CN104818916A - 一种基于can总线的智能电动窗群控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统及方法，包括：监控部分和电机驱动部分；监控部分包括上位机和下位机，下位机包括若干控制单元以及与所述控制单元分别连接的无线遥控接收单元、Wi-Fi单元、烟雾传感器、风雨传感器和单控面板；控制单元与电机驱动部分进行通信；智能电动窗群控系统的网络拓扑结构为CAN总线型，控制单元连接在CAN总线上；每一个控制单元作为CAN总线上的一个窗控节点，与人机界面进行通信的任意窗控节点动态地作为主控节点。本发明有益效果：模块化的设计，安装灵活、占用体积小，维护方便，能够实现对不同类型电动窗的群控。

Description

一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统及方法

技术领域

本发明涉及智能电动窗控制技术领域，尤其涉及一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统及方法。

背景技术

如今，大型工厂、高楼大厦、飞机场等的不断建成，其共同之处就是其大面积采用透明玻璃窗，由于这些场所的立体空间大，窗户安装的高度也不言而喻。目前这些窗户的开关都是人工进行的，既耗费时间又耗费人力。因此对窗户实现群控的需求越来越旺盛。虽然，群控性在之前的一些研究中有所体现，但是没有明确的提出。

现有的智能窗控制算法复杂、价格昂贵，甚至不能实现远程控制；智能窗的CAN电路设计复杂，需要光耦、DC-DC电源隔离、CAN收发器等其他元件才能实现带隔离的CAN收发电路；只能实现单一窗型的控制，不能实现群控。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，提供一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统及方法，该系统及方法能够实现群控，并且对电磁干扰有高的抗干扰性，还能够实现自动热关断保护和高压瞬态保护功能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案，包括：

一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，包括：监控部分和电机驱动部分；

所述监控部分包括上位机和下位机，上位机包括人机界面、Web/服务器和智能终端；所述人机界面与下位机进行通信，智能终端通过Wi-Fi网络与下位机进行通信；智能终端通过Web/服务器与下位机进行通信，实现远程控制；

下位机包括若干控制单元以及与所述控制单元分别连接的无线遥控接收单元、Wi-Fi单元、烟雾传感器、风雨传感器和单控面板；所述的控制单元与电机驱动部分进行通信；

智能电动窗群控系统的网络拓扑结构为CAN总线型，所述控制单元连接在CAN总线上；每一个控制单元作为CAN总线上的一个窗控节点，与所述人机界面进行通信的任意窗控节点动态地作为主控节点。

所述窗控节点包括：窗控节点1至P、无线接入点窗控节点1至M以及无线站点窗控节点1至N；P、M、N为正整数。

所述控制单元包括微控制器、EEPROM子单元、CAN数据收发子单元、485驱动子单元、电源子单元和接口子单元；

所述微控制器与EEPROM子单元、CAN数据收发子单元、接口子单元和485驱动子单元分别通信；所述电源子单元分别为微控制器和其他子单元供电；

所述接口子单元包括无线遥控接收单元接口、单控面板接口、Wi-Fi单元接口、风雨传感器接口、烟雾传感器接口、消防联动系统接口、直流电机驱动器信号接口以及烧写程序的JTAG口。

所述电机驱动部分包括：直流电机驱动单元、电源单元和接口单元；直流电机驱动单元与控制单元和电机分别连接；电源单元为电机驱动部分其他元器件提供电源；接口单元包括直流电机驱动器信号接口和电机控制信号接口。

所述直流电机驱动单元根据其驱动能力分为两种类型：一种具有三电机驱动能力；另一种具有两电机驱动能力；上述两种类型的直流电机驱动单元均采用光耦进行干扰隔离，并具有直流电机电流检测子单元。

在直流电机驱动单元的电流输出端外接采样电阻，将电机电流转化为电压，反馈给控制单元，控制单元对反馈电压进行采样检测，当开关窗过程中因外界阻力或摩擦导致电压异常增大时，或开关窗完毕电机堵转而电压异常增大时，控制单元发送电机停止指令给直流电机驱动单元，从而控制电机停止。

当主控节点或窗控节点检测到风雨传感器传送的脉冲信号后，首先将关窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制窗户自动关窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的关窗指令后，使其控制的窗户自动关闭，从而实现全部窗户的自动关闭；

