CN107675989B - 一种可根据环境调整的免清洁智能窗户 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可根据环境调整的免清洁智能窗户，包括窗户固定基座、窗户推开部分、玻璃、太阳能采集模块、电能转换储存模块、光线调整模块、室内信息采集模块、室外信息采集模块、中央控制模块、执行模块、自清洁装置；窗户向斜上方开启，开启角度为0度～90度。所述执行模块包括驱动电机、丝杠、滑块、连杆组。所述太阳能采集模块包括两层低反射透明介质和节能光导层及太阳能发电板，且上层低反射透明介质表面涂有1～2mm的纳米涂层的二氧化钒。该免清洁智能窗户保证室内空气质量良好，亦可以避免室外遭遇极端雨天及污染天气时实现自动关窗，采用自清洁装置可以自动清洁表面灰尘，避免人工清洁。
Description
技术领域
本发明属于智能建筑门窗技术领域，尤其是涉及一种可根据环境调整的免清洁智能窗户。
背景技术
人们对生活质量要求不断提高，智能家居成为未来发展趋势，智能建筑门窗的发展更是受到居民的欢迎。目前绝大多数居民家中仍然依靠手动开启窗户，这种窗户在遇到天气突然变化，如下雨、屋外粉尘、雾霾、噪声较大等情况时，不能及时关闭；在不在家期间又会出现屋内空气流通不畅、温度过高，特别是在发生煤气泄露和火灾时，容易形成密闭环境，给居民的生命财产安全造成威胁。
目前市面上存在的智能多为具备简单检测功能，模式相对单一，高层楼房的外窗清洁同样令人烦恼，且需要单独连接电源供电，长期使用会造成电能的消耗，而且在停电等情况下容易造成不能使用，因此设计一种可根据环境调整的免清洁智能窗户实现窗户随室内外环境变化实现自动打开和关闭，并且具备透光率可调、外窗免清洁及自我供电功能的技术方案是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足，提供一种可根据环境调整的免清洁智能窗户，该窗户可以根据室内外环境变化自动控制窗户的开关，实现通过检测环境参数控制窗户的开关，从而更换室内空气，保证室内空气质量良好，亦可以避免室外遭遇极端雨天及污染天气时实现自动关窗。同时通过对玻璃3材料的选择实现透光率可调和外窗免清洁的功能，并可以利用采集太阳光实现太阳能向电能的转换进行自我充电。实现人与自然和谐相处。
本发明的技术方案如下：
一种可根据环境调整的免清洁智能窗户，其特征在于所述窗户包括窗户固定基座、窗户推开部分、玻璃、太阳能采集模块、电能转换储存模块、光线调整模块、室内信息采集模块、室外信息采集模块、中央控制模块、执行模块、自清洁装置。
所述窗户为下棱边分离的可以向斜上方开启的窗户，开启角度为0度～90度。
所述室外信息采集模块包括；包括雾霾传感器、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、空气质量传感器、光线传感器；
所述室内信息采集模块包括：CO传感器、烟雾感应传感器、温度传感器、红外传感器；
所述中央控制模块包括单片机、按键面板和液晶显示屏，中央控制模块与太阳能采集模块、电能转换储存模块、光线调整模块、室内信息采集模块、室外信息采集模块、执行模块相连接；
所述光线调整模块包括电致调光单元和电致调光夹层玻璃，电致调光单元和电致调光夹层玻璃连接，中央控制模块根据光线传感器的数据调节电致调光单元电压，电致调光单元通过调节电压实现对电致调光夹层透过率的控制；
所述执行模块包括驱动电机、丝杠、滑块、连杆组，所述执行模块安装在窗户固定基座的一侧，用铝合金壳体进行包装，所述滑块一侧与丝杠相连，一侧通过连杆与窗户推开部分相连，丝杠由驱动电机驱动，驱动电机与单片机相连接。
所述太阳能采集模块包括三层机构，上下两层为低反射透明介质，中间层为节能光导层，并连有太阳能发电板；
所述雾霾传感器、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、空气质量传感器、光线传感器安装在室外空旷空间，采用螺栓固定在支架上；
所述CO传感器、烟雾感应传感器、温度传感器、红外传感器布置在屋子的中间位置，优选的远离窗户，采用膨胀螺栓连接。
