CN106027348A - 一种结合智能家居的多通道有源控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合智能家居的有源控制系统，解决单台设备独立安装有源控制器，系统成本高，且控制系统之间容易出现干扰，导致系统不稳定的问题。该系统包括传感器、信号接口、有源控制器以及次级源和相应功放。智能家居网络包括集成控制单元和各待控制设备，集成控制单元通过网络连接各待控制设备并进行控制。每个待控制设备中均设置有传感器和次级源及其相应功放。传感器探测获得待控制设备的待控制信号，将待控制信号通过智能家居网络输入至集成控制单元，集成控制单元将控制信号经信号接口传输至有源控制器，有源控制器对控制信号进行处理后得到输出信号，输出信号经次级源的相应功放驱动次级源发出针对待控制信号的抵消信号。

Description

一种结合智能家居的多通道有源控制系统
技术领域
本发明属于噪声与振动控制领域，具体涉及一种结合智能家居的多通道有源控制系统。
背景技术
有源控制是一种新型噪声与振动控制技术。相对于传统噪声与振动控制方法，该技术具备设备体积小、低频控制效果好等特点，因此，在近来受到了广泛的关注。
有源控制技术目前在有源降噪耳机、有源消声排气管道等产品中有成熟应用。随着社会的发展，该技术目前也逐渐应用在一些家电设备中，如冰箱的管道噪声控制，吸尘器噪声控制等。在这些产品应用中，通常需要对单台设备安装独立的控制器以及相应的控制终端。在设备较多的情况下，在每台设备上安装独立的控制器不仅会提高系统的成本，也可能导致控制系统之间信号存在耦合干扰，从而导致系统不稳定。
智能家居是目前市场上受到广泛关注的产品概念。其以住宅为平台，利用综合布线技术，网络通信技术，自动控制技术等技术，将家居生活有关的设施进行集成控制。与普通家居相比，智能家居不仅具有居住功能，还兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化等功能。例如，智能家居中的家庭网络概念，通过在家庭范围内将PC、家电、安全系统、照明系统和广域网，以有线或无线的技术连接在一起，可以实现设备的集中管理和控制。目前，有线方案主要包括同轴电缆连接、电话线连接、电力线连接等技术。无线方案包括红外连接、无线电连接、基于RF技术的连接和基于PC的无线连接等技术。
因此，在将有源控制系统与智能家居系统相结合，具备利用智能家居的综合布线技术对多台设备的有源系统进行集中控制的可行性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种结合智能家居的有源控制系统，解决单台设备独立安装有源控制器，系统成本高，且控制系统之间容易出现干扰，导致系统不稳定的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种结合智能家居的有源控制系统，用于智能家居网络，包括传感器、信号接口、有源控制器以及次级源和相应功放。
智能家居网络包括集成控制单元和各待控制设备，集成控制单元通过网络连接各待控制设备并进行控制。
每个待控制设备中均设置有传感器和次级源及其相应功放。
传感器探测获得待控制设备的待控制信号，将待控制信号通过智能家居网络输入至集成控制单元，集成控制单元将控制信号经信号接口传输至有源控制器，有源控制器对控制信号进行处理后得到输出信号，输出信号经次级源的相应功放驱动次级源发出针对待控制信号的抵消信号。
进一步地，智能家居网络为有线网络，则传感器获得智能家居的待控制信号后，通过智能家居网络中的连接线传输到集成控制单元中，并通过信号接口传输至有源控制器。
进一步地，智能家居网络为无线网络，则信号接口为无线信号接收模块和无线信号发射模块；集成控制单元中具备无线信号接收模块和无线信号发射模块；传感器获得智能家居的待控制信号后，通过集成控制单元中的无线信号发射模块发射，并由无线信号接收模块接收并传输至有源控制器；输出信号经无线信号发射模块传输至待控制设备处，用于驱动次级源。
进一步地，待控制信号包括参考信号和误差信号，则传感器包括参考传感器和误差传感器；参考传感器用于探测获得待控制信号的参考信号；误差传感器用于探测获得待控制信号的误差信号。
