CN103954013A - 一种除湿机智能控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种除湿机智能控制装置及其控制方法；控制装置，包括控制单元、温湿度采集单元、图像采集单元、GSM调制解调单元、手机、射频接收单元和遥控器；控制方法包括状态初始化、循环采集室内当前湿度值、发送打开、关闭除湿机指令、执行打开除湿机或关闭除湿机操作等步骤；其有益效果是：能够实现对除湿机的远程自动控制，能够通过短信对现场图像进行采集，并将采集到的实时图像以彩信形式发送至管理员手机；能够通过短信设置或取消管理员手机号码；能够通过遥控器对除湿机进行控制；根据室内湿度自动控制除湿机启动、关闭，超出阈值时，自动打开、关闭除湿机，并发送报警短信至用户手机。

Description

一种除湿机智能控制装置及其控制方法

技术领域

本发明属于除湿系统自动控制技术领域，涉及一种除湿机智能控制装置及其控制方法。

背景技术

目前，海边城市等潮湿环境或对湿度有特殊要求的实验室，大多采用除湿机进行室内湿度调节。为保证室内湿度要求，家庭住所或实验室中即便无人，也大多会长期运行除湿机，而实际大部分时间除湿机处于待机状态，因而造成大量电能浪费。据统计，待机功耗一般为其开机功率的10%左右。若室内长期无人，还会增加引发电气火灾的风险，电气火灾常常伴随着重大经济损失，并对人身安全造成严重威胁。现有常见除湿机大多具有自动调节室内湿度功能，但并未解决除湿机长期带电造成的电能浪费等问题，不能远程查询室内温湿度，远程启动、关闭除湿机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能远程启动、关闭除湿机并监测除湿机运行状态的除湿机智能控制装置及其控制方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种除湿机智能控制装置，包括控制单元、温湿度采集单元、图像采集单元、GSM调制解调单元、手机、射频接收单元和遥控器；

所述手机通过GSM无线网络与所述GSM调制解调单元无线连接；所述GSM调制解调单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述遥控器通过315M射频网与所述射频接收单元无线连接；所述射频接收单元的输出端接所述控制单元的相应输入端； 

所述温湿度采集单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述图像采集单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述控制单元的控制输出端接除湿机CS的电源端。

所述GSM调制解调单元包括GSM调制解调器U2、SIM卡U3、GSM天线E1、三极管Q1、电阻R6-R11和电容C3；

所述天线E1的信号收发端通过GSM无线网络与所述手机无线连接；所述GSM调制解调器U2的天线接口ANT接所述天线E1的接线端；

所述三极管Q1的集电极接所述GSM调制解调器U2的43脚；所述三极管Q1的发射极接地；

所述电阻R10与电阻R11串联后接在所述三极管Q1的基极与地之间；

所述GSM调制解调器U2的19脚和所述SIM卡U3的电源端1脚分别经所述电容C3接地；

所述SIM卡U3的复位端2脚经所述电阻R8接所述GSM调制解调器U2的25脚；所述SIM卡U3的时钟端3脚经所述电阻R7接所述GSM调制解调器U2的23脚；所述SIM卡U3的4脚接地；   

所述电阻R6接在所述SIM卡U3的I/O端6脚与所述GSM调制解调器U2的21脚之间；所述电阻R9所述GSM调制解调器U2的19脚与21脚之间；

所述GSM调制解调器U2的电源端接+4.2V直流电源；所述GSM调制解调器U2的接地端接地。

所述图像采集单元包括485摄像机U6、RS485驱动模块U5和电阻R3；

所述485摄像机U6的1脚接+5V直流电源；所述485摄像机U6的2脚接所述RS485驱动模块U5的6脚；所述485摄像机U6的3脚接所述RS485驱动模块U5的7脚；所述485摄像机U6的4脚接地；