所述玻璃包括层叠设置的电致调光夹层玻璃和Low-E镀膜玻璃，可以根据室内外光线的强弱，对电致调光单元进行电压调节，以改变其透光率，保持室内亮度稳定。
所述上层低反射透明介质表面涂镀有二氧化钒材料，为1～2mm的纳米涂层，该材料具有超疏水性，可以迫使水形成近似球形的水滴，快速流过表面，实现免清洁的作用。
该窗户还具有自清洁装置，所述自清洁装置包括集雨器、储雨盒、喷水器、激光发射器、激光接收器；集雨器、储雨盒、喷水器安装在窗户外侧，集雨器成漏斗状，下侧连接储雨盒，储雨盒为中空的容器，距离其底部50mm处具设置有喷水器进水头，进水头安装有液面传感器，喷水器进水头另一端连接喷水器喷头；集雨器与储雨盒连接处设置有冷凝回流管，回流管外侧设置有散热片，储雨盒采用遮光保温材料制成，可最大限度减少水分蒸发；储雨盒底部为一端高另一端低的结构，便于泥沙向低的一端沉积，储雨盒底端设置有排水口，排水口设置有电磁阀，可由单片机控制将盒底的含有沉淀物的液体排出；激光发射器和激光接收器分别安装于窗户的内外侧，激光接收器将接收到的激光信号强度发送至中央控制模块。
本发明的有益效果为：
采用多种室内传感器和室外传感器实现对室内外各种环境参数的实时监控，通过监控的参数对窗户的开关及透过率实现自动控制；
采用光线调整模块对室内光线进行调节，可以保证室内光线的均匀稳定；
在层低反射透明介质表面涂镀有二氧化钒材料，为1～2mm的纳米涂层，该材料具有超疏水性，可以迫使水形成近似球形的水滴，快速流过表面，实现免清洁的作用；
设置有自清洁装置，对于沉淀的灰尘可以自动喷水去除，结合玻璃的超疏水表面实现对玻璃的无痕自清洁，喷水后不会留下痕迹，自清洁装置采用收集雨水的设置，且具有防蒸发设置，节约用水，且可以避免在外侧加水发生危险，安全系数高。
附图说明
图1一种可根据环境调整的免清洁智能窗户结构示意图；
图2一种可根据环境调整的免清洁智能窗户驱动模块结构示意图；
图3一种可根据环境调整的免清洁智能窗户玻璃布置示意图；
图4一种可根据环境调整的免清洁智能窗户系统结构图；
图5本发明自清洁装置结构示意图；
图6激光发射器和激光接收器安装位置图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参看图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种可根据环境调整的免清洁智能窗户，其特征是所述窗户包括窗户固定基座1、窗户推开部分2、玻璃3、太阳能采集模块18、电能转换储存模块19、光线调整模块20、室内信息采集模块21、室外信息采集模块22、中央控制模块23、执行模块24、自清洁装置300；
所述执行模块包括驱动电机11、丝杠10、滑块6、连杆组4，所述执行模块安装在窗户固定基座1的一侧，用铝合金壳体5进行包装，所述滑块6一侧与丝杠10相连，一侧通过连杆与窗户推开部分2相连，丝杠10由驱动电机11驱动，驱动电机11与单片机35相连接。
所述连杆组4包括1号连杆7、2号连杆8、3号连杆9组成，所述驱动电机11通过联轴器12与丝杠10相连接。
所述室外信息采集模块22包括；包括雾霾传感器25、温度传感器26、湿度传感器27、噪声传感器28、空气质量传感器29、光线传感器30；所述室内信息采集模块21包括：CO传感器31、烟雾感应传感器32、温度传感器33、红外传感器34；所述中央控制模块包括单片机35、按键面板36和液品显示屏37，单片机35与其他各模块相连接。
所述雾霾传感器、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、空气质量传感器、光线传感器安装在室外空旷空间，采用螺栓固定在支架上。能够较为方便的实现对传感器的维修更换，同时较为准确的采集数据。
所述CO传感器、烟雾感应传感器、温度传感器、红外传感器布置在屋子的中间位置，优选的远离窗户，采用膨胀螺栓连接。能够提前感知市内数据情况，提前做出动作，同时室内采用膨胀螺栓连接，方便又牢固。
所述一种可根据环境调整的免清洁智能窗户待控制的窗户为向斜上方开启的窗户，开启角度为0度～90度。
所述光线调整模块包括电致调光单元和电致调光夹层玻璃，电致调光单元和电致调光夹层玻璃连接，中央控制模块根据光线传感器的数据调节电致调光单元电压，电致调光单元通过调节电压实现对电致调光夹层透过率的控制；
