CN106843085A - 一种基于Wi‑Fi的窗控制系统和方法 - Google Patents

一种基于Wi‑Fi的窗控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Wi‑Fi的窗控制系统和控制方法，其主要包括若干窗控制终端、分布式Wi‑Fi网络、数据采集模块、服务器处理模块和显示与管理模块，所述窗控制终端、显示与管理模块和数据采集模块通过分布式Wi‑Fi网络与服务器处理模块连接，本发明可以实时收集窗控制终端附近的环境数据，并根据管理员的预先设定的阙值对收集到的数据进行智能化管理和分析，有效实现对窗的智能管理和控制，本发明监测灵敏、操作简单、布线简洁，大大增加了安全性，减少了人力物力的损耗，切实满足了实际应用的需求。

Description

一种基于Wi-Fi的窗控制系统和方法
技术领域
本发明涉及一种窗控制技术领域，特别涉及一种基于Wi-Fi的窗控制系统和方法。
背景技术
随着经济高速发展，高层建筑和大型厂房逐渐增多，而由此就导致了许多高处的窗户无法进行手动开关，且数量较多的窗户控制起来极为繁琐，如何实现窗控制系统的智能化已成为高层建筑和大型厂房亟待解决的问题之一；
目前，窗户大多采用传统的手动控制方式，控制麻烦，而且严重浪费人力物力。因此，对于高楼、厂房等窗户较多或较高的场所通常安装控制开关和冗长的电路进行远程控制以避免繁琐的操作，以此节省人力的消耗；
现有的远程控制系统一般由控制开关、传输电路、供电电路、电动开窗器和窗户组成。它通过传输电路把控制信号从控制开关传输到远程的电动开窗器，从而控制窗户的开关。然而目前远程窗控制系统还存在以下问题：需要冗长的控制线路和供电线路，且驱动开窗器的低压直流电路不适合长距离传输；控制开关位置是固定的，控制步骤仍然繁琐；未实现智能化，不能对外部环境的变化做出智能的反应。因此现有的窗户控制系统未能很好地满足实际应用的需要。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种操作简单、无需线路连接的、可进行智能控制的基于Wi-Fi的窗控制系统和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于Wi-Fi的窗控制系统，包括窗控制终端、数据采集模块、服务器处理模块和显示与管理模块，还包括分布式Wi-Fi网络，所述窗控制终端、显示与管理模块通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块连接；
所述窗控制终端包括第一Wi-Fi通信模块、电动开窗器、开关控制器和电源转换模块，所述第一Wi-Fi通信模块和电动开窗器均和电源转换模块连接，所述电动开窗器和开关控制器连接，所述开关控制器和第一Wi-Fi通信模块连接，所述第一Wi-Fi通信模块通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块连接；
所述数据采集模块包括微处理器，第二Wi-Fi通信模块、温湿度传感器模块、PM2.5传感器模块和光强传感器模块，所述微处理器分别和温湿度传感器模块、PM2.5传感器模块和光强传感器模块连接，所述第二Wi-Fi通信模块和微处理器连接，所述第二Wi-Fi通信模块通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块连接；
所述服务器处理模块包括依次连接的第三Wi-Fi通信模块、处理单元和存储单元，所述第三Wi-Fi通信模块与分布式Wi-Fi网络连接，所述处理单元用于用于处理采集到的数据并发出控制信息并将采集到的信息和控制信息发送至显示与管理模块，所述存储单元用于存储采集到的数据和控制信息；
所述显示与管理模块包括第四Wi-Fi通信模块和管理模块，所述管理模块用于实时显示采集到的信息和控制信息，并人工发送控制信息至服务器处理模块，所述第四Wi-Fi通信模块通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块连接。
进一步的是：还包括防盗模块，所述防盗模块包括安装在窗台上的红外对射模块和蜂鸣器，所述红外对射模块和蜂鸣器分别和第一Wi-Fi通信模块连接。
进一步的是：所述分布式Wi-Fi网络包括包括多个下级路由器和与多个下级路由器连接的上级路由器，所述上级路由器与服务器处理模块、数据采集模块和显示与管理模块连接，所述下级路由器与窗控制终端连接。
进一步的是：所述开关控制器包括串联的一个单刀双掷继电器和一个双刀双掷继电器。
