智能家居中數(shù)據(jù)融合方法研究

蔡碧麗

摘要：智能家居中，單傳感器監(jiān)測(cè)有一定的局限性，甚至誤判。該文提出了，先基于遞推估計(jì)方法對(duì)單類傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，提高終端數(shù)據(jù)的可靠性，并結(jié)合模糊邏輯綜合評(píng)判多傳感器的信息，得到準(zhǔn)確有效的預(yù)警結(jié)果，克服了單傳感器的局限性，提高了監(jiān)測(cè)的可信度。

關(guān)鍵詞：智能家居；數(shù)據(jù)融合；遞推估計(jì)；模糊邏輯

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）18-0189-02

1概述

物聯(lián)網(wǎng)最終目的是實(shí)現(xiàn)信息的共享，傳感信息的獲取和傳輸與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系在一起，傳感信息的獲取是數(shù)據(jù)融合的前提，傳感器的多樣化和監(jiān)測(cè)對(duì)象的多樣化決定了采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以減少信息使得數(shù)據(jù)的發(fā)布和共享的難度降低。21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，隨著通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能家居慢慢稱為未來(lái)家居生活的方向。與傳統(tǒng)家居相比，智能家居給用戶提供這么多便利，最重要的一點(diǎn)安全不容忽視。家居如果發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，用戶和110可以第一時(shí)間知道，并及時(shí)采取行動(dòng)以免危險(xiǎn)發(fā)生，現(xiàn)在家居中的報(bào)警系統(tǒng)主要是防盜報(bào)警和煤氣檢測(cè)報(bào)警。一旦發(fā)現(xiàn)這些有害氣體的濃度超標(biāo)時(shí)，能及時(shí)檢測(cè)出來(lái)，并及時(shí)通知主人，很多災(zāi)難是可以避免的，更不會(huì)導(dǎo)致家庭的破裂，保證家人和財(cái)產(chǎn)安全。在智能家居控制系統(tǒng)中，要把安全系統(tǒng)作為重中之重，沒(méi)有安全一切都免談。

因此，對(duì)于智能家居環(huán)境監(jiān)測(cè)是十分有必要的。然而，一方面，家居環(huán)境較為復(fù)雜，影響被測(cè)量對(duì)象的因素較多，對(duì)傳感器的精確、可靠測(cè)量提出了更高的要求；另一方面，傳統(tǒng)的檢測(cè)中，傳感器都相對(duì)獨(dú)立工作，僅能監(jiān)測(cè)各自的范圍，單個(gè)傳感器只能從某個(gè)側(cè)面反映家庭的環(huán)境狀況，會(huì)有一定的局限性和不確定性。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了，先基于遞推估計(jì)方法對(duì)單類傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，提高終端數(shù)據(jù)的可靠性，并結(jié)合模糊邏輯綜合評(píng)判多傳感器的信息，得到準(zhǔn)確有效的預(yù)警結(jié)果，克服了單傳感器的局限性，這樣的可以從不同程度反映監(jiān)測(cè)目標(biāo)的各個(gè)方面，降低檢測(cè)對(duì)象的不確定性，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度可信度。

2遞推估計(jì)融合方法

智能家居中，多傳感器組部署在多方位，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)。那么，傳感器的精確、實(shí)時(shí)、可靠測(cè)量，對(duì)于智能家居中預(yù)（報(bào)）警狀態(tài)的準(zhǔn)確性、真實(shí)性和可靠性具有重要意義，是智能家居系統(tǒng)控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)。而家居環(huán)境較為復(fù)雜，影響被測(cè)量對(duì)象的因素較多，對(duì)傳感器的精確、可靠測(cè)量提出了更高的要求。下面，先介紹在測(cè)量批量數(shù)據(jù)中，剔除疏失誤差，從而獲得一致性被測(cè)數(shù)據(jù)的遞推估計(jì)算法。

2.1算法的基本思想

一般地，等精度的傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，服從正態(tài)分布。遞推估計(jì)的原理：

在遞推估計(jì)中，每一次的新測(cè)量值，可以對(duì)原有的估計(jì)值進(jìn)行一次修正，得到新的估計(jì)值，依次進(jìn)行遞推計(jì)算，直至所有測(cè)量數(shù)據(jù)均參與了整個(gè)估計(jì)過(guò)程。其算法較為簡(jiǎn)單，計(jì)算量不大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可用于提高測(cè)量準(zhǔn)確度，在工程實(shí)際中應(yīng)用較廣。

3模糊理論與多傳感器數(shù)據(jù)融合

單類傳感器的精確實(shí)時(shí)，是實(shí)現(xiàn)智能家居正確預(yù)警的重要基礎(chǔ)。然而，其也存在著一定的局限性和不確定性。且多傳感器的部署必然是智能家居的常態(tài)。如何高效、有效的利用多傳感器的大量信息，也是值得研究的問(wèn)題。本文采用具有描述不確定性的模糊理論，對(duì)多傳感器信息進(jìn)行融合。通過(guò)模糊綜合評(píng)判，對(duì)多傳感器信息進(jìn)行融合，提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的可信度。進(jìn)行模糊綜合評(píng)判關(guān)鍵在于模糊控制器的設(shè)計(jì)。

1）隸屬函數(shù)的設(shè)計(jì)

本文假設(shè)智能家居中部署了溫度和CO傳感器組與多方位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將它們作為模糊控制器的輸入。同時(shí)，設(shè)定環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果分為3個(gè)等級(jí)。具體設(shè)計(jì)如下所示：

2）If-then規(guī)則庫(kù)規(guī)則庫(kù)如表1所示。

3）解模糊

解模糊最經(jīng)常使用的方法是質(zhì)心法，其代數(shù)表示式如下所示。

4仿真結(jié)果與分析

本文對(duì)雙傳感器組部署于多方位的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行模擬仿真。仿真數(shù)據(jù)和結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，實(shí)際的預(yù)警結(jié)果與預(yù)期的預(yù)警結(jié)果一直，正確率達(dá)到100%。從中，我們可以發(fā)現(xiàn)，如果依據(jù)單類傳感器做出預(yù)警狀態(tài)的結(jié)果，很可能就出現(xiàn)判斷失誤，延誤時(shí)機(jī)，如第12組和第14組數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)本文提出的數(shù)據(jù)融合算法，綜合評(píng)判多類傳感器數(shù)據(jù)，有效的提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率，提高了監(jiān)測(cè)的可信度。

5結(jié)論

智能家居的安全性問(wèn)題，一直是其工程部署的重要關(guān)鍵問(wèn)題。精確、實(shí)時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效、高校監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。本文提出的，先基于遞推估計(jì)方法對(duì)單類傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，提高終端數(shù)據(jù)的可靠性，并結(jié)合模糊邏輯綜合評(píng)判多傳感器的信息，得到準(zhǔn)確有效的預(yù)警結(jié)果，克服了單傳感器的局限性，提高了監(jiān)測(cè)的可信度。然而，我們依然看到有部分情況我們無(wú)法做出更細(xì)致的預(yù)警，特別時(shí)處于無(wú)火-陰燃，陰燃-明火臨界狀態(tài)，這也是接下來(lái)我們值得繼續(xù)研究改進(jìn)的地方。endprint