CN108360943A - 基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，包括：楼宇无线传感网络，楼宇无线传感网络包括多个控制节点，每个控制节点对应楼宇中的一个电动窗设置，控制节点用于检测对应的电动窗所处环境的环境参数信息，每个控制节点与其他至少一个控制节点以自组织和多跳的方式建立通信连接；控制台，控制台与楼宇无线传感网络相连，控制台用以获取每个控制节点检测到的环境参数信息，并根据环境参数信息生成电动窗控制指令，以及将电动窗控制指令发送至每个控制节点，以对与每个控制节点相对应的电动窗的开关状态进行控制。根据本发明的系统，能够提高电动窗控制的方便性、可靠性和智能化水平，且成本较低。

Description

基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统

技术领域

本发明涉及智能建筑技术领域，特别涉及一种基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统。

背景技术

智能建筑作为智慧城市的重要一部分，是建筑行业与物联网技术的交汇点，是实现数字化城市趋势中的关键一步。建筑的智能化是在传统的建筑行业的基础上，赋予建筑更新鲜的生命活力，让建筑的外观更具科技感、管理更加简便快捷。其中，楼宇遮阳窗体是建筑体的“衣服”，传统的窗户主要是以采光和通风为目的，它的开关设计大都采用机械的结构，需要人为的进行窗户的打开和关闭，这样的方式耗费人力和物力，跟不上现在“智能化”的节奏。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，能够提高电动窗控制的方便性、可靠性和智能化水平，且成本较低。

为达到上述目的，本发明提出了一种基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，包括：楼宇无线传感网络，所述楼宇无线传感网络包括多个控制节点，每个所述控制节点对应楼宇中的一个电动窗设置，所述控制节点用于检测对应的电动窗所处环境的环境参数信息，每个所述控制节点与其他至少一个控制节点以自组织和多跳的方式建立通信连接；控制台，所述控制台与所述楼宇无线传感网络相连，所述控制台用以获取每个所述控制节点检测到的环境参数信息，并根据所述环境参数信息生成电动窗控制指令，以及将所述电动窗控制指令发送至每个所述控制节点，以对与每个所述控制节点相对应的电动窗的开关状态进行控制。

根据本发明实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其楼宇无线传感网络包括多个分别对应电动窗设置的控制节点，控制节点可检测对应的电动窗所处环境的环境参数信息，并且每个控制节点与其他至少一个控制节点以自组织和多跳的方式建立通信连接，控制台可获取每个控制节点检测到的环境参数信息，并根据环境参数信息对电动窗的开关状态进行控制，由此，根据传感器数据实现对电动窗的控制，大大提高了电动窗控制的方便性和智能化水平，通过无线多跳网络实现传感器数据和控制指令的传输，不仅成本较低，而且能够增强数据传输的稳定性，从而提高电动窗控制的可靠性。

另外，根据本发明上述实施例提出的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统还包括：人机交互装置，所述人机交互装置包括显示模块，所述显示模块与所述控制台相连，所述控制台还用于获取每个所述控制节点相对应的电动窗的当前开关状态，并控制所述显示模块对每个所述控制节点对应的电动窗所处环境的环境参数信息和当前开关状态进行显示；存储装置，所述存储装置与所述控制台相连，所述控制台还用于控制所述存储装置对每个所述控制节点对应的电动窗所处环境的环境参数信息和当前开关状态进行存储。

根据本发明的一个实施例，所述楼宇无线传感网络中的多个控制节点包括有限个汇聚节点，所述汇聚节点与所述控制台的网络接口进行有线连接。

进一步地，所述楼宇划分为多个区域，所述多个控制节点分布于所述多个区域，每个区域包括至少一个所述汇聚节点。

根据本发明的一个实施例，所述人机交互装置为三维组态的人机交互装置。

进一步地，所述人机交互装置还包括操作模块，所述操作模块与所述控制台相连，所述操作模块用于接收用户操作指令，所述控制台用于根据所述用户操作指令对所述电动窗的开关状态进行控制，以使所述楼宇的多个电动窗构成预设图案。

