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专利号: 2024105655179
申请人: 中山市名迪电器有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能家电用户行为感知和控制系统,包括多模态传感器模块、数据处理与管理模块、用户行为感知模块、家电调度与控制模块、系统运行监测与维护模块、多模态交互模块,其特征在于:所述多模态传感器模块用于整合多种传感器,包括触觉传感器、声音传感器、图像传感器和环境传感器,以实时采集用户的各种行为数据,所述数据处理与管理模块包括数据预处理单元和数据整合与管理单元,所述数据预处理单元用于对传感器采集到的原始数据进行滤波、降噪和校正处理,确保数据的准确性与可靠性,所述数据整合与管理单元用于实时整合和管理处理后的数据,包括数据存储与高效检索功能,所述用户行为感知模块提出基于神经网络的智能感知算法,用于对用户的复合行为模式进行识别与分析,实现对用户行为的深度理解和预测,所述家电调度与控制模块包括家电自适应控制单元和远程控制接口单元,所述家电自适应控制单元提出基于模糊推理的自适应控制算法,用于适应用户的行为模式并应对实时用户需求的变化,以提升智能家电的灵活性和适应性,所述远程控制接口单元用于建立用户与系统的远程通信通道,使得用户能够远程控制智能家电,实现用户对系统的远程监控与操作,所述系统运行监测与维护模块用于监测智能家电用户行为感知和控制系统的运行状态,检测潜在的故障并对故障问题进行维护,以确保系统的稳定运行,所述多模态交互模块用于提供语音交互界面和图形交互界面,以实现系统与用户之间的高效交互。

2.根据权利要求1所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于:所述多模态传感器模块通过整合触觉传感器、声音传感器、图像传感器以及环境传感器,实现全方位的用户行为数据采集,通过后续模块对采集到的多模态数据的综合分析,确保系统对用户行为和环境变化高效且准确的感知。

3.根据权利要求1所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于:所述数据处理与管理模块包括数据预处理单元,所述数据预处理单元通过滤波、降噪和校正技术,对传感器采集到的原始数据进行优化处理,以确保数据的准确性和一致性。

4.根据权利要求1所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于:所述数据处理与管理模块包括数据整合与管理单元,负责实时整合和管理处理后的数据,通过对经过数据预处理的信息进行整合,构建一个全面且一致的数据集,确保系统能够快速响应用户行为变化,同时协调和整合多源数据,以实现系统内部各模块的协同工作。

5.根据权利要求1所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于:所述用户行为感知模块提出基于神经网络的智能感知算法,通过对动作、语音、图像多模态数据进行综合分析和学习,从而实现高度智能化的用户行为感知,通过迭代不断优化神经网络模型,确保系统对用户行为的准确理解和预测。

6.根据权利要求5所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于,首先,对经过预处理后的多模态数据集进行特征选择,特征选择的平均类间距离计算的具体公式表示为:其中, 表示为特征选择的平均类间距离,表示为特征的索引, 表示为经过预处理整合操作后的触觉与声音模态的用户行为类型的索引, 表示为经过预处理整合操作后的图像模态的用户行为类型的索引,表示为与 类型有关的用户行为样本数据索引,表示为与 类型有关的用户行为样本数据索引, 表示与 类型有关的用户行为样本数据总量, 表示与 类型有关的用户行为样本数据总量, 与 分别表示与类型和 类型有关的特征选择的方差,表示为平滑参数, 与 分别表示为类型和 类型在特征 上的期望值,构建前馈神经网络模型,包括输入层、隐藏层和输出层,采用监督学习方式,使用误差反向传播算法进行训练,通过梯度下降调整网络权重,前馈神经网络的输入层到隐藏层的具体公式表示为:其中, 表示为前馈神经网络隐藏层神经元 的输出信息,表示为前馈神经网络隐藏层神经元层数索引,表示为前馈神经网络输入层神经元层数索引, 表示为前馈神经网络输入层神经元层数, 表示为输入层神经元 到隐藏层神经元 的连接权重, 表示为输入层神经元 的输入信息, 表示为Sigmoid激活函数,前馈神经网络的隐藏层到输出层的具体公式表示为:其中, 表示为输出层神经元 的输出信息, 表示为前馈神经网络输出层神经元层数索引, 表示为前馈神经网络隐藏层神经元层数, 表示为输出层神经元 与隐藏层神经元 之间的权重系数,前馈神经网络权重调整具体计算公式表示为:其中, 表示在 次迭代中更新的权重系数,表示前馈神经网络模型