所述电阻R3接在所述RS485驱动模块U5的6脚与7脚之间；

所述RS485驱动模块U5的8脚接+3.3V直流电源；所述RS485驱动模块U5的5脚接地。

所述射频接收单元包括315射频接收模块U4与315射频接收天线E2；

所述315射频接收天线E2的信号收发端通过315M射频网与所述遥控器无线连接；

所述315射频接收模块U4的天线接口接所述315射频接收天线E2的接线端；所述315射频接收模块U4的电源端1脚接+3.3V直流电源；所述315射频接收模块U4的4脚接地。

所述温湿度采集单元包括温湿度传感器U7和电阻R4；所述温湿度传感器U7的1脚接+3.3V直流电源；所述温湿度传感器U7的2脚经所述电阻R4接+3.3V直流电源；所述温湿度传感器U7的3脚接地。

所述控制单元包括单片机U1、继电器J1、二极管D1、三极管Q2、电阻R5、晶振X1和电容C1-C2；

所述单片机U1的8脚接所述电阻R10与电阻R11的节点；所述单片机U1的异步串行发送端42脚接所述GSM调制解调器U2的异步串行接收端40脚；所述单片机U1的异步串行接收端43脚接所述GSM调制解调器U2的异步串行发送端42脚；所述单片机U1的26脚分别接所述RS485驱动模块U5的2脚和3脚；所述单片机U1的异步串行输入端17脚接所述RS485驱动模块U5的1脚；所述单片机U1的异步串行输出端16脚接所述RS485驱动模块U5的4脚；所述单片机U1的9脚接所述温湿度传感器U7的2脚；所述单片机U1的27脚分别接所述315射频接收模块U4的2脚和3脚；所述单片机U1的61脚经所述电阻R5接所述三极管Q2的基极；

所述继电器J1的线圈与所述二极管D1并联后接在所述三极管Q2的集电极与+12V直流电源之间；所述三极管Q2的发射极接地；

所述继电器J1的动臂J1-1接交流220V电源的火线L；所述继电器J1的常闭静触点J1-2悬空；所述继电器J1的常开静触点J1-3依次经除湿机CS的火线电源端L1、除湿机CS的零线电源端N1接交流220V电源的零线N；

所述电容C1接在所述单片机U1的晶振输入端5脚与地之间；所述电容C2接在所述单片机U1的晶振输出端6脚与地之间；所述晶振X1接在所述单片机U1的晶振输入端5脚与晶振输出端6脚之间。

所述GSM调制解调器U2的型号为SIM300S；所述SIM卡U3为移动或联通SIM卡；所述GSM天线E1的型号为900/1800MHz；所述三极管Q1的型号为9013；所述485摄像机U6的型号为ZM460；所述RS485驱动模块U5的型号为MAX3485ESA；所述315射频接收模块U4的型号为KST-315；所述315射频接收天线E2的型号为315MHz；所述温湿度传感器U7的型号为AMS2301；所述单片机U1的型号为STM32F103RC；所述继电器J1的型号为SRD-12VDC-SL-C；所述二极管D1的型号为1N4008；所述三极管Q2的型号为9013；所述晶振X1的型号为12MHz。

利用一种除湿机智能控制装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）除湿机控制器上电，单片机对输入输出端口、串行口进行初始化。继电器初始化为关闭状态。

（2）  单片机发送启动信号启动GSM调制解调器SIM300S，并通过AT指令进行初始化配置。

（3）  单片机进入主循环，循环采集室内当前湿度值，以及判断是否收到短信命令或者无线遥控命令。

（4）  单片机采集到室内湿度值以后，判断当前湿度是否在预设阈值范围之内。若高于预设阈值上限，单片机自动发送打开除湿机指令，进行除湿；若低于预设阈值下限，单片机自动发送关闭除湿机指令，停止除湿。

（5）单片机若判断收到短信指令，则对指令进行解析。若所收指令格式正确，且指令为设置指令，则单片机根据指令对控制器进行管理员号码、湿度阈值等设置操作；若指令为查询指令，则单片机查询当前除湿机工作状态并采集图像发送彩信至管理员；若指令为控制命令，则单片机执行打开除湿机或关闭除湿机操作。

（6）单片机若判断接收到无线遥控指令，则对指令进行解析，若指令正确，且为打开除湿机指令，则单片机执行打开除湿机操作；若指令为关闭除湿机指令，则单片机执行关闭除湿机操作。