根据本发明的一个实施例，所述控制节点包括：传感器模块，所述传感器模块用于采集所处环境的环境参数信息；电动窗控制模块；无线通信模块，所述无线通信模块与其他控制节点装置的无线通信模块以自组织和多跳的方式构成所述楼宇无线传感网络，所述无线通信模块用于将所述传感器模块采集的环境参数信息或所述控制台发送的电动窗控制指令发送至所述楼宇无线传感网络中其他控制节点，并用于接收来自所述楼宇无线传感网络中其他控制节点的环境参数信息或所述控制台发送的电动窗控制指令，以及用于将来自所述楼宇无线传感网络中其他一个或多个控制节点的环境参数信息转发至所述楼宇无线传感网络中其他另外一个或多个控制节点；处理模块，所述处理模块分别与所述传感器模块、所述电动窗控制模块和所述无线通信模块相连，所述处理模块用于将所述电动窗控制指令发送至所述电动窗控制模块，以对所述电动窗的开关状态进行控制。

进一步地，所述传感器模块包括：至少一个传感器，所述至少一个传感器安装于所述电动窗的相应位置以采集所述相应位置的环境参数信息；AD转换器，所述AD转换器分别与所述至少一个传感器和所述处理模块相连，所述AD转换器用于对所述环境参数信息进行AD转换，并将AD转换后的环境参数信息传输至所述处理模块。

根据本发明的一个实施例，所述电动窗控制模块包括：电机控制单元，所述电机控制单元分别与所述处理模块和用以控制所述电动窗开关状态的电机相连，所述电机控制单元用于根据所述电动窗控制指令进行运转或停转，以对所述电动窗的开关状态进行控制；交互单元，所述交互单元分别与所述电机和所述AD转换器相连，所述交互单元用于根据用户的手动指令控制所述电机运转或停转以对所述电动窗的开关状态进行控制，并用于对所述环境参数信息进行显示。

进一步地，所述至少一个传感器包括安装于所述电动窗外部的光强传感器、安装于所述电动窗内部的温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器中的至少一个。

附图说明

图1为根据本发明实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统的方框示意图；

图2为根据本发明一个实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统的方框示意图；

图3为根据本发明一个实施例的控制节点的方框示意图；

图4为根据本发明一个实施例的无线通信模块的方框示意图；

图5为根据本发明一个实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统的结构示意图；

图6为根据本发明一个实施例的上行传输数据的流程图；

图7为根据本发明一个实施例的下行传输数据的流程图；

图8为根据本发明一个实施例的传感器模块的结构示意图；

图9为根据本发明一个实施例的电机控制单元的方框示意图；

图10为根据本发明一个实施例的交互单元的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制节点装置。

如图1所示，本发明实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，包括楼宇无线传感网络100和控制台200。

其中，楼宇无线传感网络100包括多个控制节点，控制节点对应楼宇中的一个电动窗设置，控制节点用于检测对应的电动窗所处环境的环境参数信息，每个控制节点与其他至少一个控制节点以自组织和多跳的方式建立通信连接；控制台200与楼宇无线传感网络100相连，控制台200用以获取每个控制节点检测到的环境参数信息，并根据环境参数信息生成电动窗控制指令，以及将电动窗控制指令发送至每个控制节点，以对与每个控制节点相对应的电动窗的开关状态进行控制。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统还包括人机交互装置300和存储装置400。其中，人机交互装置300包括显示模块，显示模块300与控制台200相连，控制台200还用于获取每个控制节点相对应的电动窗的当前开关状态，并控制显示模块对每个控制节点对应的电动窗所处环境的环境参数信息和当前开关状态进行显示；存储装置400与控制台200相连，控制台200还用于控制存储装置400对每个控制节点对应的电动窗所处环境的环境参数信息和当前开关状态进行存储。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，控制节点可包括传感器模块10、电动窗控制模块20、无线通信模块30和处理模块40。其中，传感器模块10用于采集所处环境的环境参数信息；无线通信模块30与其他控制节点装置的无线通信模块以自组织和多跳的方式构成楼宇无线传感网络，无线通信模块30用于将传感器模块采集的环境参数信息或控制台200发送的电动窗控制指令发送至楼宇无线传感网络中其他控制节点，并用于接收来自楼宇无线传感网络中其他控制节点的环境参数信息或控制台200发送的电动窗控制指令，以及用于将来自楼宇无线传感网络中其他一个或多个控制节点的环境参数信息转发至楼宇无线传感网络中其他另外一个或多个控制节点；处理模块40分别与传感器模块10、电动窗控制模块20和无线通信模块30相连，处理模块40用于将电动窗控制指令发送至电动窗控制模块20，以对电动窗的开关状态进行控制。