所述太阳能采集模块18包括三层机构，上下两层为低反射透明介质14，中间层为节能光导层15，节能光导层15具有调节太阳能透过率的功能，同时可以实现太阳光的散射，并传导至相连的太阳能发电板13上。
所述玻璃3包括层叠设置的电致调光夹层玻璃16和Low-E镀膜玻璃17，可以根据室内外光线的强弱，对电致调光单元进行电压调节，以改变其透光率，保持室内亮度稳定，其制作工艺为将电致调光夹层玻璃16和Low-E镀膜玻璃17分别制作后，采用低温热熔压制而成，可在保护玻璃的基础上实现较为可靠的连接。
所述上层低反射透明介质14表面涂镀有二氧化钒材料，为1～2mm的纳米涂层，该材料具有超疏水性，可以迫使水形成近似球形的水滴，快速流过表面，实现免清洁的作用，所采用的涂覆工艺为预先在涂覆表明用纳米刻刀加工细小纹理，然后逐层涂覆，可有效提高涂覆的附着力和保证均匀。
在需要调整预设值时可以通过按键面板36和液晶显示屏37对预设值进行调整。
如图5所示该窗户还具有自清洁装置300，所述自清洁装置包括集雨器301、储雨盒302、喷水器303、激光发射器304、激光接收器305；
集雨器、储雨盒、喷水器安装在窗户外侧，集雨器成漏斗状，下侧连接储雨盒，储雨盒为中空的容器，距离其底部50mm处具设置有喷水器进水头306，进水头安装有液面传感器307，喷水器进水头另一端连接喷水器喷头308；
集雨器与储雨盒连接处设置有冷凝回流管309，回流管外侧设置有散热片310，储雨盒采用遮光保温材料制成，可最大限度减少水分蒸发；储雨盒底部为一端高另一端低的结构，便于泥沙向低的一端沉积，储雨盒底端设置有排水口311，排水口设置有电磁阀312，可由单片机控制将盒底的含有沉淀物的液体排出。
如图6所示，激光发射器和激光接收器分别安装于窗户的内外侧，其中激光发射器紧贴玻璃内表面安装，激光接收器安装距离玻璃外表面一定距离，激光接收器将接收到的激光信号强度发送至中央控制模块；激光接收器仅在单片机控制玻璃透过率为最大值时进行检测。
本发明同时提供上述装置的控制方法：
通过室外信息采集模块22上的传感器对室外数据进行采集，当出现出现雾霾、气温降低、降雨、噪音污染等天气时，即出现雾霾传感器25采集的数据超过预设值、温度传感器26采集的数据低于预设值、湿度传感器27采集的数据高于预设值、噪声传感器28采集的数据高于预设值之一情况时，单片机35会控制驱动电机11带动丝杠10转动，实现滑块6沿导轨的往复运动，并通过连杆组4实现窗户推开部分2的闭合。
当室内信息采集模块21上的传感器进行数据采集时，出现CO泄露、屋内着火、冒烟、温度较高的情况下，即出现CO传感器31采集的数据高于预设值、烟雾感应传感器32数值高于预设值、温度传感器33和红外传感器34高于预设值之一的情况时；单片机35会控制驱动电机11带动丝杠10转动，实现滑块6沿导轨的往复运动，并通过连杆组4实现窗户推开部分2的打开。
当激光接收器检测激光强度信号低于预设值，且液面传感器检测液面高度高于阈值时，单片机控制喷水器从储雨盒中吸水喷射至窗户玻璃表面，对玻璃实现自动清洁。
本发明窗户可以选择雨天通风，如果需要在下雨时通风，可以通过按键面板和液晶显示屏选择雨天通风模式，此时当湿度传感器采集的数据高于预设值时，激光检测器检测激光强度信号，从而判断雨量大小，单片机控制窗户根据激光强度信号控制窗口的打开角度。激光检测器检测激光强度信号越小，窗户打开的角度越小。当开启雨天通风模式时，安装在窗台上的窗台湿度传感器判断窗台是否进水，若窗台进水，则进一步减小窗户的打开角度为原来的50％。
本发明并不限于上述实施方式，采用与发明上述实施例相同或近似的结构，而得到的其他结构设计，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可根据环境调整的免清洁智能窗户，所述窗户包括窗户固定基座、窗户推开部分、玻璃、太阳能采集模块、电能转换储存模块、光线调整模块、室内信息采集模块、室外信息采集模块、中央控制模块、执行模块、自清洁装置，其特征在于：
所述室外信息采集模块包括；雾霾传感器、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、空气质量传感器、光线传感器；
