CN103997825A - 一种室内光强智能控制系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种室内光强智能控制系统及其工作方法，用于家中光照强度的自动调节。该系统能够自动控制室内光线调整装置和室内辅助照明装置来调整室内光线。该系统采用两种调节装置共同结合方式，充分利用外界自然光，使得整个系统调整速度快、能耗低。该系统通过增加室外光线强度反馈这一参数，合理安排调整过程，避免了的冗余操作，使得整个系统工作效率高。本发明还公开了该光强智能控制系统的工作方法，所述方法通过室外的光照强度、室内的光照强度和设定的光照强度阈值来有效调控控制装置，从而使得室内光强达到设定阈值。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种基于Zigbee的室内光强智能控制系统及工作方法。
背景技术
随着科技的进步和生活水平的提高，人们对室内环境的舒适度的要求也越来越高。同时，由于智能化家居设备的普及，室内湿度、温度、光强调节也逐渐趋于智能化。
光强控制是调节室内生活环境的一项重要因素，对于室内光强调节技术，现阶段的室内调光控制系统大部分采用有线控制，给施工布线带来比较大的困难，并且单单对室内灯具进行调节，调节方法单一，未对户外自然光进行充分利用，没有达到节能环保的目的。还有的通过在百叶窗上安装电机和相应的控制电路，改变百叶窗的倾斜角度来调节室内光照强度，这种调整方法也存在缺陷，在室外光线强度较低的时候，用户需要通过开启室内照明设备来增加光强，给用户也增加了较多的困扰，智能化程度不高。
此外，目前的光强调整方法，单单设定一个目标值，调整的时候完全针对目标值进行调整，完全达到目标值才可退出，然而由于外界天气的变化，光强指标无法精确稳定在一个值上面，因此可能由于外界光强一些小小的变化引起整个调整装置的反复调整，或者因为一些干扰而反复调整装置，稳定性和抗扰性都不高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种室内光强智能控制系统及其工作方法，本发明利用近年来发展的Zigbee无线技术来代替有线控制，为整个光强智能控制提供更大的灵活性；通过一定策略使得光线调整装置和辅助照明装置共同工作，有效且节能的完成室内光线强度的自动调整；设定了稳定域度和持续时间两项参数，使得在调整过程中，整个系统的鲁棒性更高。本系统的设计提高了用户的舒适度和操作的便捷性。
本发明的技术解决方案是：一种室内光强智能控制系统，包括光强采集装置、处理器装置、控制装置。并且以上装置均包含Zigbee无线模块，完成各装置之间的相互通信。所述光强采集装置包含至少两个光强采集模块，其中光强采集模块1安装在室外窗边，其余光强采集模块安装于室内不同采集点，用于实时采集室内光照强度，并通过Zigbee无线模块将室内外光照强度值传输至主控模块。所述处理器装置包括电源模块、主控模块、液晶显示屏，所述电源模块用于给处理器装置供电；所述主控模块通过Zigbee无线接收来自光强采集点的信息，并控制室内控制装置，完成光强的调节；所述液晶显示屏通过RS232接口与主控模块相连，用于设定目标光强阈值和实时显示当前室内光照强度值。所述控制装置包括室内光线调整装置和室内辅助照明装置，所述室内光线调整装置，即电动窗帘，通过Zigbee无线接收指令控制窗帘开合程度来调整照入室内的光照强度从而实现室内光照强度的调节，保持室内光强在用户预定值；所述室内辅助照明装置，即室内的照明设备，包含至少一个照明设备，通过Zigbee无线接收指令控制继电器通断控制室内照明设备是否开启以及开启的个数，从而调整室内光照强度，保持室内光强在用户设定阈值范围内。
更进一步地，本发明还提供室内光强智能控制系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤1：使用之前，先在液晶显示屏上手动触摸输入光照强度的目标阈值，包括上限值Smax和下限值Smin；
步骤2：通过光强采集模块1获取室外的光照强度，通过其他安装于室内的各个采集点的光强采集模块2～n获取室内各个采集点的光照强度。
步骤3：主控模块通过无线读取各个采集点的光强值，取室内各个采集点光照强度的平均值作为室内当前光照强度值S，并通过液晶显示屏实时显示室内当前光照强度值S。
若室内安置有n个光强采集模块，则室外当前光照强度为S1，室内当前光照强度为S＝(S2+S3+S4+？+Sn)/(n-1)。
步骤4：若室内当前光照强度值S越出设定阈值范围(高于用户设定的温度上限值Smax，或者是低于用户设定的温度下限值Smin)，并且持续时间t≥5min，主控模块(302)通过Zigbee无线模块发送控制指令给室内光线调整装置和室内辅助照明装置来完成室内光照强度的调节，之后进入步骤5；若不满足上述两个条件之一或全部，则认为已经达到了目标阈值或者是扰动，进入步骤6；