（7）若未检测到任何指令，则单片机继续循环执行步骤（3）——（6）。

本发明的有益效果是：能够实现对除湿机的远程控制，通过短信可以远程启动、关闭除湿机，并返回短信提示；能够通过短信对现场图像进行采集，并将采集到的实时图像以彩信形式发送至管理员手机； 能够通过短信设置或取消管理员手机号码；能够通过遥控器对除湿机进行控制，控制距离为室内20m内；根据室内湿度自动控制除湿机启动、关闭，超出阈值时，自动打开、关闭除湿机，并发送报警短信至用户手机；能够通过短信设置湿度阈值，并将其存储在EEPROM中。

附图说明

图1为本发明除湿机智能控制装置的原理框图。

图2为本发明除湿机智能控制装置的电路原理图。

图3为本发明控制方法的流程图。

具体实施方式

由图1-3所示的实施例可知，本实施例的除湿机智能控制装置包括控制单元、温湿度采集单元、图像采集单元、GSM调制解调单元、手机、射频接收单元和遥控器；

所述手机通过GSM无线网络与所述GSM调制解调单元无线连接；所述GSM调制解调单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述遥控器通过315M射频网与所述射频接收单元无线连接；所述射频接收单元的输出端接所述控制单元的相应输入端； 

所述温湿度采集单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述图像采集单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述控制单元的控制输出端接除湿机CS的电源端。

所述GSM调制解调单元包括GSM调制解调器U2、SIM卡U3、GSM天线E1、三极管Q1、电阻R6-R11和电容C3；

所述天线E1的信号收发端通过GSM无线网络与所述手机无线连接；所述GSM调制解调器U2的天线接口ANT接所述天线E1的接线端；

电阻R10、电阻R11与三极管Q1构成GSM调制解调器U2的启动电路；

所述三极管Q1的集电极接所述GSM调制解调器U2的43脚；所述三极管Q1的发射极接地；

所述电阻R10与电阻R11串联后接在所述三极管Q1的基极与地之间；

所述GSM调制解调器U2的19脚和所述SIM卡U3的电源端1脚分别经所述电容C3接地；

所述SIM卡U3的复位端2脚经所述电阻R8接所述GSM调制解调器U2的25脚；所述SIM卡U3的时钟端3脚经所述电阻R7接所述GSM调制解调器U2的23脚；所述SIM卡U3的4脚接地；   

所述电阻R6接在所述SIM卡U3的I/O端6脚与所述GSM调制解调器U2的21脚之间；所述电阻R9所述GSM调制解调器U2的19脚与21脚之间；

所述GSM调制解调器U2的电源端接+4.2V直流电源；所述GSM调制解调器U2的接地端接地。

所述图像采集单元包括485摄像机U6、RS485驱动模块U5和电阻R3；

所述485摄像机U6的1脚接+5V直流电源；所述485摄像机U6的2脚接所述RS485驱动模块U5的6脚；所述485摄像机U6的3脚接所述RS485驱动模块U5的7脚；所述485摄像机U6的4脚接地；

所述电阻R3接在所述RS485驱动模块U5的6脚与7脚之间；

所述RS485驱动模块U5的8脚接+3.3V直流电源；所述RS485驱动模块U5的5脚接地。

所述射频接收单元包括315射频接收模块U4与315射频接收天线E2；

所述315射频接收天线E2的信号收发端通过315M射频网与所述遥控器无线连接；

所述315射频接收模块U4的天线接口接所述315射频接收天线E2的接线端；所述315射频接收模块U4的电源端1脚接+3.3V直流电源；所述315射频接收模块U4的4脚接地。

所述温湿度采集单元包括温湿度传感器U7和电阻R4；所述温湿度传感器U7的1脚接+3.3V直流电源；所述温湿度传感器U7的2脚经所述电阻R4接+3.3V直流电源；所述温湿度传感器U7的3脚接地。