本发明还公开了一种控制方法，步骤为：第一Wi-Fi通信模块、第二Wi-Fi通信模块、第三Wi-Fi通信模块和第四Wi-Fi通信模块接入分布式Wi-Fi网络，采集模块通过窗周边的光强传感器模块、温湿度传感器模块和PM2.5传感器模块实时采集窗周边的环境数据，并将采集到的数据通过分布式Wi-Fi网络发至处理单元，处理单元判断当前环境参数是否符合管理员预设的开窗条件，若满足条件，处理单元将开窗信息通过分布式Wi-Fi网络传至窗控制终端进行开窗操作，若当前环境不满足开窗条件，处理单元将关窗信息通过分布式Wi-Fi网络传至窗控制终端进行关窗操作，同时将当前环境信息和处理单元发出的操作信息通过分布式Wi-Fi发至显示与管理模块显示。
进一步的是：还包括防盗模块，所述防盗模块包括安装在窗台上的红外对射模块和蜂鸣器，所述红外对射模块和蜂鸣器分别和第一Wi-Fi通信模块连接；
当有人员走在窗台上，红外对射模块将接收到阻挡信号，并将阻挡信号通过第一Wi-Fi通信模块传至服务器处理模块，服务器处理模块将关窗的控制命令传至窗控制终端实现关窗操作，同时将报警信号发送至蜂鸣器，使蜂鸣器发出警报。
本发明的有益效果是：本发明可根据各个传感器和红外对射模块检测窗户周围的环境参数，并将这些环境参数信息通过分布式Wi-Fi网络上传至服务器处理模块进行处理，得出控制信息和报警信息，并将控制信息回传给窗控制终端以控制窗的开闭和蜂鸣器的开断，同时将上述控制信息和报警信息输出至显示与管理模块，便于管理员实时查看数据，并进行设置和管理，本装置可以实时采集窗周边环境数据，并根据预设数据进行智能化管理和分析，有效实现对窗的智能管理和控制，本发明监测灵敏、操作简单、布线简洁，大大增加了安全性，减少了人力物力的损耗，切实满足了实际应用的需求。
附图说明
图1为窗控制系统结构图。
图2为窗控制终端和防盗模块结构示意图。
图3为窗控制终端和防盗模块流程示意图。
图4为分布式Wi-Fi网络结构示意图。
图5为数据采集模块结构示意图。
图6为服务器处理模块和显示与管理模块的结构示意图。
图7为显示与管理模块工作流程图。
图8为开关控制器连接图。
图中标记为：数据采集模块3、服务器处理模块4、显示与管理模块5、第一Wi-Fi通信模块11；红外对射模块12；电动开窗器13；开关控制器14；蜂鸣器15、电源转换模块16、微处理器31、第二Wi-Fi通信模块32、光强传感器模块33、温湿度传感器模块34、PM2.5传感器模块35。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图所示的一种基于Wi-Fi的窗控制系统，其特征在于：包括窗控制终端、数据采集模块3、服务器处理模块4和显示与管理模块5，还包括分布式Wi-Fi网络，所述窗控制终端、显示与管理模块5通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块4连接；
所述窗控制终端包括第一Wi-Fi通信模块11、电动开窗器13、开关控制器14和电源转换模块16，所述电源转换模块16包含220V交流转5V直流的电源模块与220V交流转24V直流电源模块所述第一Wi-Fi通信模块11和电动开窗器13均和电源转换模块16连接，所述电动开窗器13和开关控制器14连接，所述电动开窗器13为24V直流供电的直流电机，所述开关控制器14包括包括串联的一个单刀双掷继电器和一个双刀双掷继电器，所述单刀双掷继电器用于控制电动开窗器13的开断，所述双刀双掷继电器用于控制电动开窗器13的运动方向，实现窗的开闭，具体电路连接方式如图8所示，其中，单刀双掷继电器具体为HK4100F-DC5V-SHG，双刀双掷继电器具体为HK19F-DC5V-SHG，电路中三极管型号为9012，二极管型号为M7，所述开关控制器14和第一Wi-Fi通信模块11连接，所述第一Wi-Fi通信模块11通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块4连接；
所述数据采集模块3包括微处理器31，第二Wi-Fi通信模块32、温湿度传感器模块34、PM2.5传感器模块35和光强传感器模块33，所述微处理器31分别和温湿度传感器模块34、PM2.5传感器模块35和光强传感器模块33连接，所述第二Wi-Fi通信模块32和微处理器31连接，所述第二Wi-Fi通信模块32通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块4连接，所述微处理器31将采集到的环境数据整合处理通过分布式Wi-Fi网络传递给服务器服务器处理模块4；
所述服务器处理模块4包括依次连接的第三Wi-Fi通信模块、处理单元和存储单元，所述第三Wi-Fi通信模块与分布式Wi-Fi网络连接，所述处理单元用于用于处理采集到的数据并发出控制信息并将采集到的信息和控制信息发送至显示与管理模块5，所述存储单元用于存储采集到的数据和控制信息；