所述室内信息采集模块包括：CO传感器、烟雾感应传感器、温度传感器、红外传感器；
所述中央控制模块包括单片机、按键面板和液晶显示屏，中央控制模块与太阳能采集模块、电能转换储存模块、光线调整模块、室内信息采集模块、室外信息采集模块、执行模块相连接；
所述执行模块包括驱动电机、丝杠、滑块、连杆组，所述执行模块安装在窗户固定基座的一侧，用铝合金壳体进行包装，所述滑块一侧与丝杠相连，一侧通过连杆与窗户推开部分相连，丝杠由驱动电机驱动，驱动电机与单片机相连接；
所述自清洁装置包括集雨器、储雨盒、喷水器、激光发射器、激光接收器，用于收集雨水清洁玻璃表面灰尘；
所述光线调整模块包括电致调光单元和电致调光夹层玻璃，电致调光单元和电致调光夹层玻璃连接，中央控制模块根据光线传感器的数据调节电致调光单元电压，电致调光单元通过调节电压实现对电致调光夹层透过率的控制；
所述太阳能采集模块包括三层机构，上下两层为低反射透明介质，中间层为节能光导层，并连有太阳能发电板；
上层低反射透明介质表面涂镀有二氧化钒材料，为1～2mm的纳米涂层，该材料具有超疏水性，可以迫使水形成近似球形的水滴，快速流过表面，实现免清洁的作用；
所述玻璃包括层叠设置的电致调光夹层玻璃和Low-E镀膜玻璃，可以根据室内外光线的强弱，对电致调光单元进行电压调节，以改变其透光率，保持室内亮度稳定；
所述自清洁装置中集雨器、储雨盒、喷水器安装在窗户外侧，集雨器成漏斗状，下侧连接储雨盒，储雨盒为中空的容器，距离其底部50mm处具设置有喷水器进水头，进水头安装有液面传感器，喷水器进水头另一端连接喷水器喷头；
集雨器与储雨盒连接处设置有冷凝回流管，回流管外侧设置有散热片，储雨盒采用遮光保温材料制成，可最大限度减少水分蒸发；储雨盒底部为一端高另一端低的结构，便于泥沙向低的一端沉积，储雨盒底端设置有排水口，排水口设置有电磁阀，可由单片机控制将盒底的含有沉淀物的液体排出；
激光发射器和激光接收器分别安装于窗户的内外侧，激光接收器将接收到的激光信号强度发送至中央控制模块。
2.根据权利要求1所述一种可根据环境调整的免清洁智能窗户，其特征在于所述窗户为下棱边分离的可以向斜上方开启的窗户，开启角度为0度～90度。
3.根据权利要求1所述一种可根据环境调整的免清洁智能窗户，其特征在于所述雾霾传感器、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、空气质量传感器、光线传感器安装在室外空旷空间，采用螺栓固定在支架上；所述CO传感器、烟雾感应传感器、温度传感器、红外传感器布置在屋子的中间位置，远离窗户，采用膨胀螺栓连接。
4.一种对权利要求1-3任一项所述根据环境调整的免清洁智能窗户的控制方法，其特征在于：
当雾霾传感器采集的数据超过预设值、温度传感器采集的数据低于预设值、湿度传感器采集的数据高于预设值、噪声传感器采集的数据高于预设值其中一种条件满足时，单片机控制驱动电机带动丝杠转动，实现滑块沿导轨的往复运动，并通过连杆组实现窗户推开部分的闭合；
当室内信息采集模块上的传感器进行数据采集时，当CO传感器采集的数据高于预设值、烟雾感应传感器数值高于预设值、温度传感器和红外传感器高于预设值其中一种条件满足时，单片机会控制驱动电机带动丝杠转动，实现滑块沿导轨的往复运动，并通过连杆组实现窗户推开部分的打开；
当激光接收器检测激光强度信号低于预设值，且液面传感器检测液面高度高于阈值时，单片机控制喷水器从储雨盒中吸水喷射至窗户玻璃表面，对玻璃实现自动清洁，激光接收器仅在单片机控制玻璃透过率为最大值时进行检测；
如果需要在下雨时通风，可以通过按键面板和液晶显示屏选择雨天通风模式，此时当湿度传感器采集的数据高于预设值时，激光检测器检测激光强度信号，从而判断雨量大小，单片机控制窗户根据激光强度信号控制窗口的打开角度，激光检测器检测激光强度信号越小，窗户打开的角度越小，当开启雨天通风模式时，安装在窗台上的窗台湿度传感器判断窗台是否进水，若窗台进水，则进一步减小窗户的打开角度为原来的50％。
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