CN108798354A - 一种室内空气质量调节窗的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种室内空气质量调节窗的控制方法，包括以下步骤：步骤一、通过传感器获取室内温度t和相对湿度ω；步骤二、计算温度状态参数T和湿度状态参数W；步骤三、计算人体舒适指数Cft：Cft＝T+W；步骤四、根据人体舒适指数Cft控制窗户开启状态：Cft＝1，则将窗户开启到第一状态；Cft＝2，则将窗户开启到第二状态；Cft＝3，则将窗户开启到第三状态；Cft＝‑3，‑2，‑1，0时，则将窗体关闭。本发明将搜集的数据与标准相比较，得出相对适宜度，即温、湿度状态，并将适宜度相加计算出人体舒适指数，最后通过该指数对窗体开启状态进行控制，来满足人体对温湿度的要求。
Description
技术领域
本发明属于窗户开启控制技术领域，特别涉及一种室内空气质量调节窗的控制方法。
背景技术
随着经济科技的发展，人们生活水平的提高，家庭中的智能设备不断得到普及。智能窗已经被安装到千家万户中，智能窗能够根据室内温湿度的状态，控制窗户的开启或关闭，并且能够调节窗户开启角度的大小，利用自然风对室内温湿度进行控制，提高人体对室内环境的舒适程度，并减少空调的使用量，节约电能。
现有的智能窗通常简单的对温度和相对湿度进行阈值判断，来控制窗户的开启状态，其算法结构单一，并且可用数据少，不能全面高效的检测室内空气状态，更不能有效的进行操控。
发明内容
本发明的目的是解决现有窗体控制方法算法单一，没有对窗体开启进行多角度控制的缺陷，提供了一种室内空气质量调节窗的控制方法。
本发明提供的技术方案为：
一种室内空气质量调节窗的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、通过传感器获取室内温度t和相对湿度ω；
步骤二、计算温度状态参数T，使其满足：
当或时，T＝0；
当时，T＝3；
当时，T＝2；
当时，T＝1；
计算湿度状态参数W，使其满足：
当或时，W＝-3；
当时，W＝-1；
当时，W＝0。
步骤三、计算人体舒适指数Cft：
Cft＝T+W；
步骤四、根据人体舒适指数Cft控制窗户开启状态：
Cft＝1，则将窗户开启到第一状态；
Cft＝2，则将窗户开启到第二状态；
Cft＝3，则将窗户开启到第三状态；
Cft＝-3，-2，-1，0时，则将窗体关闭。
优选的是，所述第一状态为使窗体开启30°，所述第二状态为使窗体开启60°，所述第三状态为使窗体开启90°。
优选的是，还包括以下步骤：
通过设置在室内的一氧化碳传感器获取室内一氧化碳含量ηCO，通过设置在室外雨滴传感器和PM2.5传感器获取室外的雨滴状态参数λ和PM2.5数值VPM2.5；
当检测到一氧化碳含量ηCO超标，则控制窗体完全开启；
当检测到雨滴状态为下雨，或者检测到PM2.5数值VPM2.5超标，则控制窗体关闭。
优选的是，获取温度t和相对湿度ω的传感器为dht11温湿度传感器。
优选的是，所述一氧化碳传感器型号为MQ-7，所述雨滴传感器型号为YL-83，所述PM2.5传感器型号为GP2Y1051AU0F。
优选的是，判断所述一氧化碳含量ηCO超标的方法为：
连续采集24组一氧化碳含量ηCO，对其中大于一氧化碳含量阙值η0的数值进行计数，得到一氧化碳计数值ContCO，当ContCO大于一氧化碳计数阈值Cont1时，则判断一氧化碳含量ηCO超标。
优选的是，判断雨滴状态为下雨的方法为：
连续采集10组雨滴状态参数λ，对其中大于雨滴状态参数阙值λ0的数值进行计数，得到雨滴状态计数值Contλ，当Contλ大于雨滴状态计数阙值Cont2时，则判断雨滴状态为下雨。
优选的是，判断PM2.5数值VPM2.5超标的方法为：
连续采集15组PM2.5数值VPM2.5，对其中大于PM2.5数值阙值V0的数值进行计数，得到PM2.5计数值ContPM2.5，当ContPM2.5大于PM2.5计数阈值Cont3时，则判断PM2.5数值超标。
优选的是，一氧化碳含量阙值η0＝800，一氧化碳计数值ContCO＝0；雨滴状态参数阙值λ0＝700，雨滴状态计数阙值Cont2＝8；PM2.5数值阙值V0＝1.5，PM2.5计数阈值Cont3＝8。
本发明的有益效果体现在以下方面：本发明提供的室内空气质量调节窗的控制方法以人体最适宜温度23℃和人体最适宜湿度45％作为标准，将搜集的数据与标准相比较，得出相对适宜度，即温、湿度状态，并将适宜度相加计算出人体舒适指数，最后通过该指数对窗体开启状态进行控制，来满足人体对温湿度的要求。本发明以大量数据得出的最适温湿度为基准，可以高效的分析出人体对现有空气状态的感受程度，比单纯的阙值敲定更合理，更具人性化。此外，本发明还加入了对雨滴、CO、PM2.5数值的判断，更加贴近生活，使该方法可以更加普及、更加实用。
附图说明
图1为本发明所述的空气质量调节窗的总体结构示意图。
图2为本发明所述的基于温度和相对湿度的室内空气质量调节窗的控制方法流程图。
