CN107455871A - 一种智能遮阳避雨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能遮阳避雨装置，包括移动底座、设于移动底座上的支撑杆、设于支撑杆顶部的顶柱和设于支撑杆上的伞骨，顶柱上设有传感器组和第一图像采集装置，若干供电装置均匀分布于伞骨上，支撑杆包括设于移动底座上的第一杆和与第一杆连接的第二杆，第二杆相对于第一杆多角度转动，伞骨设于第二杆上，由设于第二杆上的伸缩装置驱动伞骨将伞撑开或收缩，第二杆上设有第二图像采集装置，移动底座内部设有控制部，移动底座底部还设有滚轮，滚轮由设于移动底座内部的第一电机驱动，控制部根据传感器组、第一图像采集装置和第二图像采集装置的信息，控制遮阳避雨装置开闭和移动。本发明可为客人提供更为舒适的休息环境，用于公共场所和私家花园。

Description

一种智能遮阳避雨装置

技术领域

本发明涉及一种遮阳避雨装置，尤其是一种智能遮阳避雨，属于生活用品领域。

背景技术

遮阳伞是公园、露天泳池、私家花园常备设施，为人们遮挡烈日和雨水，因季节和时间的因素，太阳光线照射角度发生不断变化，由于风力和云层影响雨滴下落方向不断发生，固定式遮阳伞不能有效地遮挡阳光、阻挡风雨，失去了应有的功效。目前的智能遮阳伞能进行单一的温度、光强等的感应，但不能根据使用者位置相应地角度。

本发明是一种融合了物联网和人工智能技术的生活装置，人工智能技术用于依据客人位置调节遮阳避雨角度和高度，人工智能技术用于依据客人位置自动移动，根据光照强度、温度、是否下雨、风力强度等数据自动开闭；物联网技术用于采集数据，感知服务环境和服务对象变化。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种结构新颖、紧凑、融合了物联网和人工智能的遮阳避雨装置。本发明的具体方案如下：

一种智能遮阳避雨装置，包括移动底座、设于移动底座上的支撑杆、设于支撑杆顶部的顶柱和设于支撑杆上的伞骨，顶柱上设有传感器组和第一图像采集装置，若干供电装置均匀分布于伞骨上，支撑杆包括设于移动底座上的第一杆和与第一杆连接的第二杆，第二杆相对于第一杆多角度转动，伞骨设于第二杆上，由设于第二杆上的伸缩装置驱动伞骨将伞撑开或收缩，第二杆上设有第二图像采集装置，移动底座内部设有控制部，控制部包括触摸屏和与触摸屏连接的嵌入式计算机，移动底座底部还设有滚轮，滚轮由设于移动底座内部的第一电机驱动，嵌入式计算机根据传感器组、第一图像采集装置和第二图像采集装置的信息，控制遮阳避雨装置开闭和移动。

进一步地，所述图像采集装置为高清全景摄像头，第一全景高清摄像头采集周围环境图像信息；第二全景高清摄像头采集客人图像信息和客人遮阳挡雨图像信息，用于分析客人所在的位置，分析遮阳挡雨范围，为调控装置提供数据。

进一步地，嵌入式计算机上还内置蓝牙模块、传感器数据分析模块、图像分析模块和无线接收模块。

进一步地，所述传感器组为雨滴传感器、六方向距离传感器、风力传感器和温度传感器。

进一步地，还包括供电装置，供电装置包括设于底座的蓄电池组和均匀分布于伞骨上的可拆卸太阳能电池板组。

进一步地，所述影像采集装置为摄像头，摄像头附近设有LED灯，LED灯由嵌入式计算机控制。

进一步地，所述伸缩装置为液压伸缩杆。

进一步地，第一杆顶部设有旋转调节装置，旋转调节装置包括转轴和驱动转轴转动的第二驱动电机。

进一步地，旋转调节装置顶部设有第一角度调节装置，第一角度调节装置包括第一齿轮和驱动第一齿轮转动的第三驱动电机，第三驱动电机与嵌入式计算机连接。

进一步地，第一角度调节装置上设有第二角度调节装置，第二角度调节装置包括第二齿轮和驱动第二齿轮转动的第四驱动电机，第二角度调节装置与第一角度调节装置垂直，第四驱动电机与嵌入式计算机连接，第二角度调节装置与第二杆连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明能够依据客人位置、阳光照射方向、雨滴下落方向，风力方向和强度、温度等信息，自动地移动和调整遮阳伞的方向智能地为客人遮阳挡雨，当风力过大可能发生倾倒时，要求客人撤离，并自动收缩折叠遮阳伞棚，提高了遮阳挡雨效果，为客人提供更为舒适的休息环境，可用于公共场所和私家花园。