如图3所示，传感器模块10包括至少一个传感器11和AD转换器12。至少一个传感器11安装于电动窗的相应位置以采集相应位置的环境参数信息，AD转换器12分别与至少一个传感器11和处理模块40相连，AD转换器12用于对环境参数信息进行AD转换，并将AD转换后的环境参数信息传输至处理模块40。其中，至少一个传感器11包括安装于电动窗外部的光强传感器、安装于电动窗内部的温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器中的至少一个。

如图3所示，电动窗控制模块20包括电机控制单元21，电机控制单元21分别与处理模块40和用以控制电动窗开关状态的电机相连，电机控制单元21用于根据电动窗控制指令进行运转或停转，以对电动窗的开关状态进行控制。

如图4所示，无线通信模块30可包括无线自组网单元31、信号处理单元32、无线发射单元33和发射天线34、无线接收单元35和接收天线36。无线自组网单元31通过网络接口与处理模块40相连，无线自组网单元31用以提供楼宇无线传感网络的通信协议；信号处理单元32与无线自组网单元31相连，信号处理单元32用于对传感器模块10采集的环境参数信息进行转换以适于发送，并用于对接收的来自楼宇无线传感网络中其他控制节点装置的环境参数信息进行转换以适于处理模块40识别；无线发射单元33分别与信号处理单元32和发射天线34相连，无线发射单元33用于对转换后的传感器模块10采集的环境参数信息进行调制以得到发射信号，并通过发射天线34发出发射信号；无线接收单元35分别与信号处理单元32和接收天线36相连，无线接收单元35用于对接收天线36接收的接收信号进行解调以得到来自楼宇无线传感网络中其他控制节点装置的环境参数信息，并将来自楼宇无线传感网络中其他控制节点装置的环境参数信息传输至信号处理单元32。

进一步地，无线自组网单元可采用低于1GHz，如900MHz的WiFi(WirelessFidelity，一种无线局域网)模块，其遵循IEEE802.11ah物理层规范，802.11ah的PHY和MAC层针对短的数据包长度和长睡眠时间做了优化，例如，其帧结构采用了更少数据量的格式，使传输量减少，传输时间缩短，从而达到降低功耗的效果。802.11ah组网的节点数更多，一个AP接入点可关联的设备数量多达8191个，并且低频段使得穿透性更好，使传输距离达到1km以上，覆盖范围更广。信号处理单元32包括调制解调器、AD转换器、DA转换器、滤波器等，用于对模拟信号和数字信号进行相关处理。无线收发单元和收发天线负责模拟信号的发送与接收，收发天线可以采用增强型的全向直立天线，便于组网。

在本发明的一个实施例中，控制台200可根据整个楼宇的整体环境参数生成电动窗控制指令，以对整个楼宇的电动窗进行控制。举例而言，如果整个楼宇中的控制节点所采集的空气质量均较差，则可控制整个楼宇的电动窗完全打开以进行通风。

在本发明的一个实施例中，人机交互装置300还可包括操作模块，操作模块与控制台200相连，操作模块用于接收用户操作指令，控制台200用于根据用户操作指令对电动窗的开关状态进行控制，以使楼宇的多个电动窗构成预设图案。

也就是说，控制台200不仅可以根据环境参数实现对楼宇中的电动窗的自动控制，还可通过手动控制多个电动窗的开关状态，使楼宇的墙壁呈现预设的场景。

在本发明的一个实施例中，人机交互装置300为三维组态的人机交互装置，利用三维组态软件对建筑物进行三维重构，将每个控制节点封装成一个组件，放置于3D模型相应的位置上，并同系统数据库中的对应的数据进行关联。利用人机交互装置300可实现对每个控制节点设备的电量状态、故障情况等进行监测与控制。当控制节点出现异常情况时，三维交互界面相对应位置会进行显示相应的报警。也可以自动通知相应楼层的安全员进行检查。三维组态的人机交互装置形象的视感体验和便捷的操作方法可以使人机交互变得更加简单。

在本发明的一个实施例中，存储装置400主要由数据库组成，用于存储各个控制节点上传的环境参数信息及其所对应的电动窗开合状态、设备的状态信息和维护记录等。控制台200将这些数据进行融合分析处理，可实现自主学习能力，通过自主学习做出对电动窗的控制决策，无疑能够提高控制的准确度。