当主控节点或窗控节点检测到烟雾传感器传送的开关量信号后，首先将开窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制的窗户自动开窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的开窗指令后，首先分析指令烟雾传感器的编号，当与窗控节点存储的烟雾传感器编号相同时，则使其控制的窗户自动开窗，实现指定区域的窗户自动开启。

一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统的控制方法，包括：

(1)通过人机界面设置烟雾传感器和风雨传感器的联动状态；通过人机界面或Web页面或智能终端选择需要控制的窗户类型及数量；

(2)建立上位机与下位机的通信：

无线遥控接收单元对无线遥控器发送的开关窗信号解码后，将所述信号发送给控制单元；

Wi-Fi单元提供一个无线接入点，无线站点和智能终端通过所述无线接入点进行组网，智能终端通过无线接入点向控制单元发送开关窗指令；

(3)控制单元接收上述开关窗指令，并对所述指令进行解析处理，然后发送相应的驱动信号给直流电机驱动单元；

(4)直流电机驱动单元根据接收到的指令，对窗户进行控制。

所述步骤(2)中，上位机与下位机的通信具体为：

1)主控节点将接收到人机界面发来的除了报文帧开始字符以外的报文帧字符都存入缓冲区，然后完成纵向冗余检验计算和校验；

2)若校验不正确，则发送一帧错误帧给人机界面，请求重新发送；若校验正确，将缓冲区的数据的头部加上报文帧起始字符发送给人机界面，接着分析窗型、组号、窗号，若为主控节点控制的窗型、组号、窗号，则进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理，不转发给其他窗控节点；若为其他窗控节点控制的窗型、组号、窗号或除主控节点控制的窗型、组号、窗号外还包含其他窗控节点控制的窗型、组号、窗号，则将上述发送给人机界面的报文帧转发给连接在CAN总线上的窗控节点，然后进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理；

3)窗控节点将接收到的CAN总线发来的除了报文帧开始字符以外的报文帧字符都存入缓冲区，然后完成纵向冗余检验计算和校验；

4)若校验不正确，则发送一帧错误帧给主控节点，请求重发；若校验正确，将窗控节点的CAN虚拟站号帧发送到CAN总线上的主控节点，接着分析烟雾传感器编号、窗型、组号、窗号，若窗型、组号、窗号不为该窗控节点控制的窗型、组号、窗号，则不做任何处理；若为窗型、组号、窗号为该窗控节点控制的窗型、组号、窗号，然后进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理；

5)主控节点接收到窗控节点的CAN虚拟站号后，记录接收到的CAN虚拟站号个数；如果记录的CAN虚拟站号个数与实际的CAN虚拟站号个数不相等时，主控节点主动重发上一次报文帧，若相等，则等待转发或接收下一条报文帧；

6)若窗户因动作完毕停止，窗控节点向主控节点发送窗户状态帧；若窗户因动作异常停止时，则向主控节点发送窗户动作异常状态帧；

7)当主控节点控制的窗户动作完毕，则将该窗户状态帧发送给上位机；当接收到其他窗户状态帧，则发送给上位机。

电机驱动模块对窗户进行控制的类型包括上电复位控制、异常控制和正常控制；

1)正常控制：控制单元以直流电机电流检测子单元反馈的电压为主，来判断窗户开关完毕；以定时器计时为铺助，避免因为电压不稳定原因导致窗户开关完毕后，直流电机电流检测子单元反馈的电压未达到设定的值，控制单元不能第一时间发送停止指令给直流电机驱动单元，停止电机动作；

当定时器计时达到设定值时，控制单元发送停止指令给直流电机驱动单元，从而使电机停止动作；

2)上电复位控制：当电动窗在开启或关闭过程中，突然掉电时，电动窗处于未完全开启或关闭状态；再次上电时，控制单元自动发送关窗指令给直流电机驱动单元，从而使窗户进行关窗动作，回到初始关闭状态。

3)异常控制：当窗户在开启或关闭过程中，因外界原因给其一定阻力时，此时直流电机电流检测子单元反馈的电压异常增大，控制单元发送电机停止指令给直流电机驱动单元，从而使窗户停止开启或关闭；