附图说明

图1为本发明的遮阳避雨装置的结构示意图；

图2为本发明的控制系统框图；

图3为本发明的遮阳避雨装置随客人位置转动的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-2所示，本实施例的遮阳避雨装置，可以是遮阳伞，包括移动底座11、设于移动底座11上的支撑杆、设于支撑杆顶部的顶柱1和设于支撑杆上的伞骨3，伞骨3与套设于支撑杆上的推动件4连接，顶柱1上设有传感器组和第一高清全景摄像头，若干供电装置均匀分布于伞骨3上，支撑杆包括设于移动底座11上的第一杆10和与第一杆10连接的第二杆2，第二杆2相对于第一杆10多角度转动，伞骨3设于第二杆2上，推动件4由设于第二杆2上的伸缩气缸6控制将伞撑开或收缩，第二杆2上设有第二全景高清摄像头，移动底座11内部设有控制部，控制部包括触摸屏12和与触摸屏12连接的嵌入式计算机，移动底座底部11还设有滚轮，滚轮由设于移动底座11内部的第一电机驱动，嵌入式计算机与供电装置装置、传感器组、摄像头、和第一驱动电机连接。摄像头附近设有LED灯，LED灯与嵌入式计算机连接。供电装置可以是常规的太阳能电池板或充电电池组。传感器为与嵌入式计算机连接的雨滴传感器、风力风向传感器、6方向距离传感器和温度传感器。

第一杆10顶部设有旋转调节装置9，旋转调节装置9包括转轴和驱动转轴转动的第二驱动电机。旋转调节装置9顶部设有第一角度调节装置8，第一角度调节装置8包括第一齿轮和驱动第一齿轮转动的第三驱动电机，第二、三驱动电机与嵌入式计算机连接。第一角度调节装置8上设有第二角度调节装置7，第二角度调节装置7包括第二齿轮和驱动第二齿轮转动的第四驱动电机，第二角度调节装置7与第一角度调节装置8垂直。第四驱动电机与嵌入式计算机连接，第二角度调节装置7与第二杆上的伸缩气缸6连接。

作为优选，还可以在支撑杆2上设置与嵌入式计算机连接的扬声器。

嵌入式计算机上还包括蓝牙模块、传感器数据分析模块、图像分析模块和Wi-Fi模块。

蓝牙模块用于接受手机APP控制或进行数据交互，远程计算机通过WiFi模块控制嵌入式计算机或进行数据交互。

传感器数据分析模块用于分析各个传感器采集的数据，各传感器都与嵌入式计算机外围接口连接，连接方式可以是GPIO、I²C、SPI等。

图像分析模块用于分析摄像头采集的图像，可以是图像分析软件，根据采集的图像和传感器数据分析模块的计算结果，发送命令驱动第一、二、三或四驱动电机运动，通过综合平衡算法向LED灯和各个电机发送相应信号，进行角度调节。

顶部第一全景高清摄像头采集太阳光照和是否下雨的图像数据，计算机依据设置图像分析结果决定是否有必要撑开伞，然后发送信号至控制液压杆伸展。当接近傍晚或晚上，光照减弱，嵌入式计算机根据收集的图像信号，打开LED灯进行照明。

如图3所示，图像分析模块根据第二高清全景摄像头采集的信息确定遮阳伞棚是否能够为客人遮阳，发现不能有效遮蔽客人时，计算出调整方式，发送信号至各个驱动电机，调节第一杆和第二杆的角度，使得客人处于遮阳的范围内，如果客人距离较远超过遮盖范围，则依据图像分析结果获取的客人位置数据，驱动底座以移动遮阳装置。

嵌入式计算机根据第一全景高清摄像头、风力传感器和雨滴传感器采集的数据，判断雨量大小和雨淋范围，雨滴传感器采集持续降雨超过15秒，并且通过分析摄像头图像数据发现有客人使用遮阳伞时，启动遮阳伞挡雨流程，计算出调整方式，发送信号至各个驱动电机，调节第一杆和第二杆的角度，使得客人处于不被淋雨的范围内。

该装置运动时，六方向距离传感器可探测运动方向上是否存在阻挡物体（如其他遮阳伞、树枝、建筑物等），嵌入式计算机采集该数据，并优化运动路线，主柱上部的摄像头也用于检测道路情况，发现障碍和坑洼，嵌入式计算机根据上述信息进行判断，绕行道路，如不能找出移动线路时，停止移动，通过Wi-Fi向远程管理计算机发生报警信息，请求人工协助。伞具可以在一定范围内（10米范围）自主移动，根据客人的位置调节，伞具的移动也可以通过手机APP控制，也可通过远程计算机控制。