在本发明的一个实施例中，楼宇无线传感网络中的多个控制节点包括有限个汇聚节点，有限个汇聚节点不仅具有控制节点本身的功能，还可与控制台200的网络接口进行有线连接。有限个汇聚节点用于防止网络拥塞，在布置汇聚节点时，需考虑到物理连接的复杂环境。

进一步地，可将楼宇划分为多个区域，多个控制节点分布于多个区域，每个区域包括至少一个汇聚节点。也就是说，在布置各个控制节点时，可根据楼宇的建筑特点，进行分簇布置。举例而言，一个大型医院可以按所属的部门划分区域，大型商场可以按每一楼层划分区域，高层建筑可以把多个楼层划分为一个区域。每一区域内可根据需要布置2至5个汇聚节点，以防止网络拥塞。

具体地，如图5所示，可根据上述楼宇的区域划分，将楼宇无线传感网络划分为多个分簇网络。控制台200可包括PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)芯片，对于工程实践而言，PLC芯片抗干扰能力强，可靠性高，有很强的适用性，适用于工程控制。同时其维护方便，能耗低，适于本发明的控制系统。如图5所示，每个分簇网络通过网络汇集装置连接到PLC芯片的网络接口，人机交互装置300中的显示器连接到PLC芯片的显示接口，人机交互装置300中供用户操作的外设连接到PLC芯片的外设接口，存储装置400中的数据库连接到PLC芯片的存储接口。另外，PLC芯片还留有必要的扩展接口，以方便控制台200的功能扩展。

基于上述控制系统，控制台可实现对整个控制系统的统筹调控，实现控制系统的多种功能，具体功能可包括：

(1)用于实现大规模控制节点的协同控制。由于大型建筑的控制节点数目较多，控制台在实现控制时，需要进行统一调度控制。

(2)用于给控制节点发布控制命令。控制台可周期性的发布上传环境参数命令，以获取每个控制节点的环境参数信息，或者发布查询命令，获取每个控制节点设备的状态信息，如设备电量信息、维护信息以及电动窗的开合状态等。

(3)用于实现数据的融合处理。控制台在获取各个控制节点上传的数据后，可按照一定的算法处理，将数据融合，提取出有用的信息，以作出相应的决策。

(4)用于实现大数据下的自主学习功能。控制台在数据融合的基础上，把一长段时间的环境参数和电动窗开合状态信息进行综合计算，通过机器学习的方法计算出当前环境条件下的电动窗应该处于的状态，在不断学习中，该系统的决策正确性更佳。

(5)用于实现“智能赋形”功能。“智能赋形”是对楼宇外观的改变，控制台可以根据操作者的想法，通过协调控制每个电动窗的开合状态，使得整个楼宇的外墙幕呈现想要的图案。

(6)用于把控制节点上传的相关信息标志在人机交互界面中。

根据上述功能，控制台的处理器芯片内核应可以创建多线程实现多任务并发执行，分别为无线多跳传感网络线程、数据融合处理线程、数据存储线程、交互显示线程以及网络安全管理线程。无线多跳传感网络线程用于发送报文给目标无线传感网络设备或从无线传感网络中接收报文；数据融合处理线程可以对需要发送或者接收到的数据进行融合，提高数据精度；数据存储线程用于存储相应数据信息；交互显示线程可以在三维组态交互装置中显示出每个电动窗的开合状态及其环境参数。网络安全管理线程用于对无线传感网络协议栈线程接收到和将要发送的数据进行过滤，防止发送和接收有损无线传感网络安全的数据。

总体而言，控制台具有数据融合、协同控制、自主学习功能。针对本发明实施例的控制系统数据特点，控制台进行简单的数据融合处理，把众多控制节点的检测数据按时间序列进行汇总，在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，进而实现相应的决策和估计，使系统获得比它的各组成部分更充分的信息。电动窗控制系统的协同控制需要控制台对所有控制节点的统一调度，每个控制节点都是系统整体的一部分，在控制时需要考虑到每个电动窗的状态。例如，如果想让楼宇的外墙幕展示出图案，这就需要精确地控制每个电动窗的开合状态，才能得到完美的效果。该控制系统的自主学习功能需要借助一长段时间的数据信息，和数据融合技术相结合，借助先验的数据结果，推断出当前情况下哪个决策更加准确，例如，在该环境检测数据下，电动窗该处于哪种状态。