控制单元再次接收到上位机发来的开启或关闭指令时，经分析处理后，发送相应的指令给直流电机驱动单元，从而使窗户继续开启或关闭，或向相反的方向动作。

本发明有益效果：

[1].模块化的设计，安装灵活、占用体积小，维护方便，能够实现对不同类型电动窗的群控。

[2].对电动窗的异常控制，可以有效防止意外情况夹伤及窗损坏。

[3].Wi-Fi的使用，扩展了总线型的网络拓扑结构，使得整个网络的组网更加灵活，网络覆盖范围更广。

[4].直流电机电流检测子单元，能实时检测电机驱动电流，特别是电机堵转电流，并反馈给控制单元，控制单元一旦检测到堵转电流就向直流电机驱动单元发送失能信号，驱使电机停止工作，从而增强了对其他器件和线路的保护能力。

[5].采用双电源供电，即控制部分和电机驱动部分的电源独立，避免了两部分之间对电源的相互干扰，并且在控制部分和电机驱动部分之间采用光耦进行隔离，防止电机工作时对控制部分电源的影响，以及对控制芯片损坏。

[6].高速、带隔离的CAN收发器的使用，提高了整个CAN电路的电压隔离，具有DC 2500V的隔离功能；速率最高可达1Mbit/s；提高了整个CAN电路对电磁干扰的抗干扰性；增强了电路的高压瞬态保护.

[7].无线遥控接收模块，采用超外差接收模式，提高了接收灵敏度、稳定性、抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明系统结构图；

图2是本发明硬件结构框图；

图3是本发明通信报文示意图；

图4是本发明主控节点和窗控节点的CAN通信状态图；

图5是本发明主控节点和窗控节点的应答机制图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其结构如图1所示，本系统的网络拓扑结构为CAN总线型，挂载在CAN总线上的设备分为监控部分和直流电机驱动两部分。其中监控部分包括上、下位机两部分。上位机包括：人机界面、中央控制电脑的Web/服务器、远程电脑的Web和智能终端；人机界面通过RS485与下位机的控制单元进行通信，智能终端通过Wi-Fi网络与下位机进行通信；智能终端或PC可以通过Web页面访问所述服务器，经RS232转CAN与下位机进行通信，最终实现远程控制。

人机界面采用触摸屏，采用24V DC供电；服务器部署在中央控制电脑上；Web可以在能连互联网的PC访问；智能终端包括平板电脑或智能手机。

上位机：

[1].人机界面，提供一个图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)：

1)可以设置风雨感、烟感的联动状态，系统默认风雨感、烟感联动开启。当STM32微控制器检测到风雨感信号时，自动发送关窗指令给该直流电机驱动模块，同时发送该指令到CAN总线上，其它窗控节点收到关窗指令后，发给直流电机驱动模块，电机反转，从而实现所有窗户自动关闭；当STM32微控制器检测到烟感信号后，同理实现所有窗户自动开启；当通过上位机关闭风雨、烟感联动功能时，自动开关窗失效。

2)可以发送单个、多个或全部窗户的开窗、关窗、停止指令，实现单控、群控；当选择全部选中按钮后，再选中开窗按钮，此时所有窗户都开启，开启完毕后，可以选择关窗按钮实现全部关闭，也可以先选择任意多个窗户，再按关窗按钮实现任意多个窗户先关闭。除此之外，还可以在开窗或关窗的过程中，选择停止按钮，随时停止窗户动作，从而实现窗户在开关范围内开关任意角度。停止后，窗户可以接着往开窗或关窗两个方向任意动作。

3)保存操作记录，用户的每一次操作都会被记录到触摸屏内。

[2].Web/服务器,通过Web页面访问服务器。

1)可以通过Web页面查看电动窗的实时状态；

2)可以通过Web页面和Internet实现对电动窗的远程控制；

3)可以存储电动窗的动作记录、异常记录，并对故障率进行统计分析。

[3].智能终端

1)可以实现对电动窗无线遥控；

2)可以接收报警。

下位机包括：窗控节点1至P和无线接入点(AP，Access Point)窗控节点1至M以及无线站点(STA,Station)窗控节点1至N，其中P+M<＝110、N<32(节点数与驱动能力有关)，与人机界面直接通信的窗控节点动态的作为主控节点。电机驱动部分为各电动窗的电机驱动。

