CN107252237B - 一种集成环境调节和光照控制功能的窗户系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成环境调节和光照控制功能的窗户系统与方法。窗户系统包括窗户、空气净化器、室外空气质量传感器、室外光照传感器、室内空气质量传感器、室内光照传感器、智能控制器、路由器、云服务平台、智能手机、窗台、窗帘杆、窗帘、窗帘控制电机。空气净化器安装在窗台内部，在窗台上设置采用室内空气进入空气净化器的内进出气口和采用室外空气进入空气净化器的外进出气口。窗台的室外一侧安装室外空气质量传感器、室外光照传感器，窗台的室内一侧安装室内空气质量传感器、室内光照传感器和智能控制器。智能控制器将各个传感器的检测结果及空气净化器的运行状态通过路由器上传至云服务平台，并最终发送给智能手机。
Description
技术领域
本发明涉及家居安防领域的一种窗户，尤其涉及一种集成环境调节和光照控制功能的窗户系统、该系统的环境调节和光照控制方法。
背景技术
随着室外环境的恶化和人类对舒适生活的追求，人们对家庭内部环境质量要求越来越高，现在市场上各种空调、空气净化器、加湿器、除湿器、暖气等都在为人们舒适生活这个目标服务。
近年来，随着传感技术、移动互联网和云计算技术的发展，智能化的环境调节设备也越来越多，如NEST生产的恒温器在美国深受欢迎，国内通过中控设备连接手机，可实现环境远程监测和控制的智能家居设备也是市场上热门产品。但是由于产品种类和数量众多、设备接口标准不统一、安装接线麻烦等各种问题，这类产品普及还存在一定的难度。
发明内容
针对当前家庭环境测控设备产品种类和数量众多、设备接口标准不统一、安装接线麻烦、占用空间等各种问题，本发明提出了一种集成环境调节和光照控制功能的窗户系统、该系统的环境调节和光照控制方法，其属于将环境质量监测和调控净化及光照调控集成在窗户上的方案，解决家庭环境舒适问题，具有使用方便、占用空间小、成本低等特点，为了提高智能化程度还可以设计手机APP实现室内环境的全面智能化控制。
本发明的解决方案是：一种集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，其包括窗户、空气净化器、室外空气质量传感器、室外光照传感器、室内空气质量传感器、室内光照传感器、智能控制器、路由器、云服务平台、智能手机、位于窗户下的窗台、位于窗户室内侧上方的窗帘杆、安装在窗帘杆上的窗帘、控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合的窗帘控制电机；空气净化器安装在窗台内部，在窗台上设置采用室内空气进入空气净化器的内进出气口和采用室外空气进入空气净化器的外进出气口；窗台的室外一侧安装室外空气质量传感器、室外光照传感器，窗台的室内一侧安装室内空气质量传感器、室内光照传感器和智能控制器；空气净化器以及所有的传感器都电性连接至智能控制器，智能控制器将各个传感器的检测结果及空气净化器的运行状态通过路由器上传至云服务平台，并最终发送给智能手机；智能控制器根据室内空气质量传感器对室内空气质量的检测结果、室外空气质量传感器对室外空气质量的检测结果，当室外空气质量的检测结果≤室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器通过该内进出气口选择内循环的方式调节室内的空气质量，当室外空气质量的检测结果≥室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器通过该外进出气口选择外循环的方式调节室内的空气质量；智能控制器根据室外光照传感器对室外光照强度的检测结果、室内光照传感器对室内光照强度的检测结果，并结合在智能控制器内设置的用户平时生活习惯作息时间表，控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合，该用户平时生活习惯作息时间表所表征的内容为：室外光照强度的检测结果和室内光照强度的检测结果在不同时间段内的比较结果，决定窗帘是否沿窗帘杆拉开或闭合。
作为上述方案的进一步改进，该窗户系统还包括安装在室内的空调，窗台的室内一侧还安装室内温度传感器；智能控制器根据室内温度传感器对室内温度的检测结果，和用户设定的目标温度比较，在室内温度的检测结果偏离用户设定的目标温度时，通过空调的制冷机制或制热机制调节室内的温度。
进一步地，窗台的室外一侧还安装室外温度传感器，智能控制器根据室外温度传感器对室外温度的检测结果，和用户设定的目标温度范围比较，在室外温度的检测结果在用户设定的目标温度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的温度。
进一步地，窗台的室内一侧还安装室内湿度传感器；智能控制器根据室内湿度传感器对室内湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度比较，在室内湿度的检测结果偏离用户设定的目标湿度时，通过空调的加湿机制或除湿机制调节室内的湿度。
再进一步地，窗台的室外一侧还安装室外湿度传感器，智能控制器根据室外湿度传感器对室外湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度范围比较，在室外湿度的检测结果在用户设定的目标湿度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的湿度。
进一步地，该窗户系统还包括安装在室内的无线红外转发器，智能控制器通过无线红外转发器控制空调的运行。
作为上述方案的进一步改进，智能控制器通过无线与路由器通信。