学习率, 表示动量因子, 表示实际输出与目标输出之间的差异值,  表示在 次迭代中更新的权重系数,综合而言,前馈神经网络利用反向传播机制使得模型能够从传感器事件中选择具体的活动特征数据作为输入,能够提高算法的鲁棒性与高效性,使得前馈神经网络模型对训练数据中的错误具有免疫力,此外,通过选择适当的特征子数据集,该算法提高了人类活动识别的准确性,确保系统能够在不同用户和环境下更精准地感知用户行为。

7.根据权利要求1所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于:所述家电调度与控制模块包括家电自适应控制单元,所述家电自适应控制单元提出基于模糊推理的自适应控制算法,通过对模糊推理模型的构建,根据用户行为模式智能地调度和控制家电设备的工作状态,以适应用户行为模式和环境变化,确保系统能够灵活地应用于具有多样化和复杂性的场景,提供个性化的家电控制体验。

8.根据权利要求7所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于,构建自适应神经模糊推理模型的模糊规则具体表示为:

其中, 表示为自适应神经模糊推理模型中的第 条模糊规则,表示为模糊规则的索引, 表示为经过预处理整合操作后的触觉与声音模态的用户行为类型的多模态数据, 表示为经过预处理整合操作后的图像模态的用户行为类型的多模态数据, 表示为模糊集合 中的隶属度函数, 表示为模糊集合 中的隶属度函数, 与分别代表输入 和 对应于规则 中的模糊集的隶属度, 表示为模糊规则 的输出变量, 表示为与规则 相关的权重系数, 表示为规则 的输出函数,模糊规则权重参数具体计算公式表示为:其中,表示为自适应神经模糊推理模型中的模糊规则集合,通过对与每条模糊规则相关权重系数进行归一化处理确保每条规则在综合贡献中的均衡,对所有规则的输出进行加权求和,得到模型的最终输出,自适应神经模糊推理模型的输出函数表示为:其中, 表示为与模糊规则 相关的调节系数,最后,通过改进的自适应粒子群优化算法,加速自适应神经模糊推理模型学习过程,避免陷入局部优化,提高全局搜索能力,适应性函数的具体计算公式表示为:其中, 表示为适应性函数,用于度量自适应神经模糊推理模型输出信息 与模型自适应调整后实际反馈信息 之间的均方根差异,表示自适应神经模糊推理模型的迭代次数索引, 示自适应神经模糊推理模型的最大迭代次数,综合而言,基于模糊推理的自适应控制算法具有对环境变量和用户行为模式的灵活适应,通过不断学习和优化构建的自适应神经模糊推理模型,使得系统在多样化的智能家居环境中能够自适应地调整家电设备,提高了智能家电用户行为感知和控制系统的智能性和适应性,为用户提供更为智能化和个性化的家居体验。

9.根据权利要求1所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于:所述家电调度与控制模块包括远程控制接口单元,所述远程控制接口单元通过构建远程通信通道,实现用户对智能家电的远程控制,通过安全可靠的通信协议,确保用户能够高效地远程控制家电设备,提升系统的便捷性和灵活性。

10.根据权利要求1所述的一种智能家电用户行为感知和控制系统,其特征在于:所述系统运行监测与维护模块通过监测系统的运行状态,检测潜在的故障和异常情况,并进行相应的维护操作,确保系统稳定运行,提高系统的可靠性和维护效率。