窗控节点1-P和AP窗控节点1-M组成了整个系统的骨干网，STA窗控节点1至N构成了一种多AP的构架模式，扩展了总线型的网络拓扑结构，使得整个网络的组网更加灵活，网络覆盖范围更广。

如图2所示，监控部分下位机包括控制单元、无线遥控接收单元、Wi-Fi单元、烟雾传感器、风雨传感器、单控面板。

控制单元包括STM32微控制器的最小系统、EEPROM子单元、CAN数据收发子单元、485驱动子单元、电源子单元、接口子单元；所述的接口子单元包括无线遥控接收模块接口、单控面板接口、Wi-Fi接口、风雨传感器接口、烟雾传感器接口、消防联动系统接口、直流电机驱动模块信号接口、烧写程序的10针JTAG口。

微控制器通过I2C向EEPROM子单元读写数据，通过其自带的CAN总线接口与CAN数据收发子单元进行通信，通过串口与485驱动子单元进行通信，一路GPIO控制485驱动子单元的收发模式。电源子单元分别为微控制器和各子单元供电。

上述无线遥控接收单元接口、风雨传感器接口、烟雾传感器接口、消防联动系统接口为普通IO口通过上拉电阻拉至3.3V，并通过74HC244对传感器信号进行隔离，避免其他信号对传感器信号的干扰。

CAN数据收发子单元采用高速CAN隔离收发器，内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件，其体积不到3平方厘米，具有DC2500V隔离功能，克服了以往设计方案中需要光耦、DC-DC电源隔离、CAN收发器等其他元件才能实现带隔离的CAN收发电路的缺点，除此之外，其对电磁干扰有高的抗干扰性，还具有自动热关断保护和高压瞬态保护。

单控面板包括六个按键、三个指示灯，按键分别为平开按键、悬开按键、关闭按键和停止按键、风雨感联动按键、消防联动按键，其中平开、悬开、关闭、停止按键共用一个指示灯，风雨感联动按键和消防联动按键各对应一个指示灯。单控面板通过6路GPIO与控制模块相连，其实现对窗户的单控。

无线遥控接收单元采用433MHz的超外差接收模式,其适应远程通信对高频率、弱信号接收的需要，温度适应性强，接收灵敏度更高，而且工作稳定可靠，抗干扰能力强，接收的信号通过PT2272进行解码。

Wi-Fi单元采用串口转Wi-Fi模块。烟雾传感器和风雨传感器为市面上符合相关标准的，采用12V直流供电。

下位机：

1)STM32微控制器，通过高速隔离CAN收发器，接收CAN总线上的指令，并对该指令进行解析处理，然后发送相应的驱动信号给电机驱动部分。

2)CAN数据收发子单元，实现主控节点与各窗控节点之间的数据收发。

3)无线遥控接收单元，对无线遥控器发送的开关窗信号解码后，通过4路GPIO发送给STM32微控制器，STM32微控制器对该信号进行解析处理后，发送相应的驱动信号给电机驱动部分。

4)Wi-Fi单元，实现了数据的透明传输，发送的数据通过串口自动转发到Wi-Fi网络，接收的Wi-Fi数据也会自动转发到串口，提供一个Wi-Fi热点，即无线接入点，其它的无线站点和智能手机通过无线接入点进行组网，手机APP通过无线接入点向STM32微控制器发送相关的开关窗指令，最终实现单控、群控。

5)单控面板，通过6路GPIO与控制模块相连，其实现对窗户的单控。

6)风雨传感器，当主控节点或窗控节点检测到风雨传感器传送的脉冲信号后，首先将关窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制窗户自动关窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的关窗指令后，使其控制的窗户自动关闭，从而实现了全部窗户的自动关闭。

7)烟雾传感器，当主控节点或窗控节点检测到烟雾传感器传送的开关量信号后，首先将开窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制的窗户自动开窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的开窗指令后，首先分析指令烟雾传感器的编号，当与窗控节点存储的烟雾传感器编号相同时，则使其控制的窗户自动开窗，从而实现了指定区域的窗户自动开启。