在本发明的一个具体实施例中，楼宇无线传感网络与控制台之间的数据传输可分为数据楼宇无线传感网络至控制台的上行传输和控制台至楼宇无线传感网络的下行传输。

其中，如图6所示，上行传输可包括以下步骤：

S601，控制节点初始化。各个控制节点初始化，包括控制节点内部的存储器和寄存器的初始化、I/O端口初始化、协议栈初始化和应用程序初始化。

S602，各个控制节点构建无线多跳传感网络。在第一次进行现场测试时，可发现邻节点并建立联系，把邻节点的MAC地址写入自身的路由表中，当然，由于每个控制节点的位置固定，路由表的建立也可以由技术人员设定。每个控制节点均可以在与汇聚节点之间建立多跳路由，构成整个传感网络。

S603，控制节点对环境参数进行采集、存储与显示。根据控制节点的装置结构，节点的I/O端口连有多个参数采集装置，采集光强、温湿度、颗粒物浓度，并查询当前电动窗所在的开合状态。然后将这些数据缓存于控制节点的存储芯片中，并在本地的LCD屏上进行显示。

S604，控制节点将采集的数据封装为数据包，传输至无线多跳传感网络。可按照路由协议选择最佳路由，传输到所述的无线多跳传感网络中，由于传感网络是分有不同区域的，所以该数据包只会在该控制节点所处的区域内传输。控制节点获得数据包后，先检查数据包的完整性，若不完整，则丢弃，若完整，则检查该数据包的目的地址，查找自身的路由表，根据路由协议选择下一跳的地址，然后转发出去，直至达到该区域的汇聚节点。

S605，控制台从汇聚节点接收数据包，并融合分析处理。控制台对数据包进行解析，调取数据库中的相关数据进行融合处理，经过相关算法的计算，作出最佳决策。例如，控制中心对比采集的光强、温湿度、颗粒物浓度与数据库中的对应数据，找到相似的数据，查看该数据项对应的电动窗开合状态，以此作出合理的决策。

S606，数据存储与显示。控制台对获取的数据信息和作出的决策信息进行存储和显示。将获取的数据信息和作出的决策信息存储到已建立的数据库中，同时按照数据所属的节点位置，把数据标注在人机交互界面的对应位置。

如图7所示，下行传输可包括以下步骤：

S701，控制节点初始化。

S702，各个控制节点构建无线多跳传感网络。

S703，控制台发布查询或者控制命令。控制台可通过相关程序发布控制命令，控制命令有三种，一是控制电动窗改变其开合状态；二是查询控制节点设备是否有警报信息；三是读取此刻传感器的采集数据和电动窗的开合状态。

S704，控制台将数据传输至无线多跳传感网络。控制台将命令封装为数据包，下发给网络模块，由网络模块传输到汇聚节点，汇聚节点可根据当前网络的状况，由路由协议选取最佳路由进行传输。控制节点在获得该数据包时，首先检查数据包的完整性，若有损坏，则丢弃；若完好无损，则会解析检查MAC帧头的目的地址，若与自己MAC地址相同则接收，若不同，则进行路由转发。

S705，控制节点接收数据包并解析。在确认数据包的目的地址与自己相同后，接收数据包并进行解析，查看该控制命令所对应的传感器组或者电动窗。

S706，控制节点执行命令。例如，控制台希望控制电动窗改变其开合状态，控制节点接到命令，把控制命令转化为电机的操作命令，正转或者反转，转到什么地方停止，以此达到控制的效果。

在上述实施例中，每个控制节点可以采集环境参数信息，并将环境参数信息发送至控制台，以便控制台对多个电动窗进行控制。而在本发明的另一个实施例中，每个控制节点还可由自身的控制模块实现对自身对应的电动窗的控制。

具体地，无线通信模块20用于将传感器模块采集的环境参数信息发送至楼宇无线传感网络中其他控制节点装置，并用于接收来自楼宇无线传感网络中其他控制节点装置的环境参数信息，以及用于将来自楼宇无线传感网络中其他一个或多个控制节点装置的环境参数信息转发至楼宇无线传感网络中其他另外一个或多个控制节点装置；处理模块40分别与传感器模块10、电动窗控制模块20和无线通信模块30相连，处理模块40用于根据传感器模块10采集的环境参数信息或无线通信模块30接收的环境参数信息生成电动窗控制指令，并将电动窗控制指令发送至电动窗控制模块20，以对电动窗的开关状态进行控制。