所述控制单元包括单片机U1、继电器J1、二极管D1、三极管Q2、电阻R5、晶振X1和电容C1-C2；

所述单片机U1的8脚接所述电阻R10与电阻R11的节点；所述单片机U1的异步串行发送端42脚接所述GSM调制解调器U2的异步串行接收端40脚；所述单片机U1的异步串行接收端43脚接所述GSM调制解调器U2的异步串行发送端42脚；所述单片机U1的26脚分别接所述RS485驱动模块U5的2脚和3脚；所述单片机U1的异步串行输入端17脚接所述RS485驱动模块U5的1脚；所述单片机U1的异步串行输出端16脚接所述RS485驱动模块U5的4脚；所述单片机U1的9脚接所述温湿度传感器U7的2脚；所述单片机U1的27脚分别接所述315射频接收模块U4的2脚和3脚；所述单片机U1的61脚接所述三极管Q2的基极；

所述继电器J1的线圈与所述二极管D1并联后接在所述三极管Q2的集电极与+12V直流电源之间；所述三极管Q2的发射极接地；  

所述电阻R5、三极管Q2、二极管D1构成继电器J1的驱动电路。

所述继电器J1的动臂J1-1接交流220V电源的火线L；所述继电器J1的常闭静触点J1-2悬空；所述继电器J1的常开静触点J1-3依次经除湿机CS的火线电源端L1、除湿机CS的零线电源端N1接交流220V电源的零线N；

所述电容C1接在所述单片机U1的晶振输入端5脚与地之间；所述电容C2接在所述单片机U1的晶振输出端6脚与地之间；所述晶振X1接在所述单片机U1的晶振输入端5脚与晶振输出端6脚之间。

所述GSM调制解调器U2的型号为SIM300S；所述SIM卡U3为移动或联通SIM卡；所述GSM天线E1的型号为900/1800MHz；所述三极管Q1的型号为9013；所述485摄像机U6的型号为ZM460；所述RS485驱动模块U5的型号为MAX3485ESA；所述315射频接收模块U4的型号为KST-315；所述315射频接收天线E2的型号为315MHz；所述温湿度传感器U7的型号为AMS2301；所述单片机U1的型号为STM32F103RC；所述继电器J1的型号为SRD-12VDC-SL-C；所述二极管D1的型号为1N4008；所述三极管Q2的型号为9013；所述晶振X1的型号为12MHz。

    本实施例的控制方法包括如下步骤：

（1）除湿机控制器上电，单片机对输入输出端口、串行口进行初始化。继电器初始化为关闭状态。

（2）  单片机发送启动信号启动GSM调制解调器SIM300S，并通过AT指令进行初始化配置。

（3）  单片机进入主循环，循环采集室内当前湿度值，以及判断是否收到短信命令或者无线遥控命令。

（4）  单片机采集到室内湿度值以后，判断当前湿度是否在预设阈值范围之内。若高于预设阈值上限，单片机自动发送打开除湿机指令，进行除湿；若低于预设阈值下限，单片机自动发送关闭除湿机指令，停止除湿。

（5）单片机若判断收到短信指令，则对指令进行解析。若所收指令格式正确，且指令为设置指令，则单片机根据指令对控制器进行管理员号码、湿度阈值等设置操作；若指令为查询指令，则单片机查询当前除湿机工作状态并采集图像发送彩信至管理员；若指令为控制命令，则单片机执行打开除湿机或关闭除湿机操作。

（6）单片机若判断接收到无线遥控指令，则对指令进行解析，若指令正确，且为打开除湿机指令，则单片机执行打开除湿机操作；若指令为关闭除湿机指令，则单片机执行关闭除湿机操作。

（7）若未检测到任何指令，则单片机继续循环执行步骤（3）——（6）。

    为保证安全可靠，控制单元输出端的负载容量值取除湿机功率的2-3倍。温湿度传感器湿度分辨率为0.1%RH，温度分辨率为0.1℃。受彩信大小限制，485摄像机U6像素设置为320 X 240。电阻R4取5.1K。

