述户外显示屏包括n个规格相同的显示屏模块；

58、散热信息分析模块，所述散热信息分析模块通过数据库中的第一查询表单获取户外显示屏中显示屏运行时产生的未溢散的热量使屏内温度上升的变化量，通过数据库获取户外显示屏中风机在显示屏内外不同温差下分别对应的散热速率，得到户外显示屏中风机的显示屏内外温差与散热速率之间的关系；

59、第一显示亮度预测模块，所述第一显示亮度预测模块通过户外显示屏中设置的光源感应器，获取户外显示屏周边环境光的强度在[tk,t1]内的变化趋势，并根据所得变化趋势预测户外显示屏周边环境光的强度在(t1,t2]内变化情况，结合数据库中预制的户外显示屏标准工作温度上限值，得到(t1,t2]内不同时间点对应的第一显示亮度值；

60、第二显示亮度预测模块，所述第二显示亮度预测模块结合数据库中不同户外显示屏周边环境光的强度分别对应的最佳显示亮度值，得到(t1,t2]内不同时间点对应的第二显示亮度值；

61、亮度管控模块，所述亮度管控模块获取(t1,t2]内不同时间点分别对应的第一显示亮度值及第二显示亮度值，得到户外显示屏在(t1,t2]内不同时间点对应的运行显示亮度值，并对户外显示屏的亮度进行调节管控。

62、进一步的，所述亮度管控模块中得到户外显示屏在(t1,t2]内不同时间点对应的运行显示亮度值的过程中，获取获取(t1,t2]内不同时间点分别对应的第一显示亮度值及第二显示亮度值，将时间点t3对应的户外显示屏的运行显示亮度值记为ylt3，所述ylt3＝min{xl1t3，xl2t3}，其中，xl1t3表示时间点t3对应的第一显示亮度值，xl2t3表示时间点t3对应的第二显示亮度值；在对户外显示屏的亮度进行调节管控时，在时间点t3时控制户外显示屏的亮度为ylt3；在对户外显示屏的亮度进行调节管控时，户外显示屏在(t1,t2]内不同时间点对应的运行显示亮度值每隔第一单位时间校准一次，所述第一单位时间为数据库中预置的常数。

63、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明不仅通过云平台对传感器实时获取的户外显示屏的工作温度数值进行监测，还提前对户外显示屏的工作温度进行预测，并分析户外显示屏不同亮度对工作温度的影响，进而实时对户外显示屏的工作亮度进行调节，实现了对户外显示屏亮度及温度的有效管控。