触摸显示屏上设有启动/关闭按钮，还可显示各个各个传感器传来的环境参数信息，各传感器、驱动电机、伸缩气缸电缆铺设在支撑杆或伞骨中，管理员可以编排伞具的工作计划，遮阳伞按照预定程序工作，例如2017年7月1日星期六上午8:30分遮阳伞，9:00分撑开伞棚，每个定时周期（如3分钟）检测遮阳伞棚附近的客人（如距离主柱2.5米范围之内）是否处于遮阳伞棚的阴影中，若暴露在阴影之外，则启动运算程序利用环境信息计算最优遮阳方法，然后发送信号至各个驱动电机和驱动气缸进行调节。工作计划可以由远程计算机设置，利用Wi-Fi下载到嵌入式计算机中。依据第二高清全景摄像头采集的图像信息，按客人位置计算出移动目的地，目的地在摄像头图像范围内，进行图像分析，从本地为起点，以20厘米（可调整）为步长进行路线计算：剔除障碍点即是潜在的可选路线，以目的地为参照点，寻找下一步线路，直到发现到达目的地最短路线。路线发现是动态的、依据实际情况做出最优选择。

充电装置为控制部、LED电灯、扬声器、各个驱动电机、驱动气缸等部件供电。

当到达嵌入式计算机时钟预定启动日期时间点，该遮阳伞由待机状态转入启动状态，激活启动进程，检测遮阳伞的状态、电池电量状态，启动各传感器，判断周边环境条件是否达到工作要求，如果遇大风、大雨则继续待机，等待条件满足是执行既定工作计划。执行既定工作计划时，核对当前状态与工作日程要求是否一致，若不一致则进行相应调整，例如通过对摄像头采集到的图像分析发现所在位置不是预定位置，通过摄像头查找到预定位置，找到移动路径，启动基座小车，移动到指定位置，启动遮阳进程。

根据风力传感器采集的参数，GB50009-2001的规定按照屋面载荷计算风力，当超过地区阈值，各地区有所差别，例如风力超过2.5KN/M时，发出告警，1分钟后启动关闭遮阳伞流程。

当嵌入式计算机时钟到达预定关闭日期时间点，遮阳伞由待机状态转入关闭状态，激活启动进程，检测遮阳伞的状态、电池电量状态，启动各传感器，判断周边环境条件是否达到工作要求，如果遇大风、大雨则继续待机，等待条件满足是执行既定工作计划。执行既定工作计划时，核对当前状态与工作日程要求是否一致，若不一致则进行相应调整。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能遮阳避雨装置，包括移动底座、设于移动底座上的支撑杆、设于支撑杆顶部的顶柱和设于支撑杆上的伞骨，其特征在于：顶柱上设有传感器组和第一图像采集装置，若干供电装置均匀分布于伞骨上，支撑杆包括设于移动底座上的第一杆和与第一杆连接的第二杆，第二杆相对于第一杆多角度转动，伞骨设于第二杆上，由设于第二杆上的伸缩装置驱动伞骨将伞撑开或收缩，第二杆上设有第二图像采集装置，移动底座内部设有控制部，控制部包括触摸屏和与触摸屏连接的嵌入式计算机，移动底座底部还设有滚轮，滚轮由设于移动底座内部的第一电机驱动，嵌入式计算机根据传感器组、第一图像采集装置和第二图像采集装置的信息，控制遮阳避雨装置开闭和移动。

2.根据权利要求1所述的智能遮阳避雨装置，其特征在于：所述图像采集装置为高清全景摄像头，第一全景高清摄像头采集周围环境图像信息；第二全景高清摄像头采集客人图像信息和客人遮阳挡雨图像信息，用于分析客人所在的位置，分析遮阳挡雨范围，为调控装置提供数据。

3.根据权利要求1所述的智能遮阳避雨装置，其特征在于：嵌入式计算机上还内置蓝牙模块、传感器数据分析模块、图像分析模块和无线接收模块。

4.根据权利要求1所述的智能遮阳避雨装置，其特征在于：所述传感器组包括雨滴传感器、风力传感器、六方向距离传感器和温度传感器。

5.根据权利要求1所述的智能遮阳避雨装置，其特征在于：还包括供电装置，供电装置包括设于底座的蓄电池组和均匀分布于伞骨上的可拆卸太阳能电池板组。

6.根据权利要求1所述的遮阳避雨装置，其特征在于：第二图像采集装置附近设有LED灯，LED灯由嵌入式计算机控制。

7.根据权利要求1所述的遮阳避雨装置，其特征在于：所述伸缩装置为液压伸缩杆。

8.根据权利要求1所述的遮阳避雨装置，其特征在于：第一杆顶部设有旋转调节装置，旋转调节装置包括转轴和驱动转轴转动的第二驱动电机。

9.根据权利要求7所述的遮阳避雨装置，其特征在于：旋转调节装置顶部设有第一角度调节装置，第一角度调节装置包括第一齿轮和驱动第一齿轮转动的第三驱动电机，第三驱动电机与嵌入式计算机连接。

10.根据权利要求8所述的遮阳避雨装置，其特征在于：第一角度调节装置上设有第二角度调节装置，第二角度调节装置包括第二齿轮和驱动第二齿轮转动的第四驱动电机，第二角度调节装置与第一角度调节装置垂直，第四驱动电机与嵌入式计算机连接，第二角度调节装置与第二杆连接。