本发明的工作过程如下：启动除湿机控制系统后，单片机U1进行初始化并启动GSM调制解调器U2，单片机U1实时循环检测室内当前湿度值以及是否收到短信命令或无线遥控器命令。单片机采集到室内湿度值以后，判断当前湿度是否在预设阈值范围之内。若高于预设阈值上限，单片机自动发送打开除湿机指令，进行除湿；若低于预设阈值下限，单片机自动发送关闭除湿机指令，停止除湿。单片机若判断收到短信指令，则对指令进行解析。若所收指令格式正确，且指令为设置指令，则单片机根据指令对控制器进行管理员号码、湿度阈值等设置操作；若指令为查询指令，则单片机查询当前除湿机工作状态并采集图像发送彩信至管理员；若指令为控制命令，则单片机执行打开除湿机或关闭除湿机操作。若接收到无线遥控器命令，单片机U1对命令进行解析，若命令正确，除湿机控制器根据命令内容执行开/关除湿机操作。单片机若判断接收到无线遥控指令，则对指令进行解析，若指令正确，且为打开除湿机指令，则单片机执行打开除湿机操作；若指令为关闭除湿机指令，则单片机执行关闭除湿机操作。

Claims (8)

1.一种除湿机智能控制装置，其特征在于：包括控制单元、温湿度采集单元、图像采集单元、GSM调制解调单元、手机、射频接收单元和遥控器；

所述手机通过GSM无线网络与所述GSM调制解调单元无线连接；所述GSM调制解调单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述遥控器通过315M射频网与所述射频接收单元无线连接；所述射频接收单元的输出端接所述控制单元的相应输入端； 

所述温湿度采集单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述图像采集单元与所述控制单元的相应端口双向连接；

所述控制单元的控制输出端接除湿机CS的电源端。

2.根据权利要求1所述的一种除湿机智能控制装置，其特征在于：所述GSM调制解调单元包括GSM调制解调器U2、SIM卡U3、GSM天线E1、三极管Q1、电阻R6-R11和电容C3；

所述天线E1的信号收发端通过GSM无线网络与所述手机无线连接；所述GSM调制解调器U2的天线接口ANT接所述天线E1的接线端；

所述三极管Q1的集电极接所述GSM调制解调器U2的43脚；所述三极管Q1的发射极接地；

所述电阻R10与电阻R11串联后接在所述三极管Q1的基极与地之间；

所述GSM调制解调器U2的19脚和所述SIM卡U3的电源端1脚分别经所述电容C3接地；

所述SIM卡U3的复位端2脚经所述电阻R8接所述GSM调制解调器U2的25脚；所述SIM卡U3的时钟端3脚经所述电阻R7接所述GSM调制解调器U2的23脚；所述SIM卡U3的4脚接地；   

所述电阻R6接在所述SIM卡U3的I/O端6脚与所述GSM调制解调器U2的21脚之间；所述电阻R9所述GSM调制解调器U2的19脚与21脚之间；

所述GSM调制解调器U2的电源端接+4.2V直流电源；所述GSM调制解调器U2的接地端接地。

3.根据权利要求2所述的一种除湿机智能控制装置，其特征在于：所述图像采集单元包括485摄像机U6、RS485驱动模块U5和电阻R3；

所述485摄像机U6的1脚接+5V直流电源；所述485摄像机U6的2脚接所述RS485驱动模块U5的6脚；所述485摄像机U6的3脚接所述RS485驱动模块U5的7脚；所述485摄像机U6的4脚接地；

所述电阻R3接在所述RS485驱动模块U5的6脚与7脚之间；

所述RS485驱动模块U5的8脚接+3.3V直流电源；所述RS485驱动模块U5的5脚接地。

4.根据权利要求3所述的一种除湿机智能控制装置，其特征在于：所述射频接收单元包括315射频接收模块U4与315射频接收天线E2；

所述315射频接收天线E2的信号收发端通过315M射频网与所述遥控器无线连接；

所述315射频接收模块U4的天线接口接所述315射频接收天线E2的接线端；所述315射频接收模块U4的电源端1脚接+3.3V直流电源；所述315射频接收模块U4的4脚接地。