步骤5：判断设定目标阈值是否改变。
若设定目标阈值未变化，则回到步骤4；
若设定目标阈值变化，则更改目标阈值后，回到步骤4。
步骤6：判断设定目标阈值是否改变。
若设定目标阈值未变化，则回到步骤2；
若设定目标阈值变化，则更改目标阈值后，回到步骤2。
具体表现为，步骤4中主控模块对室内光线调整装置和室内辅助照明装置的控制策略采用如下方法：
步骤4.1：判断室内当前光照强度值S是否大于光强目标设定阈值上限Smax。
若大于光强目标设定阈值上限Smax，则进入步骤4.2。
若小于光强目标设定阈值上限Smax，则认为是低于光强目标设定阈值下限Smin而需进行调整的，则进入步骤4.3。
步骤4.2：判断室内辅助照明装置是否开启。
若室内辅助照明装置开启，则逐个关闭室内辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置关闭，则通过控制室内光线调整装置减小室内光照强度，完成一次调整，进入步骤5。
步骤4.3：判断室外光照强度是否大于室内光照强度。
若室外光照强度大于室内光照强度，则进入步骤4.4。
若室外光照强度小于室内光照强度，则进入步骤4.7。
步骤4.4：判断室内光线调整装置是否已经调整到最大光强射入状态。
若已经调整到最大光强射入状态，进入步骤4.5。
若未调整到最大光强射入状态，进入步骤4.6。
步骤4.5：判断室内辅助照明装置是否开启。
若室内辅助照明装置开启，则逐个增加室内辅助照明装置开启个数，从而增加室内光强值，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置关闭，则开启辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5。
步骤4.6：判断室内辅助照明装置是否开启。
若室内辅助照明装置开启，通过室内光线调整装置增加室内光照强度；并关闭室内辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置关闭，通过室内光线调整装置增加室内光照强度，完成一次调整，进入步骤5。
步骤4.7：判断室内辅助照明装置是否开启。
若室内辅助照明装置开启，则逐个增加室内辅助照明装置开启个数，从而增加室内光强值，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置关闭，则开启辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5。
具体表现为，上述学习步骤中对室内光线调整装置的调整采用如下方法：将整个窗帘杆划分为若干等长的小段，一小段的长度即为控制窗帘移动的最小单位。当需要调整室内光线调整装置时，按照相应的方向移动最小单位距离即可。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的控制装置通过以室内光线调整装置为主，室内辅助照明装置为辅的共同结合的调整方式，充分利用了外界的自然光，使得整个系统调整速度快，能耗低。
(2)本发明通过增加室外光线强度反馈这一参数，明确了是否需要对室内光线调整装置进行调整，避免了的冗余操作，使得整个系统工作效率高。
(3)本发明通过设定稳定阈值和持续时间，有效的防止了外界干扰，增加了整个系统的鲁棒性。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的工作流程图。
图3为本发明的控制装置调整流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本实施例的一种室内光强智能控制系统，包括光强采集装置10、处理器装置30、控制装置20。并且以上装置均包含Zigbee无线模块，完成各装置之间的相互通信。所述光强采集装置10包含至少两个光强采集模块，其中光强采集模块1101安装在室外窗边，其余光强采集模块安装于室内不同采集点，用于实时采集室内光照强度，并通过Zigbee无线模块将室内外光照强度值传输至主控模块302。所述处理器装置30包括电源模块301、主控模块302、液晶显示屏303，所述电源模块301用于给处理器装置30供电；所述主控模块302通过Zigbee无线接收来自光强采集点的信息，并控制室内控制装置20，完成光强的调节；所述液晶显示屏303通过RS232接口与主控模块302相连，用于设定目标光强阈值和实时显示当前室内光照强度值。所述控制装置20包括室内光线调整装置201和室内辅助照明装置202，所述室内光线调整装置201，即电动窗帘，通过Zigbee无线接收指令控制窗帘开合程度来调整照入室内的光照强度从而实现室内光照强度的调节，保持室内光强在用户预定值；所述室内辅助照明装置202，即室内的照明设备，包含至少一个照明设备，通过Zigbee无线接收指令控制继电器通断控制室内照明设备是否开启以及开启的个数，从而调整室内光照强度，保持室内光强在用户设定阈值范围内。