进一步地，如图3所示，电动窗控制模块20还可包括交互单元22，交互单元22分别与电机和AD转换器12相连，交互单元22用于根据用户的手动指令控制电机运转或停转以对电动窗的开关状态进行控制，并用于对环境参数信息进行显示。由此，不仅可在控制台处进行人机交互，还可在每个电动窗处进行人机交互。

在本发明的一个具体实施例中，如图8所示，传感器模块10可包括温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、光强传感器和ADC芯片MAX1248，四个传感器的模拟信号输出端与MAX1248的四个模拟输入通道CH0～CH3相连，实现对温度、湿度、颗粒物浓度、光照强度等环境数据的采集、量化和编码。MAX1248芯片的VREF引脚通过4.7μF电解电容C1接地，REFADJ引脚通过0.01μF的瓷片电容C2接地，DGND、AGND和COM引脚均接地。MAX1248芯片的片选引脚CS与处理模块40中CPU芯片的一个I/O端口相连，SCLK引脚与CPU芯片的SCK端口相连，DIN引脚与CPU芯片的MOSI端口相连，以上三个端口可用于对MAX1248的控制。MAX1248芯片的DOUT引脚与CPU芯片的MOSI端口相连，用以将采集的上述4种环境参数串行输出给CPU芯片。CPU芯片可根据当前控制节点装置采集的温度、湿度、颗粒物浓度、光照强度等环境数据控制电动窗的开关状态，也可结合其他控制节点装置采集的环境数据控制电动窗的开关状态。

如图9所示，电机可为220V交流电机电机，其额定功率可为200W。电机控制单元21可包括交流接触器和位移传感器，交流接触器分别与处理模块40和交流电机相连，处理模块40通过控制交流接触器的闭合以使电机接通供电电源，即220V交流电源，实现电机的正转或反转，并通过控制交流接触器的断开以使电机断开供电电源，实现电机的停转；位移传感器对应电机设置，位移传感器还与处理模块40相连，处理模块40通过位移传感器检测的电机的转子位置信息以得到电动窗的当前开关状态，处理模块40还将电动窗的当前开关状态发送给无线通信模块30。

进一步地，位移传感器可采用干簧管线性传感器，采用三个干簧管的高低电平表示电动窗的6种开关状态，包括完全关闭、完全闭合和其他四种开合角度。位移传感器和交流接触器均连接到处理模块40中的I/O接口，交流接触器连接在I/O接口和电机接口之间，还能够防止处理模块40中的芯片因电压冲击而损坏。处理模块40通过获取电动窗的当前开关状态，实现对电动窗的闭环控制，通过将电动窗的当前开关状态发送给无线通信模块30，可使无线传感器网络中的其他控制节点装置获取当前控制节点装置对应的电动窗的开关状态。

如图10所示，交互单元22包括开关组(如六个按键开关)、显示屏(如LCD)和交互控制芯片(如89C系列单片机)。交互控制芯片分别与开关组、电机、处理模块40和交互单元的显示屏相连，交互控制芯片用于通过开关组接收用户的手动指令，并根据用户的手动指令控制电机运转或停转以对电动窗的开关状态进行控制，交互控制芯片还用于控制交互单元的显示屏显示传感器模块10采集的环境参数信息。进一步地，单片机的P0端口可以接6个按键开关，并接上拉电阻，用于电动窗6种开合状态控制。单片机的P1端口可用于控制LCD的显示功能，将实时显示该房间的温度、湿度、空气质量、光照强度以及警报信息(例如在采集失败或环境参数超出预设的环境标准时显示报警信息)，LCD屏可采用LCD1604，用于显示4个环境参数。单片机的P2端口可以使用P2.1和P2.2引脚分别与接触器1和接触器2的控制端相连，两个接触器的另一端接地，同时单片机的RXD和TXD串行接口与处理模块40中CPU芯片的两个I/O口连接，用于接收环境参数和实现本地的独立控制。