电机驱动模块：

包括直流电机驱动单元、电源单元、接口单元。

直流电机驱动单元根据其驱动能力分为两种类型：一种具有三电机驱动能力；另一种具有两电机驱动能力。这两种的直流电机驱动部分都采用PS2802-4光耦进行干扰隔离，具有直流电机电流检测子单元。具有三电机驱动能力的直流电机驱动部分采用L298N和LMD18200电机驱动芯片；具有两电机驱动能力的直流电机驱动部分采用两片LMD18200电机驱动芯片。

1)具有两电机驱动能力的驱动模块，每一路电机驱动输出可达3A，其不仅可以驱动具有两路电机的电动窗：天窗、外悬窗等；还可以驱动具有一路电机的电动窗：推拉窗和链条式推拉窗等。

2)具有三电机驱动能力的驱动模块，其中一路电机驱动输出可达3A，另外两路电机驱动输出可达2A，其不仅可以驱动具有三路电机的电动窗：平开下悬窗(具有一个解锁电机，两路开窗电机)；还可以驱动具有两路电机的电动窗：外悬窗等；还可以驱动具有一路电机的电动窗：推拉窗和链条式推拉窗等。

直流电机驱动单元还包括直流电机电流检测子单元，通过在L298N和LMD18200的电流检测输出端外接采样电阻，将电机电流转化为电压，反馈给微控制器，微控制器通过ADC和DMA对反馈电压进行采样检测，当开关窗过程中因外界阻力或摩擦导致电压异常增大时，或开关窗完毕电机堵转而电压异常增大时，微控制器发送电机停止指令给直流电机驱动单元，从而控制电机停止。

接口单元包括直流电机驱动器信号接口和电机控制信号接口。

上述监控部分和电机驱动部分中的电源独立供电，避免互相产生干扰，都采用其都采用LM2596-5.0实现24V-5V降压，ASM1117-3.3实现5V-3.3V降压。

基于CAN总线的智能电动窗群控系统的控制方法包括：上电复位控制、异常控制和正常控制。

1)正常控制：控制单元以微控制器自带的ADC模拟看门狗检测直流电机电流检测子单元反馈的电压为主，来判断窗户开关完毕；以定时器计时为铺助，避免因为电压不稳定原因导致窗户开关完毕后，微控制器自带的ADC模拟看门狗检测直流电机电流检测子单元反馈的电压未达到设定的值时，控制单元不能第一时间发送停止指令给直流电机驱动单元，停止电机动作，当定时器计时达到设定值时，控制单元发送停止指令给直流电机驱动单元，从而使电机停止动作。

2)上电复位控制：当电动窗在开启或关闭过程中，突然掉电时，电动窗处于未完全开启或关闭状态；再次上电时，控制单元自动发送关窗指令给直流电机驱动单元，从而使窗户进行关窗动作，回到初始关闭状态。

3)异常控制：当窗户在开启或关闭过程中，因外界原因给其一定阻力时，此时微控制器自带的ADC模拟看门狗检测到直流电机电流检测子单元反馈的电压异常增大，控制单元发送电机停止指令给直流电机驱动单元，从而使窗户停止开启或关闭，控制单元再次接收到上位机发来的开启或关闭指令时，经分析处理后，发送相应的指令给直流电机驱动单元，从而使窗户继续开启或关闭，或向相反的方向动作。

基于CAN总线的智能电动窗群控系统的通信特征为：

上位机与下位机之间通信采用MODBUS协议，传输模式采用ASCII模式。在ASCII模式下，报文中的每个8位字节以两个ASCII字符发送，报文必须以一个冒号‘：’(ASCII十六进制3A)开始，以回车-换行符(ASCII十六进制0D-0A)结束，使得STM32微控制器可以轻松判断一帧报文的开始和结束，并且每帧报文的数据长度都是相同的，所以可以很好的解决传送数据长度超过了CAN数据帧数据段的8个字节而带来的数据拼接问题。

通信报文如图3所示，通信报文帧，一帧有17个字节，第2、3字节为每个CAN节点的虚拟站号，第8、9字节存放烟雾传感器编号，第10个字节存放窗户开、关、停数据，第11、12、13字节分别存放窗型、组号、窗号数据，第14、15字节为第2至13字节的纵向冗余检验(Longitudinal Redundancy Checking，LRC)，LRC值由发送节点计算，并加在数据段后面，接收节点在接收到报文帧时重新计算LRC，并将结果与实际接收到的LRC值做比较，若两个值相等则进行数据处理，否则丢弃。