本发明还提供一种集成环境调节和光照控制方法，其应用于上述任意一种集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，该集成环境调节和光照控制方法包括以下步骤：
根据对室内空气质量的检测结果、对室外空气质量的检测结果，当室外空气质量的检测结果≤室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器通过该内进出气口选择内循环的方式调节室内的空气质量，当室外空气质量的检测结果≥室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器通过该外进出气口选择外循环的方式调节室内的空气质量；
根据对室外光照强度的检测结果、对室内光照强度的检测结果，并结合用户平时生活习惯作息时间表，控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合，该用户平时生活习惯作息时间表所表征的内容为：室外光照强度的检测结果和室内光照强度的检测结果在不同时间段内的比较结果，决定窗帘是否沿窗帘杆拉开或闭合。
作为上述方案的进一步改进，该集成环境调节和光照控制方法还配置温度调节机制：
根据对室内温度的检测结果，和用户设定的目标温度比较，在室内温度的检测结果偏离用户设定的目标温度时，通过空调的制冷机制或制热机制调节室内的温度；
根据对室外温度的检测结果，和用户设定的目标温度范围比较，在室外温度的检测结果在用户设定的目标温度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的温度。
作为上述方案的进一步改进，该集成环境调节和光照控制方法还配置湿度调节机制：
根据对室内湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度比较，在室内湿度的检测结果偏离用户设定的目标湿度时，通过空调的加湿机制或除湿机制调节室内的湿度；
根据对室外湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度范围比较，在室外湿度的检测结果在用户设定的目标湿度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的湿度。
窗户是房屋连接室内外环境的重要部件，本身就承担了光照和通风换气的功能。本发明通过在窗户加装空气净化器和窗帘控制装置，是窗户对于室内空气调节和光照调节的功能更加智能化，更可免去用户为建设环境舒适的家考虑设备选型、接口标准等问题，还通过手机APP实现室内环境质量和光照的全面控制。故，本发明的有益效果如下：
1.窗户与室内外空气质量传感器集成，可通过互联网或手机远程查看室内外空气质量参数；
2.窗台上安装有空气净化装置，朝户内和户外各安装一个进气口和出气口，可根据室内外空气质量情况选择内循环或外循环进行空气净化；
3.窗户与室内外温湿度传感器集成，可通过互联网或手机远程查看室内外温湿度参数；
4.窗户上智能控制器通过无线连接室内红外转发器，远程控制空调调温；
5.窗户上集成室内外光照传感器和窗帘控制电机，可通过互联网或手机查看光照情况、设置自动窗帘控制策略或手动控制窗帘开合，适应用户对室内光照强度喜好；
6.空气质量调节和光照调节设备在窗户上总集成，实现一个窗户为一个家庭创造舒适环保的环境。
附图说明
图1是本发明较佳实施例提供的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统的室外结构示意图。
图2是本发明较佳实施例提供的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统的室内结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请一并参阅图1及图2，本发明的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统包括窗户1、窗台2、窗帘杆、窗帘、窗帘控制电机13、空调、空气净化器3、室外空气质量传感器4、室外光照传感器5、室外温度传感器6、室外湿度传感器7、室内空气质量传感器8、室内光照传感器9、室内温度传感器10、室内湿度传感器11、智能控制器12、无线红外转发器14、路由器15、智能手机16、云服务平台17。
窗台2位于窗户1下，窗帘杆位于窗户1室内侧上方，窗帘安装在窗帘杆上，窗帘控制电机13控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合，空调安装在室内。
空气净化器3安装在窗台2内部，在窗台2上设置采用室内空气进入空气净化器3的内进出气口和采用室外空气进入空气净化器3的外进出气口。窗台2的室外一侧安装室外空气质量传感器4、室外光照传感器5、室外温度传感器6、室外湿度传感器7。窗台2的室内一侧安装室内空气质量传感器8、室内光照传感器9、室内温度传感器10、室内湿度传感器11、智能控制器12。无线红外转发器14、路由器15只要位于室内实现信号的传输即可，智能手机16、云服务平台17不受限制，只能要连上网络。智能控制器12通过无线红外转发器14控制空调的运行，智能控制器12可通过无线与路由器15通信。
空气净化器3以及所有的传感器都电性连接至智能控制器12，智能控制器12将各个传感器的检测结果及空气净化器3的运行状态通过路由器15上传至云服务平台17，并最终发送给智能手机16。