所述显示与管理模块5包括第四Wi-Fi通信模块和管理模块，所述管理模块用于实时显示采集到的信息和控制信息，并人工发送控制信息至服务器处理模块4，同时可进行后台数据设置，如添加或删除该窗控制终端1、设置环境阈值、设置判断逻辑等，所述第四Wi-Fi通信模块通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块4连接；
Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网的技术，它通过无线网卡与无线接入点构成无线通信网络。Wi-Fi网络具有传输速度快的特点，可以达到11Mbps，符合个人和社会信息化的需求。此外，Wi-Fi网络在开放性区域，通讯距离可达300米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本较低；
上述用到的各模块具体型号为：电源转换模块包含AC220V转DC5V的电源模块HLK-PM01与220V交流转24V直流电源模块HA24N10-2539，光强传感器模块型号为BH1750FVI，服务器处理模块为STC15F2K60S2-28I-LQFP32，WiFi通信模块为ESP8266，PM2.5传感器为GP2Y1010AU0F，温湿度传感器为SHT11，红外对射模块为E18-8MNK；
窗控制系统具体运行流程如下：第一Wi-Fi通信模块11、第二Wi-Fi通信模块32、第三Wi-Fi通信模块和第四Wi-Fi通信模块接入分布式Wi-Fi网络，采集模块通过窗周边的光强传感器模块33、温湿度传感器模块34和PM2.5传感器模块35实时采集窗周边的环境数据，并将采集到的数据发至处理单元，处理单元内存储有管理员提前设置的各环境参数的阈值及开窗条件，处理单元判断当前环境参数是否符合管理员预设的开窗条件，若满足条件，处理单元将开窗信息传至窗控制终端进行开窗操作，若当前环境不满足开窗条件，处理单元将关窗信息传至窗控制终端进行关窗操作，同时将当前环境信息和处理单元发出的操作信息发至显示与管理模块5显示，此外，当管理员在显示与管理模块5发出操作指令进行人工控制时，则根据管理员的控制指令进行工作，并将指令存储并在显示与管理模块5上显示。
在上述基础上，还包括防盗模块，所述防盗模块包括安装在窗台上的红外对射模块12和蜂鸣器15，所述红外对射模块12和蜂鸣器15分别和第一Wi-Fi通信模块11连接，当有人员走在窗台上，准备从窗户进入屋内时，红外对射模块12将接收到阻挡信号，并将阻挡信号通过第一Wi-Fi通信模块11传至服务器处理模块4，服务器处理模块4将关窗的控制命令传至窗控制终端实现关窗操作，防止小偷入室盗窃，同时将报警信号发送至蜂鸣器15，使蜂鸣器15发出警报，加强了安全性能，若窗台上无外人出入迹象，则服务器处理模块4判断当前环境是否满足开窗条件，若满足则进行开窗操作。
此外，所述分布式Wi-Fi网络包括包括多个下级路由器和与多个下级路由器连接的上级路由器，所述上级路由器与服务器处理模块4、数据采集模块3和显示与管理模块5连接，所述下级路由器与窗控制终端连接，一般，15-25个窗控制终端连接一个下级路由器，下级路由器负责将窗控制终端上传的检测数据通过上级路由器传送给服务器处理模块4，同时将服务器处理模块4的控制命令发送给窗控制终端以控制电动开窗器13的状态。
本发明可实时收集窗控制终端并根据管理员的预先设定对收集到的数据进行智能化管理和分析，有效实现对窗的智能管理和控制；本发明监测灵敏、操作简单、布线简洁，大大增加了安全性，减少了人力物力的损耗，切实满足了实际应用的需求。
本发明还公开了一种控制方法，步骤为：第一Wi-Fi通信模块、第二Wi-Fi通信模块、第三Wi-Fi通信模块和第四Wi-Fi通信模块接入分布式Wi-Fi网络，采集模块通过窗周边的光强传感器模块、温湿度传感器模块和PM2.5传感器模块实时采集窗周边的环境数据，并将采集到的数据通过分布式Wi-Fi网络发至处理单元，处理单元判断当前环境参数是否符合管理员预设的开窗条件，若满足条件，处理单元将开窗信息通过分布式Wi-Fi网络传至窗控制终端进行开窗操作，若当前环境不满足开窗条件，处理单元将关窗信息通过分布式Wi-Fi网络传至窗控制终端进行关窗操作，同时将当前环境信息和处理单元发出的操作信息通过分布式Wi-Fi发至显示与管理模块显示。
进一步的是：还包括防盗模块，所述防盗模块包括安装在窗台上的红外对射模块和蜂鸣器，所述红外对射模块和蜂鸣器分别和第一Wi-Fi通信模块连接；