主控节点和窗控节点的CAN通信状态如图4所示，当主控节点或窗控节点检测到CAN总线空闲，且本身处于接收就绪状态时，一接收到“:”字符表示新报文帧开始，就清空接收缓冲区，之后陆续接收到的字符(除“:”)都存入缓冲区，直至接收到“CR”、“LF”，表示一帧结束，接着完成LRC计算和校验，若全正确，则进行窗型、组号、窗号、开、关、停数据分析与处理。发送过程与接收过程同理。

主控节点与窗控节点的应答机制如图5所示，当主控节点通过485驱动子单元一接收到人机界面发来的新报文帧起始字符时，就清空接收缓冲区，之后陆续接收到的除了报文帧开始的字符以外的字符都存入缓冲区，直至接收到帧结束字符，接着完成纵向冗余检验计算和校验。若校验不正确，则发送一帧错误帧给人机界面，请求重新发送；若校验正确，首先将缓冲区的数据的头部加上报文帧起始字符，通过485驱动子单元发送给人机界面，以表示主控节点接收正确，接着分析窗型、组号、窗号，若为主控节点控制的窗型、组号、窗号，则进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理，不转发给其他窗控节点。若为其他窗控节点控制的窗型、组号、窗号或除主控节点控制的窗型、组号、窗号外还包含其他窗控节点控制的窗型、组号、窗号，则将上述发送给人机界面的报文帧通过CAN数据收发子单元转发给连接在CAN总线上的窗控节点，最后进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理。若上述数据的分析与处理还有错误，也发送一帧错误帧给人机界面，请求重发。

当窗控节点检测到CAN总线空闲，且本身处于接收就绪状态时，一接收到新报文帧起始字符，就清空接收缓冲区，之后陆续接收到的除了报文帧起始字符以外的字符都存入缓冲区，直至接收到帧结束字符，接着完成纵向冗余检验计算和校验。若校验不正确，则发送一帧错误帧给主控节点，请求重发；若校验正确，首先将窗控节点的CAN虚拟站号帧通过CAN数据收发子单元发送到CAN总线上，主控节点接收到窗控节点的CAN虚拟站号后，将接收到的CAN虚拟站号个数做一记录，便知道哪些窗控节点接收数据正确，若记录的CAN虚拟站号个数与实际的CAN虚拟站号个数不相等时，主控节点主动重发上一次报文帧，若相等，则等待转发下一条报文帧。其他窗控节点接收到任意其他窗控节点的CAN虚拟站号后，不做任何处理。若窗型、组号、窗号不为该窗控节点控制的窗型、组号、窗号，则不做任何处理；若为窗型、组号、窗号为该窗控节点控制的窗型、组号、窗号，接着进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理。若上述数据的分析与处理还有错误，也发送一帧错误帧给主控节点，请求重发。

若窗户动作(如开窗)完毕而停止，窗控节点便向主控节点发送窗户状态帧；若窗户动作异常停止时，则向主控发送窗户动作异常状态帧；

当主控节点控制的窗户动作完毕或异常停止，则将该窗户状态帧发送给上位机；当接收到其他窗户状态帧，则发送给上位机。

实际的CAN虚拟站号个数是根据主控节点发送的报文帧内窗型、组号、窗号来确定的。

通过人机界面或Web页面或智能终端可以选择某窗型某组的某个或某几个窗户，也可以选择某窗型某几组的某个或某几个窗户，也可以选择某窗型某组或某几组窗户，也可以选择某窗型全部，还可以选择某几个窗型的某组的某个或某几个窗户，还可以选择某几个窗型的某组或某几组窗户，还可以选择某几个窗型全部，除此之外，还可以选择全部，取消任意窗户。

当用户在现场时，可以通过无线遥控器、单控面板或人机界面实现单个窗户的开、关、停操作；也可以通过人机界面实现任意多个或全部窗户的群控，当开启后，可以实现已开启的窗户全部一起关闭，也可以先选择任意多个窗户，使其先关闭；在窗户的开启、关闭过程中，可以使窗户在开关范围内任意停止，从而达到窗户开关任意角度，停止后，可以使窗户接着之前的动作方向继续动作，也可以向相反方向动作；当窗户在开启或关闭过程中，窗户受到外界一定程度的阻力时，窗户停止开启或关闭，从而在一定程度上减小了被夹伤的程度与几率；当用户在控制室或其他有网络的地方时，可以通过Web页面/服务器和Internet实现窗户的单控、群控，也可以查看其开关状态。