如图2所示，本发明还提供室内光强智能控制系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤1：使用之前，先在液晶显示屏303上手动触摸输入光照强度的目标阈值，包括上限值Smax和下限值Smin；
步骤2：通过光强采集模块1101获取室外的光照强度，通过其他安装于室内的各个采集点的光强采集模块2～n(102～10n)获取室内各个采集点的光照强度。
步骤3：主控模块302通过无线读取各个采集点的光强值，取室内各个采集点光照强度的平均值作为室内当前光照强度值S，并通过液晶显示屏303实时显示室内当前光照强度值S。
若室内安置有n个光强采集模块，则室外当前光照强度为S1，室内当前光照强度为S＝(S2+S3+S4+？+Sn)/(n-1)。
步骤4：若室内当前光照强度值S越出设定阈值范围高于用户设定的温度上限值Smax，或者是低于用户设定的温度下限值Smin，并且持续时间t≥5min，主控模块302通过Zigbee无线模块发送控制指令给室内光线调整装置201和室内辅助照明装置202来完成室内光照强度的调节，之后进入步骤5；若不满足上述两个条件之一或全部，则认为已经达到了目标阈值或者是扰动，进入步骤6；
步骤5：判断设定目标阈值是否改变。
若设定目标阈值未变化，则回到步骤4；
若设定目标阈值变化，则更改目标阈值后，回到步骤4。
步骤6：判断设定目标阈值是否改变。
若设定目标阈值未变化，则回到步骤2；
若设定目标阈值变化，则更改目标阈值后，回到步骤2。
如图3所示，步骤4中主控模块302对室内光线调整装置201和室内辅助照明装置202的控制策略采用如下方法：
步骤4.1：判断室内当前光照强度值S是否大于光强目标设定阈值上限Smax。
若大于光强目标设定阈值上限Smax，则进入步骤4.2。
若小于光强目标设定阈值上限Smax，则认为是低于光强目标设定阈值下限Smin而需进行调整的，则进入步骤4.3。
步骤4.2：判断室内辅助照明装置202是否开启。
若室内辅助照明装置202开启，则逐个关闭室内辅助照明装置202，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置202关闭，则通过控制室内光线调整装置201减小室内光照强度，完成一次调整，进入步骤5。
步骤4.3：判断室外光照强度是否大于室内光照强度。
若室外光照强度大于室内光照强度，则进入步骤4.4。
若室外光照强度小于室内光照强度，则进入步骤4.7。
步骤4.4：判断室内光线调整装置201是否已经调整到最大光强射入状态。
若已经调整到最大光强射入状态，进入步骤4.5。
若未调整到最大光强射入状态，进入步骤4.6。
步骤4.5：判断室内辅助照明装置202是否开启。
若室内辅助照明装置202开启，则逐个增加室内辅助照明装置202开启个数，从而增加室内光强值，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置202关闭，则开启辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5。
步骤4.6：判断室内辅助照明装置202是否开启。
若室内辅助照明装置202开启，通过室内光线调整装置201增加室内光照强度；并关闭室内辅助照明装置202，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置202关闭，通过室内光线调整装置201增加室内光照强度，完成一次调整，进入步骤5。
步骤4.7：判断室内辅助照明装置202是否开启。
若室内辅助照明装置202开启，则逐个增加室内辅助照明装置202开启个数，从而增加室内光强值，完成一次调整，进入步骤5。
若室内辅助照明装置202关闭，则开启辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (4)
1.一种室内光强智能控制系统，其特征在于：包括光强采集装置(10)、处理器装置(30)、控制装置(20)，并且以上装置均包含Zigbee无线模块，用于无线接收和发送光强数据和控制指令，完成各装置之间的相互通信，
所述光强采集装置(10)包含至少两个光强采集模块，其中光强采集模块1(101)安装在室外窗边，其余光强采集模块安装于室内不同采集点，用于实时采集室内光照强度，并通过Zigbee无线模块将室内外光照强度值传输至主控模块(302)，
所述处理器装置(30)包括电源模块(301)、主控模块(302)、液晶显示屏(303)，所述电源模块(301)用于给处理器装置(30)供电，所述主控模块(302)通过Zigbee无线接收来自光强采集点的信息，并控制室内控制装置(20)，完成光强的调节，所述液晶显示屏(303)通过RS232接口与主控模块(302)相连，用于设定目标光强阈值和实时显示当前室内光照强度值，