智能控制器12根据室内空气质量传感器8对室内空气质量的检测结果、室外空气质量传感器4对室外空气质量的检测结果，当室外空气质量的检测结果≤室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器3通过该内进出气口选择内循环的方式调节室内的空气质量，当室外空气质量的检测结果≥室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器3通过该外进出气口选择外循环的方式调节室内的空气质量。
智能控制器12根据室外光照传感器5对室外光照强度的检测结果、室内光照传感器9对室内光照强度的检测结果，并结合在智能控制器12内设置的用户平时生活习惯作息时间表，控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合，该用户平时生活习惯作息时间表所表征的内容为：室外光照强度的检测结果和室内光照强度的检测结果在不同时间段内的比较结果，决定窗帘是否沿窗帘杆拉开或闭合。
智能控制器12根据室内温度传感器10对室内温度的检测结果，和用户设定的目标温度比较，在室内温度的检测结果偏离用户设定的目标温度时，通过空调的制冷机制或制热机制调节室内的温度。
智能控制器12根据室外温度传感器6对室外温度的检测结果，和用户设定的目标温度范围比较，在室外温度的检测结果在用户设定的目标温度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的温度。
智能控制器12根据室内湿度传感器11对室内湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度比较，在室内湿度的检测结果偏离用户设定的目标湿度时，通过空调的加湿机制或除湿机制调节室内的湿度。
智能控制器12根据室外湿度传感器7对室外湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度范围比较，在室外湿度的检测结果在用户设定的目标湿度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的湿度。
智能控制器12将传感器的检测结果及设备运行状态通过家庭无线路由器15上传至云服务平台17。用户通过手机APP可实时查看这些数据并可通过APP设置并控制空气净化器3调节空气质量(包括内进出气口和外进出气口的选择和工作状态控制)、控制窗帘调节光照、通过无线红外转发器控制空调调节温湿度。智能控制器12还可根据手机设置的自动控制策略对窗帘、空气净化器和空调进行自动控制，使室内环境根据用户平时生活习惯进行优化。
实施例2
在本实施例中，可对现有窗户进行升级，最终实现本发明的目的。
首先，窗台2是本发明设备主要安装位置，因此需要进行专门设计。窗台的宽度可根据窗户的宽度定制，高度约为15～20cm，厚度略大于墙体厚度。窗台是一个长方体的盒子，可采用木质、铝合金、铁、不锈钢、铜等各种材质。窗台朝内的一面和朝外的一面各开两组通风孔用于空气净化器的进出气。窗台可在家听装修过程中安装在窗户下方。
空气净化系统包括空气净化器3和两个空气质量传感器，这三个部件都与智能控制器12进行信号连接，由控制器根据室内外空气质量的情况智能选择内循环(只用内进出气口)或外循环方式(内外进出气口都启用)及控制净化器工作档位进行空气净化。空气净化器3的主机安装在窗台内部。电源线穿过窗台外壳连接至空气净化器3和两个空气质量传感器。
温湿度调节系统包括室外温度传感器6、室外湿度传感器7、室内温度传感器10、室内湿度传感器11及无线红外转发器14几个部分组成，这几个部件都与智能控制器12进行信号连接，由智能控制器12根据检测到的温湿度数据通过无线红外转发器14对空调工作状态的控制。
光照调节系统包括室外光照传感器5、室内光照传感器9和窗帘控制电机13。这几个部件都与智能控制器12进行信号连接，由智能控制器12根据室内外光照数据通过窗帘控制电机13控制窗帘开合。智能控制器12还可通过无线或有线通信扩展到室内灯光的亮度控制。
云服务平台17可建于自建服务器或者商用云服务器上，拥有公网固定IP，采用linux、unix或windows server服务器软件平台。云服务平台软件通过互联网实时采集智能控制器12上的各个设备状态和传感数据，保存在数据库。云服务器平台受到手机APP请求后可将门上各个设备状态和传感数据发送给手机。接收到手机远程控制或状态设置命令时可控制窗上所有设备的工作。
手机APP安装在用户的智能手机16上，具有Android和iOS两个版本或其他移动操作系统版本。功能如下：多组舒适环境参数设置(适用于不同季节、场景等)；室内外环境和光照参数的查看；净化器、空调和窗帘的状态查看和独立控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，其包括窗户(1)、位于窗户(1)下的窗台(2)、位于窗户(1)室内侧上方的窗帘杆、安装在窗帘杆上的窗帘、控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合的窗帘控制电机(13)；其特征在于；该窗户系统还包括空气净化器(3)、室外空气质量传感器(4)、室外光照传感器(5)、室内空气质量传感器(8)、室内光照传感器(9)、智能控制器(12)、路由器(15)、云服务平台(17)、智能手机(16)；
空气净化器(3)安装在窗台(2)内部，在窗台(2)上设置采用室内空气进入空气净化器(3)的内进出气口和采用室外空气进入空气净化器(3)的外进出气口；窗台(2)的室外一侧安装室外空气质量传感器(4)、室外光照传感器(5)，窗台(2)的室内一侧安装室内空气质量传感器(8)、室内光照传感器(9)和智能控制器(12)；空气净化器(3)以及所有的传感器都电性连接至智能控制器(12)，智能控制器(12)将各个传感器的检测结果及空气净化器(3)的运行状态通过路由器(15)上传至云服务平台(17)，并最终发送给智能手机(16)；