进一步地，包括振动控制和噪声控制两种工作模式，在振动控制的工作模式下，以待控制设备的振动信号作为待控制信号，则次级源为激振器；在噪声控制的工作模式下，以待控制设备的噪声信号作为待控制信号，则次级源为扬声器。
有益效果：
本发明结合智能家居的多通道有源控制系统，充分利用了智能家居的网络连接方式和综合布线技术，可以对多台、多型设备的有源降噪及有源减振进行集成控制，大大降低系统的硬件成本。另一方面，结合智能家居实现的多通道集成有源降噪功能，也能综合考虑多个次级声源间的耦合，实现集中控制，提高系统的稳定性。
附图说明
图1结合智能家居的多通道有源控制系统(有线连接方式)；
图2结合智能家居的多通道有源控制系统算法示意图(有源减振部分，分布式控制系统)；
图3结合智能家居的多通道有源控制系统算法示意图(有源降噪部分，集中式控制系统)；
图4结合智能家居的多通道有源控制系统(无线连接方式)。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1、该系统包括传感器、信号接口、有源控制器以及次级源和相应功放；传感器和次级源及其相应功放均设置于智能家居网络中的待控制设备处；传感器探测获得待控制设备的待控制信号，将待控制信号通过智能家居网络以及信号接口传输至有源控制器，经有源控制器处理后得到控制输出信号，控制输出信号经次级源的相应功放驱动次级源发出针对待控制信号的抵消信号。
本实施例主要利用智能家居的综合布线技术(包括有线连接和无线连接)，实现有源控制系统中控制信号的传输，从而对各设备的次级源输出进行集中控制。智能家居网络包括集成控制单元和各待控制设备，集成控制单元通过网络连接各待控制设备并进行控制。
本实施例可以通过有线连接方式或者无线连接方式实现。
通过有线方式连接的系统包括：一个有源控制器，通用信号传输接口，若干次级源(扬声器或者激振器)及相应功放，若干参考传感器和误差传感器。
控制系统中，参考传感器和误差传感器探测到的信号，通过智能家居的连接线，传输到智能家居集成控制单元中，并通过信号接口，作为有源控制器的输入信号。有源控制器的输出信号通过信号接口接入智能家居通信网络，并传输到各设备的控制系统中，驱动次级源工作。
通过无线方式连接的系统包括：一个有源控制器，有源控制器的无线信号发射、接收模块，若干次级源(扬声器或者激振器)及相应功放，若干参考传感器和误差传感器。
控制系统中，参考传感器和误差传感器探测到的信号，通过智能家居的无线信号发射模块输出，并通过有源控制器系统的无线信号接收模块，作为有源控制器的输入信号。有源控制器的输出信号，则通过无线信号发射模块，传输到各设备的控制系统中，驱动次级源工作。
结合智能家居的有源控制系统中，次级通道存在较大的延迟。因此，本发明对宽带随机噪声的控制效果比较有限。周期性信号的控制效果几乎不受次级通道延迟大小的影响。因此，本发明可以对各设备产生的周期性噪声、振动进行较好控制。
实施例2、附图1是一个通过有线连接方式与智能家居系统相连的有源控制系统。该系统同时集成了有源降噪和有源减振的功能，可以分别对不同设备进行减振或者降噪处理。在有源减振部分，采用激振器作为次级源。在有源降噪部分，采用扬声器作为次级源。
以设备1的有源减振系统为例，其工作方式如下：
传感器(1)是加速度传感器(或者传声器)，作为参考传感器使用，用于采集设备的振动参考信号。参考信号经过连接线(2)，进入智能家居的控制线(12)，并传输到智能家居的控制系统(3)，再经过信号输出端(4)，传输到有源控制器(5)中，作为有源控制的输入信号。
传感器(15)是加速度传感器，作为误差传感器使用，用于采集控制位置设备的振动信号。误差传感器探测到的信号经过连接线(16)，传输到智能家居的控制系统(3)，再经过信号输出端(6)，传输到有源控制器(5)中，作为有源控制的另一组输入信号。
有源控制系统以(4)和(6)为输入，得到控制输出信号。控制输出信号经过连接线(7)，传递到控制系统功放(8)，驱动次级源(即激振器(9))工作。由此实现系统的集成有源控制。
本发明中，有源降噪系统与有源减振系统的工作方式相似。差别在于，有源降噪系统中误差传感器为传声器(10)，次级源为扬声器(11)。