5.根据权利要求4所述的一种除湿机智能控制装置，其特征在于：所述温湿度采集单元包括温湿度传感器U7和电阻R4；所述温湿度传感器U7的1脚接+3.3V直流电源；所述温湿度传感器U7的2脚经所述电阻R4接+3.3V直流电源；所述温湿度传感器U7的3脚接地。

6.根据权利要求5所述的一种除湿机智能控制装置，其特征在于：所述控制单元包括单片机U1、继电器J1、二极管D1、三极管Q2、电阻R5、晶振X1和电容C1-C2；

所述单片机U1的8脚接所述电阻R10与电阻R11的节点；所述单片机U1的异步串行发送端42脚接所述GSM调制解调器U2的异步串行接收端40脚；所述单片机U1的异步串行接收端43脚接所述GSM调制解调器U2的异步串行发送端42脚；所述单片机U1的26脚分别接所述RS485驱动模块U5的2脚和3脚；所述单片机U1的异步串行输入端17脚接所述RS485驱动模块U5的1脚；所述单片机U1的异步串行输出端16脚接所述RS485驱动模块U5的4脚；所述单片机U1的9脚接所述温湿度传感器U7的2脚；所述单片机U1的27脚分别接所述315射频接收模块U4的2脚和3脚；所述单片机U1的61脚接所述三极管Q2的基极；

所述继电器J1的线圈与所述二极管D1并联后接在所述三极管Q2的集电极与+12V直流电源之间；所述三极管Q2的发射极接地；

所述继电器J1的动臂J1-1接交流220V电源的火线L；所述继电器J1的常闭静触点J1-2悬空；所述继电器J1的常开静触点J1-3依次经除湿机CS的火线电源端L1、除湿机CS的零线电源端N1接交流220V电源的零线N；

所述电容C1接在所述单片机U1的晶振输入端5脚与地之间；所述电容C2接在所述单片机U1的晶振输出端6脚与地之间；所述晶振X1接在所述单片机U1的晶振输入端5脚与晶振输出端6脚之间。

7.根据权利要求6所述的一种除湿机智能控制装置，其特征在于：所述GSM调制解调器U2的型号为SIM300S；所述SIM卡U3为移动或联通SIM卡；所述GSM天线E1的型号为900/1800MHz；所述三极管Q1的型号为9013；所述485摄像机U6的型号为ZM460；所述RS485驱动模块U5的型号为MAX3485ESA；所述315射频接收模块U4的型号为KST-315；所述315射频接收天线E2的型号为315MHz；所述温湿度传感器U7的型号为AMS2301；所述单片机U1的型号为STM32F103RC；所述继电器J1的型号为SRD-12VDC-SL-C；所述二极管D1的型号为1N4008；所述三极管Q2的型号为9013；所述晶振X1的型号为12MHz。

8.利用权利要求1-7任何一项所述的一种除湿机智能控制装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）除湿机控制器上电，单片机对输入输出端口、串行口进行初始化；继电器初始化为关闭状态；

（2）    单片机发送启动信号启动GSM调制解调器SIM300S，并通过AT指令进行初始化配置；

（3）    单片机进入主循环，循环采集室内当前湿度值，以及判断是否收到短信命令或者无线遥控命令；

（4）    单片机采集到室内湿度值以后，判断当前湿度是否在预设阈值范围之内；若高于预设阈值上限，单片机自动发送打开除湿机指令，进行除湿；若低于预设阈值下限，单片机自动发送关闭除湿机指令，停止除湿；

（5）单片机若判断收到短信指令，则对指令进行解析；若所收指令格式正确，且指令为设置指令，则单片机根据指令对控制器进行管理员号码、湿度阈值等设置操作；若指令为查询指令，则单片机查询当前除湿机工作状态并采集图像发送彩信至管理员；若指令为控制命令，则单片机执行打开除湿机或关闭除湿机操作；

（6）单片机若判断接收到无线遥控指令，则对指令进行解析，若指令正确，且为打开除湿机指令，则单片机执行打开除湿机操作；若指令为关闭除湿机指令，则单片机执行关闭除湿机操作；

（7）若未检测到任何指令，则单片机继续循环执行步骤（3）——（6）。