当有人员走在窗台上，红外对射模块将接收到阻挡信号，并将阻挡信号通过第一Wi-Fi通信模块传至服务器处理模块，服务器处理模块将关窗的控制命令传至窗控制终端实现关窗操作，同时将报警信号发送至蜂鸣器，使蜂鸣器发出警报。
本发明使用方法简单，且使用Wi-Fi通信，减少了线路的连接，使得使用起来更安全。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于Wi-Fi的窗控制系统，其特征在于：包括窗控制终端、数据采集模块(3)、服务器处理模块(4)和显示与管理模块(5)，还包括分布式Wi-Fi网络，所述窗控制终端、显示与管理模块(5)通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块(4)连接；
所述窗控制终端包括第一Wi-Fi通信模块(11)、电动开窗器(13)、开关控制器(14)和电源转换模块(16)，所述第一Wi-Fi通信模块(11)和电动开窗器(13)均和电源转换模块(16)连接，所述电动开窗器(13)和开关控制器(14)连接，所述开关控制器(14)和第一Wi-Fi通信模块(11)连接，所述第一Wi-Fi通信模块(11)通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块(4)连接；
所述数据采集模块(3)包括微处理器(31)，第二Wi-Fi通信模块(32)、温湿度传感器模块(34)、PM2.5传感器模块(35)和光强传感器模块(33)，所述微处理器(31)分别和温湿度传感器模块(34)、PM2.5传感器模块(35)和光强传感器模块(33)连接，所述第二Wi-Fi通信模块(32)和微处理器(31)连接，所述第二Wi-Fi通信模块(32)通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块(4)连接；
所述服务器处理模块(4)包括依次连接的第三Wi-Fi通信模块、处理单元和存储单元，所述第三Wi-Fi通信模块与分布式Wi-Fi网络连接，所述处理单元用于用于处理采集到的数据并发出控制信息并将采集到的信息和控制信息发送至显示与管理模块(5)，所述存储单元用于存储采集到的数据和控制信息；
所述显示与管理模块(5)包括第四Wi-Fi通信模块和管理模块，所述管理模块用于实时显示采集到的信息和控制信息，并人工发送控制信息至服务器处理模块(4)，所述第四Wi-Fi通信模块通过分布式Wi-Fi网络与服务器处理模块(4)连接。
2.如权利要求1所述的一种基于Wi-Fi的窗控制系统，其特征在于：还包括防盗模块，所述防盗模块包括安装在窗台上的红外对射模块(12)和蜂鸣器(15)，所述红外对射模块(12)和蜂鸣器(15)分别和第一Wi-Fi通信模块(11)连接。
3.如权利要求1所述的一种基于Wi-Fi的窗控制系统，其特征在于：所述分布式Wi-Fi网络包括包括多个下级路由器和与多个下级路由器连接的上级路由器，所述上级路由器与服务器处理模块(4)、数据采集模块(3)和显示与管理模块(5)连接，所述下级路由器与窗控制终端连接。
4.如权利要求1所述的一种基于Wi-Fi的窗控制系统，其特征在于：所述开关控制器(14)包括串联的一个单刀双掷继电器和一个双刀双掷继电器。
5.一种基于权利要求1至4中任意一项权利要求所述的一种基于Wi-Fi的窗控制系统的控制方法，其特征在于：第一Wi-Fi通信模块、第二Wi-Fi通信模块、第三Wi-Fi通信模块和第四Wi-Fi通信模块接入分布式Wi-Fi网络，采集模块通过窗周边的光强传感器模块、温湿度传感器模块和PM2.5传感器模块实时采集窗周边的环境数据，并将采集到的数据通过分布式Wi-Fi网络发至处理单元，处理单元判断当前环境参数是否符合管理员预设的开窗条件，若满足条件，处理单元将开窗信息通过分布式Wi-Fi网络传至窗控制终端进行开窗操作，若当前环境不满足开窗条件，处理单元将关窗信息通过分布式Wi-Fi网络传至窗控制终端进行关窗操作，同时将当前环境信息和处理单元发出的操作信息通过分布式Wi-Fi发至显示与管理模块显示。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于：还包括防盗模块，所述防盗模块包括安装在窗台上的红外对射模块(12)和蜂鸣器(15)，所述红外对射模块(12)和蜂鸣器(15)分别和第一Wi-Fi通信模块(11)连接；
当有人员走在窗台上，红外对射模块将接收到阻挡信号，并将阻挡信号通过第一Wi-Fi通信模块传至服务器处理模块，服务器处理模块将关窗的控制命令传至窗控制终端实现关窗操作，同时将报警信号发送至蜂鸣器，使蜂鸣器发出警报。
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