智能控制器(12)根据室内空气质量传感器(8)对室内空气质量的检测结果、室外空气质量传感器(4)对室外空气质量的检测结果，当室外空气质量的检测结果≤室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器(3)通过该内进出气口选择内循环的方式调节室内的空气质量，当室外空气质量的检测结果≥室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器(3)通过该外进出气口选择外循环的方式调节室内的空气质量；
智能控制器(12)根据室外光照传感器(5)对室外光照强度的检测结果、室内光照传感器(9)对室内光照强度的检测结果，并结合在智能控制器(12)内设置的用户平时生活习惯作息时间表，控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合，该用户平时生活习惯作息时间表所表征的内容为：室外光照强度的检测结果和室内光照强度的检测结果在不同时间段内的比较结果，决定窗帘是否沿窗帘杆拉开或闭合；
该窗户系统还包括安装在室内的空调，窗台(2)的室内一侧还安装室内温度传感器(10)；智能控制器(12)根据室内温度传感器(10)对室内温度的检测结果，和用户设定的目标温度比较，在室内温度的检测结果偏离用户设定的目标温度时，通过空调的制冷机制或制热机制调节室内的温度；
窗台(2)的室外一侧还安装室外温度传感器(6)，智能控制器(12)根据室外温度传感器(6)对室外温度的检测结果，和用户设定的目标温度范围比较，在室外温度的检测结果在用户设定的目标温度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的温度。
2.如权利要求1所述的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，其特征在于：窗台(2)的室内一侧还安装室内湿度传感器(11)；智能控制器(12)根据室内湿度传感器(11)对室内湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度比较，在室内湿度的检测结果偏离用户设定的目标湿度时，通过空调的加湿机制或除湿机制调节室内的湿度。
3.如权利要求2所述的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，其特征在于：窗台(2)的室外一侧还安装室外湿度传感器(7)，智能控制器(12)根据室外湿度传感器(7)对室外湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度范围比较，在室外湿度的检测结果在用户设定的目标湿度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的湿度。
4.如权利要求1所述的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，其特征在于：该窗户系统还包括安装在室内的无线红外转发器(14)，智能控制器(12)通过无线红外转发器(14)控制空调的运行。
5.如权利要求1所述的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，其特征在于：智能控制器(12)通过无线与路由器(15)通信。
6.一种集成环境调节和光照控制方法，其应用于如权利要求1至5中任意一项所述的集成环境调节和光照控制功能的窗户系统，其特征在于：该集成环境调节和光照控制方法包括以下步骤：
根据对室内空气质量的检测结果、对室外空气质量的检测结果，当室外空气质量的检测结果≤室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器(3)通过该内进出气口选择内循环的方式调节室内的空气质量，当室外空气质量的检测结果≥室内空气质量的检测结果时，开启空气净化器(3)通过该外进出气口选择外循环的方式调节室内的空气质量；
根据对室外光照强度的检测结果、对室内光照强度的检测结果，并结合用户平时生活习惯作息时间表，控制窗帘沿窗帘杆拉开或闭合，该用户平时生活习惯作息时间表所表征的内容为：室外光照强度的检测结果和室内光照强度的检测结果在不同时间段内的比较结果，决定窗帘是否沿窗帘杆拉开或闭合；
该集成环境调节和光照控制方法还配置温度调节机制：
根据对室内温度的检测结果，和用户设定的目标温度比较，在室内温度的检测结果偏离用户设定的目标温度时，通过空调的制冷机制或制热机制调节室内的温度；
根据对室外温度的检测结果，和用户设定的目标温度范围比较，在室外温度的检测结果在用户设定的目标温度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的温度。
7.如权利要求6所述的集成环境调节方法，其特征在于：该集成环境调节和光照控制方法还配置湿度调节机制：
根据对室内湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度比较，在室内湿度的检测结果偏离用户设定的目标湿度时，通过空调的加湿机制或除湿机制调节室内的湿度；
根据对室外湿度的检测结果，和用户设定的目标湿度范围比较，在室外湿度的检测结果在用户设定的目标湿度范围内时，通过空调的通风循环机制调节室内的湿度。
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