所述控制装置(20)包括室内光线调整装置(201)和室内辅助照明装置(202)，所述室内光线调整装置(201)，即电动窗帘，通过Zigbee无线接收指令控制窗帘开合程度来调整照入室内的光照强度从而实现室内光照强度的调节，保持室内光强在用户预定值，所述室内辅助照明装置(202)，即室内的照明设备，包含至少一个照明设备，通过Zigbee无线接收指令控制继电器通断控制室内照明设备是否开启以及开启的个数，从而调整室内光照强度，保持室内光强在用户设定阈值范围内。
2.一种室内光强智能控制系统工作方法，其特征是，具体步骤为：
步骤1：使用之前，先在液晶显示屏(303)上手动触摸输入光照强度的目标阈值，包括上限值Smax和下限值Smin；
步骤2：通过光强采集模块1(101)获取室外的光照强度，通过其他安装于室内的各个采集点的光强采集模块2～n(102～10n)获取室内各个采集点的光照强度，
步骤3：主控模块(302)通过无线读取各个采集点的光强值，取室内各个采集点光照强度的平均值作为室内当前光照强度值S，并通过液晶显示屏(303)实时显示室内当前光照强度值S，
若室内安置有n个光强采集模块，则室外当前光照强度为S1，室内当前光照强度为S＝(S2+S3+S4+？+Sn)/(n-1)，
步骤4：若室内当前光照强度值S越出设定阈值范围(高于用户设定的温度上限值Smax，或者是低于用户设定的温度下限值Smin)，并且持续时间t≥5min，主控模块(302)通过Zigbee无线模块发送控制指令给室内光线调整装置(201)和室内辅助照明装置(202)来完成室内光照强度的调节，之后进入步骤5；若不满足上述两个条件之一或全部，则认为已经达到了目标阈值或者是扰动，进入步骤6；
步骤5：判断设定目标阈值是否改变，
若设定目标阈值未变化，则回到步骤4；
若设定目标阈值变化，则更改目标阈值后，回到步骤4，
步骤6：判断设定目标阈值是否改变，
若设定目标阈值未变化，则回到步骤2；
若设定目标阈值变化，则更改目标阈值后，回到步骤2。
3.根据权利要求2所述的室内光强智能控制系统工作方法，其特征在于步骤4中主控模块(302)对室内光线调整装置(201)和室内辅助照明装置(202)的控制策略采用如下方法：
步骤4.1：判断室内当前光照强度值S是否大于光强目标设定阈值上限Smax，
若大于光强目标设定阈值上限Smax，则进入步骤4.2，
若小于光强目标设定阈值上限Smax，则认为是低于光强目标设定阈值下限Smin而需进行调整的，则进入步骤4.3，
步骤4.2：判断室内辅助照明装置(202)是否开启，
若室内辅助照明装置(202)开启，则逐个关闭室内辅助照明装置(202)，完成一次调整，进入步骤5，
若室内辅助照明装置(202)关闭，则通过控制室内光线调整装置(201)减小室内光照强度，完成一次调整，进入步骤5，
步骤4.3：判断室外光照强度是否大于室内光照强度，
若室外光照强度大于室内光照强度，则进入步骤4.4，
若室外光照强度小于室内光照强度，则进入步骤4.7，
步骤4.4：判断室内光线调整装置(201)是否已经调整到最大光强射入状态，
若已经调整到最大光强射入状态，进入步骤4.5，
若未调整到最大光强射入状态，进入步骤4.6，
步骤4.5：判断室内辅助照明装置(202)是否开启，
若室内辅助照明装置(202)开启，则逐个增加室内辅助照明装置(202)开启个数，从而增加室内光强值，完成一次调整，进入步骤5，
若室内辅助照明装置(202)关闭，则开启辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5，
步骤4.6：判断室内辅助照明装置(202)是否开启，
若室内辅助照明装置(202)开启，通过室内光线调整装置(201)增加室内光照强度；并关闭室内辅助照明装置(202)，完成一次调整，进入步骤5，
若室内辅助照明装置(202)关闭，通过室内光线调整装置(201)增加室内光照强度，完成一次调整，进入步骤5，
步骤4.7：判断室内辅助照明装置(202)是否开启，
若室内辅助照明装置(202)开启，则逐个增加室内辅助照明装置(202)开启个数，从而增加室内光强值，完成一次调整，进入步骤5，
若室内辅助照明装置(202)关闭，则开启辅助照明装置，完成一次调整，进入步骤5。
4.根据权利要求2所述基于Zigbee的室内光强智能控制系统工作方法，其特征在于权利要求3中对室内光线调整装置(201)的调整采用如下方法：
将整个窗帘杆划分为若干等长的小段，一小段的长度即为控制窗帘移动的最小单位，当需要调整室内光线调整装置(201)时，按照相应的方向移动最小单位距离即可。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140820 |