有源减振部分，各设备的次级源间相互干扰很小。因此，控制系统分别控制每台设备的次级源输入信号即可，是一个分布式控制系统。
有源降噪部分，各设备的次级源间可能存在较强的耦合。因此，控制系统需同时控制各台设备的次级源输入，以保证系统的稳定性。这是一个集中式控制系统。控制算法结构分别如附图2和图3所示。
附图4是一个通过无线连接方式集成的有源控制系统。该系统同样集成了有源降噪和有源减振的功能。有源减振部分采用激振器作为次级源，有源降噪部分采用扬声器作为次级源。
同样以设备1的有源减振为例，其工作方式如下：
传感器(1)是加速度传感器(或传声器)，作为参考传感器使用，用于采集设备的振动参考信号。采集到的参考信号，经编码后由无线发射模块(13)发送，有源控制器的无线信号接收模块(14)接收到信号后，进行解码，并将解码信号输入到有源控制器(5)中，作为有源控制的输入。
传感器(15)是加速度传感器，作为误差传感器使用，用于采集控制位置设备的振动信号。采集到的误差信号，经编码后由无线发射模块(13)发送，有源控制器的无线信号接收模块(14)接收到信号后，进行解码，并将解码信号输入到有源控制器(5)中，作为有源控制的另一组输入。
有源控制系统以(4)和(6)为输入，得到控制输出信号。控制输出信号经编码后由无线信号发射模块(13)发射。控制系统功放(8)前端无线信号接收模块(14)接收到信号后，进行解码。解码后的信号经过功放(8)驱动次级源(即激振器(9))工作，由此实现系统的集成有源控制。
本发明中，有源降噪部分与有源减振部分的工作方式相似，差别在于，有源降噪部分的误差传感器为传声器，次级源为扬声器。
与通过有线方式相连的方式类似，有源减振部分，各设备的次级源间相互干扰很小。因此，控制系统是一个分布式控制系统。有源降噪部分，各设备的次级源间可能存在较强的耦合。因此，控制系统需同时控制各台设备的次级源输入，以保证系统的稳定性，是一个集中式控制系统。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种结合智能家居的有源控制系统，用于智能家居网络，其特征在于，包括传感器、信号接口、有源控制器以及次级源和相应功放；
所述智能家居网络包括集成控制单元和各待控制设备，所述集成控制单元通过网络连接各待控制设备并进行控制；
每个待控制设备中均设置有传感器和次级源及其相应功放；
所述传感器探测获得待控制设备的待控制信号，将待控制信号通过智能家居网络输入至所述集成控制单元，集成控制单元将控制信号经信号接口传输至所述有源控制器，有源控制器对控制信号进行处理后得到输出信号，所述输出信号经次级源的相应功放驱动次级源发出针对所述待控制信号的抵消信号。
2.如权利要求1所述的一种结合智能家居的有源控制系统，其特征在于，所述智能家居网络为有线网络，则所述传感器获得智能家居的待控制信号后，通过智能家居网络中的连接线传输到所述集成控制单元中，并通过信号接口传输至所述有源控制器。
3.如权利要求2所述的一种结合智能家居的有源控制系统，其特征在于，所述智能家居网络为无线网络，则所述信号接口为无线信号接收模块和无线信号发射模块；所述集成控制单元中具备无线信号接收模块和无线信号发射模块；
所述传感器获得智能家居的待控制信号后，通过集成控制单元中的无线信号发射模块发射，并由无线信号接收模块接收并传输至所述有源控制器；
所述输出信号经无线信号发射模块传输至待控制设备处，用于驱动次级源。
4.如权利要求1、2或者3所述的一种结合智能家居的有源控制系统，其特征在于，所述待控制信号包括参考信号和误差信号，则传感器包括参考传感器和误差传感器；
所述参考传感器用于探测获得待控制信号的参考信号；
所述误差传感器用于探测获得待控制信号的误差信号。
5.如权利要求4所述的一种结合智能家居的有源控制系统，其特征在于，包括振动控制和噪声控制两种工作模式，在振动控制的工作模式下，以待控制设备的振动信号作为待控制信号，则所述次级源为激振器；在噪声控制的工作模式下，以待控制设备的噪声信号作为待控制信号，则所述次级源为扬声器。
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