综上所述，根据本发明实施例的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其楼宇无线传感网络包括多个分别对应电动窗设置的控制节点，控制节点可检测对应的电动窗所处环境的环境参数信息，并且每个控制节点与其他至少一个控制节点以自组织和多跳的方式建立通信连接，控制台可获取每个控制节点检测到的环境参数信息，并根据环境参数信息对电动窗的开关状态进行控制，由此，根据传感器数据实现对电动窗的控制，大大提高了电动窗控制的方便性和智能化水平，通过无线多跳网络实现传感器数据和控制指令的传输，不仅成本较低，而且能够增强数据传输的稳定性，从而提高电动窗控制的可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，包括：

楼宇无线传感网络，所述楼宇无线传感网络包括多个控制节点，每个所述控制节点对应楼宇中的一个电动窗设置，所述控制节点用于检测对应的电动窗所处环境的环境参数信息，每个所述控制节点与其他至少一个控制节点以自组织和多跳的方式建立通信连接；

控制台，所述控制台与所述楼宇无线传感网络相连，所述控制台用以获取每个所述控制节点检测到的环境参数信息，并根据所述环境参数信息生成电动窗控制指令，以及将所述电动窗控制指令发送至每个所述控制节点，以对与每个所述控制节点相对应的电动窗的开关状态进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，还包括：

人机交互装置，所述人机交互装置包括显示模块，所述显示模块与所述控制台相连，所述控制台还用于获取每个所述控制节点相对应的电动窗的当前开关状态，并控制所述显示模块对每个所述控制节点对应的电动窗所处环境的环境参数信息和当前开关状态进行显示；

存储装置，所述存储装置与所述控制台相连，所述控制台还用于控制所述存储装置对每个所述控制节点对应的电动窗所处环境的环境参数信息和当前开关状态进行存储。

3.根据权利要求2所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述楼宇无线传感网络中的多个控制节点包括有限个汇聚节点，所述汇聚节点与所述控制台的网络接口进行有线连接。

4.根据权利要求3所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述楼宇划分为多个区域，所述多个控制节点分布于所述多个区域，每个区域包括至少一个所述汇聚节点。

5.根据权利要求2所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述人机交互装置为三维组态的人机交互装置。

6.根据权利要求2所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述人机交互装置还包括操作模块，所述操作模块与所述控制台相连，所述操作模块用于接收用户操作指令，所述控制台用于根据所述用户操作指令对所述电动窗的开关状态进行控制，以使所述楼宇的多个电动窗构成预设图案。

7.根据权利要求1所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述控制节点包括：

传感器模块，所述传感器模块用于采集所处环境的环境参数信息；

电动窗控制模块；

无线通信模块，所述无线通信模块与其他控制节点装置的无线通信模块以自组织和多跳的方式构成所述楼宇无线传感网络，所述无线通信模块用于将所述传感器模块采集的环境参数信息或所述控制台发送的电动窗控制指令发送至所述楼宇无线传感网络中其他控制节点，并用于接收来自所述楼宇无线传感网络中其他控制节点的环境参数信息或所述控制台发送的电动窗控制指令，以及用于将来自所述楼宇无线传感网络中其他一个或多个控制节点的环境参数信息转发至所述楼宇无线传感网络中其他另外一个或多个控制节点；

处理模块，所述处理模块分别与所述传感器模块、所述电动窗控制模块和所述无线通信模块相连，所述处理模块用于将所述电动窗控制指令发送至所述电动窗控制模块，以对所述电动窗的开关状态进行控制。

8.根据权利要求7所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括：

至少一个传感器，所述至少一个传感器安装于所述电动窗的相应位置以采集所述相应位置的环境参数信息；

AD转换器，所述AD转换器分别与所述至少一个传感器和所述处理模块相连，所述AD转换器用于对所述环境参数信息进行AD转换，并将AD转换后的环境参数信息传输至所述处理模块。

9.根据权利要求8所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述电动窗控制模块包括：

电机控制单元，所述电机控制单元分别与所述处理模块和用以控制所述电动窗开关状态的电机相连，所述电机控制单元用于根据所述电动窗控制指令进行运转或停转，以对所述电动窗的开关状态进行控制；

交互单元，所述交互单元分别与所述电机和所述AD转换器相连，所述交互单元用于根据用户的手动指令控制所述电机运转或停转以对所述电动窗的开关状态进行控制，并用于对所述环境参数信息进行显示。

10.根据权利要求8所述的基于无线多跳网络的楼宇电动窗控制系统，其特征在于，所述至少一个传感器包括安装于所述电动窗外部的光强传感器、安装于所述电动窗内部的温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器中的至少一个。