当窗控节点检测到风雨传感器传送的脉冲信号后，首先将关窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制窗户自动关窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的关窗指令后，使其控制的窗户自动关闭，从而实现了全部窗户的自动关闭。

当窗控节点检测到烟雾传感器传送的开关量信号后，首先将开窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制的窗户自动开窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的开窗指令后，首先分析指令烟雾传感器的编号，当与窗控节点存储的烟雾传感器编号相同时，则使其控制的窗户自动开窗，从而实现了指定区域的窗户自动开启。除此之外，控制单元还将报警信号上传到Web服务器，从而实现自动报警。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其特征是，包括：监控部分和电机驱动部分；

所述监控部分包括上位机和下位机，上位机包括人机界面、Web/服务器和智能终端；所述人机界面与下位机进行通信，智能终端通过Wi-Fi网络与下位机进行通信；智能终端通过Web/服务器与下位机进行通信，实现远程控制；

下位机包括若干控制单元以及与所述控制单元分别连接的无线遥控接收单元、Wi-Fi网络、烟雾传感器、风雨传感器和单控面板；所述的控制单元与电机驱动部分进行通信；

智能电动窗群控系统的网络拓扑结构为CAN总线型，所述控制单元连接在CAN总线上；每一个控制单元作为CAN总线上的一个窗控节点，与所述人机界面进行通信的任意窗控节点动态地作为主控节点。

2.如权利要求1所述的一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其特征是，所述窗控节点包括：窗控节点1至P、无线接入点窗控节点1至M以及无线站点窗控节点1至N；P、M、N为正整数。

3.如权利要求1所述的一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其特征是，所述控制单元包括微控制器、EEPROM子单元、CAN数据收发子单元、485驱动子单元、电源子单元和接口子单元；

所述微控制器与EEPROM子单元、CAN数据收发子单元、接口子单元和485驱动子单元分别通信；所述电源子单元分别为微控制器和其他子单元供电；

所述接口子单元包括无线遥控接收单元接口、单控面板接口、Wi-Fi单元接口、风雨传感器接口、烟雾传感器接口、消防联动系统接口、直流电机驱动器信号接口以及烧写程序的JTAG口。

4.如权利要求1所述的一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其特征是，所述电机驱动部分包括：直流电机驱动单元、电源单元和接口单元；直流电机驱动单元与控制单元和电机分别连接；电源单元为电机驱动部分其他元器件提供电源；接口单元包括直流电机驱动器信号接口和电机控制信号接口。

5.如权利要求4所述的一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其特征是，所述直流电机驱动单元根据其驱动能力分为两种类型：一种具有三电机驱动能力；另一种具有两电机驱动能力；上述两种类型的直流电机驱动单元均采用光耦进行干扰隔离，并具有直流电机电流检测子单元。

6.如权利要求5所述的一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其特征是，在直流电机驱动单元的电流输出端外接采样电阻，将电机电流转化为电压，反馈给控制单元，控制单元对反馈电压进行采样检测，当开关窗过程中因外界阻力或摩擦导致电压异常增大时，或开关窗完毕电机堵转而电压异常增大时，控制单元发送电机停止指令给直流电机驱动单元，从而控制电机停止。

7.如权利要求1所述的一种基于CAN总线的智能电动窗群控系统，其特征是，

当主控节点或窗控节点检测到风雨传感器传送的脉冲信号后，首先将关窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制窗户自动关窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的关窗指令后，使其控制的窗户自动关闭，从而实现全部窗户的自动关闭；

当主控节点或窗控节点检测到烟雾传感器传送的开关量信号后，首先将开窗指令发送到CAN总线上，再发送给其控制的直流电机驱动模块，使其控制的窗户自动开窗，其它窗控节点接收到CAN总线上的开窗指令后，首先分析指令烟雾传感器的编号，当与窗控节点存储的烟雾传感器编号相同时，则使其控制的窗户自动开窗，实现指定区域的窗户自动开启。

8.一种如权利要求1所述的基于CAN总线的智能电动窗群控系统的控制方法，其特征是，包括：

(1)通过人机界面设置烟雾传感器和风雨传感器的联动状态；通过人机界面或Web页面或智能终端选择需要控制的窗户类型及数量；

(2)建立上位机与下位机的通信：

无线遥控接收单元对无线遥控器发送的开关窗信号解码后，将所述信号发送给控制单元；

Wi-Fi网络提供一个无线接入点，无线站点和智能终端通过所述无线接入点进行组网，智能终端通过无线接入点向控制单元发送开关窗指令；

(3)控制单元接收上述开关窗指令，并对所述指令进行解析处理，然后发送相应的驱动信号给电机驱动模块；

(4)电机驱动模块根据接收到的指令，对窗户进行控制。

9.如权利要求8所述的基于CAN总线的智能电动窗群控系统的控制方法，其特征是，所述步骤(2)中，上位机与下位机的通信具体为：

1)主控节点将接收到人机界面发来的除了报文帧开始字符以外的报文帧字符都存入缓冲区，然后完成纵向冗余检验计算和校验；

2)若校验不正确，则发送一帧错误帧给人机界面，请求重新发送；若校验正确，将缓冲区的数据的头部加上报文帧起始字符发送给人机界面，接着分析窗型、组号、窗号，若为主控节点控制的窗型、组号、窗号，则进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理，不转发给其他窗控节点；若为其他窗控节点控制的窗型、组号、窗号或除主控节点控制的窗型、组号、窗号外还包含其他窗控节点控制的窗型、组号、窗号，则将上述发送给人机界面的报文帧转发给连接在CAN总线上的窗控节点，然后进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理；

3)窗控节点将接收到的CAN总线发来的除了报文帧开始字符以外的报文帧字符都存入缓冲区，然后完成纵向冗余检验计算和校验；

4)若校验不正确，则发送一帧错误帧给主控节点，请求重发；若校验正确，将窗控节点的CAN虚拟站号帧发送到CAN总线上的主控节点，接着分析烟雾传感器编号、窗型、组号、窗号，若窗型、组号、窗号不为该窗控节点控制的窗型、组号、窗号，则不做任何处理；若为窗型、组号、窗号为该窗控节点控制的窗型、组号、窗号，然后进行烟雾传感器编号、开、关、停数据的分析与处理；

5)主控节点接收到窗控节点的CAN虚拟站号后，记录接收到的CAN虚拟站号个数；如果记录的CAN虚拟站号个数与实际的CAN虚拟站号个数不相等时，主控节点主动重发上一次报文帧，若相等，则等待转发或接收下一条报文帧；

6)若窗户因动作完毕停止，窗控节点向主控节点发送窗户状态帧；若窗户因动作异常停止时，则向主控发送窗户动作异常状态帧；

7)当主控节点控制的窗户动作完毕，则将该窗户状态帧发送给上位机；当接收到其他窗户状态帧，则发送给上位机。

10.如权利要求8所述的基于CAN总线的智能电动窗群控系统的控制方法，其特征是，电机驱动部分对窗户进行控制的类型包括上电复位控制、异常控制和正常控制；

1)正常控制：控制单元以直流电机电流检测子单元反馈的电压为主，来判断窗户开关完毕；以定时器计时为铺助，避免因为电压不稳定原因导致窗户开关完毕后，直流电机电流检测子单元反馈的电压未达到设定的值，控制单元不能第一时间发送停止指令给直流电机驱动单元，停止电机动作；

当定时器计时达到设定值时，控制单元发送停止指令给直流电机驱动单元，从而使电机停止动作；

2)上电复位控制：当电动窗在开启或关闭过程中，突然掉电时，电动窗处于未完全开启或关闭状态；再次上电时，控制单元自动发送关窗指令给直流电机驱动单元，从而使窗户进行关窗动作，回到初始关闭状态；

3)异常控制：当窗户在开启或关闭过程中，因外界原因给其一定阻力时，此时直流电机电流检测子单元反馈的电压异常增大，控制单元发送电机停止指令给直流电机驱动单元，从而使窗户停止开启或关闭；

控制单元再次接收到上位机发来的开启或关闭指令时，经分析处理后，发送相应的指令给直流电机驱动单元，从而使窗户继续开启或关闭，或向相反的方向动作。