图3为本发明所述的基于一氧化碳含量、雨滴状态以及PM2.5数值的室内空气质量调节窗的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供了一种室内空气质量调节窗的控制方法，通过全面高效的检测室内空气状态，来控制调节窗的开启状态。
如图1所示，所述调节窗包括窗框110和窗体120，在窗体120的中部设置有水平布置的转轴130，转轴130可旋转的支撑在窗框110上，使窗体120能够绕着转轴130旋转。在转轴130上安装有步进电机，通过对步进电机旋转角度的控制，进而实现对窗体120开启角度的控制，或者将窗体关闭。在窗框110的下部设置有控制盒140，在控制盒140内用于放置单片机控制器和相关的传感器。
如图2所示，本发明提供的室内空气质量调节窗的控制方法具体步骤如下：
步骤一S210：通过设置在室内的温湿度传感器获取室内的温度t和相对湿度ω。
步骤二S220：根据骤一中获取的室内温度t和相对湿度ω，来计算得到温度状态参数T和湿度状态参数W。
S221：根据步骤一中获取的温度t，计算温度状态参数T，使其满足：
当或时，T＝0；
当时，T＝3；
当时，T＝2；
当时，T＝1。
S222：根据步骤一中获取的相对湿度ω，计算湿度状态参数W，使其满足：
当或时，W＝-3；
当时，W＝-1；
当时，W＝0。
步骤三S230：根据步骤二中计算得到的温度状态参数T和湿度状态参数W，计算人体舒适指数Cft：
Cft＝T+W。
步骤四S240：根据步骤三中计算得到的人体舒适指数Cft，来控制窗体的开启状态。
S241：当Cft＝1时，将窗体开启到第一状态。
S242：当Cft＝2时，将窗体开启到第二状态。
S243：当Cft＝3时，将窗体开启到第三状态。
S244：当Cft＝-3，-2，-1，0时，将窗体关闭。
其中，步骤四S240中，窗体开启到第一状态为将窗体开启30°，窗体开启到第二状态为将窗体开启60°，窗体开启到第三状态为将窗体开启90°，即将窗体开启到水平位置，也是窗体能够开启的最大角度。
本发明中，采用的单片机为arduino mega 2560型号，温湿度传感器采用dht11型号。通过dht11温湿度传感器采集的室内温度t的单位为摄氏度，采集的相对湿度ω用百分数表示。
例如通过dht11温湿度传感器采集到室内温度t为24℃，相对湿度ω为18％，则计算出温度状态参数T＝2，湿度状态参数W＝0，人体舒适指数Cft＝2，因此，通过单片机控制器控制步进电机转动，使窗体开启60°。
本发明提供的室内空气质量调节窗的控制方法以人体最适宜温度23℃和人体最适宜湿度45％作为标准，将搜集的数据与标准相比较，得出相对适宜度，即温、湿度状态，并将适宜度相加计算出人体舒适指数，最后通过该指数对智能设备进行调整，如控制窗户开关。
本发明以大量数据得出的最适温湿度为基准，可以高效的分析出人体对现有空气状态的感受程度，比单纯的阙值敲定更合理，更具人性化。
如图3所示，本发明除了通过室内温湿度参数来控制窗体的开启状态外，还通过获取室内一氧化碳含量、室外雨滴状态以及室外PM2.5数值三个参数，来控制窗体的开启状态，具体步骤如下：
步骤五S310：通过设置在室内的一氧化碳传感器、设置在室外的雨滴传感器以及PM2.5传感器获取一氧化碳含量ηCO、雨滴状态参数λ和PM2.5数值VPM2.5。
步骤六S320：当检测到一氧化碳含量ηCO超标，则控制窗体完全开启；
当检测到检测到雨滴状态下雨，或者检测到PM2.5数值VPM2.5超标，则控制窗体关闭。
本发明采用的一氧化碳传感器为MQ-7型号，PM2.5传感器为传感器GP2Y1051AU0F型号，雨滴传感器为YL-83型号。
所述MQ-7型号的一氧化碳传感器采集的一氧化碳含量ηCO单位为百万分比浓度，即ppm。判断所述一氧化碳含量ηCO是否超标的判断依据为连续采集24组一氧化碳含量ηCO，对其中大于一氧化碳含量阙值η0的数值进行计数，得到一氧化碳计数值ContCO，当ContCO大于一氧化碳计数阈值Cont1时，则判断一氧化碳含量ηCO超标，并控制窗体完全开启。
例如设置连续采集的采样周期h＝3.316秒，连续采集24组一氧化碳含量ηCO依次为：
506，505，505，505，505，505，505，505，505，506，506，505，507，506，506，507，506，506，507，505，506，506，507，507。
一氧化碳含量阙值η0＝800，上述24组数值中大于800的数量为0，即一氧化碳计数值ContCO＝0，一氧化碳计数阈值Cont1＝10，ContCO＜Cont1，则一氧化碳含量未超标，不需要控制窗体完全开启。
再例如连续测量24组一氧化碳含量ηCO依次为：791，789，801，805，802，811，813，815，819，809，808，808，807，798，796，799，801，797，795，797，801，802，805，807。
一氧化碳含量阙值η0＝800，上述24组数值中大于800的数量为16，即一氧化碳计数值ContCO＝16，一氧化碳计数阈值Cont1＝10，由于ContCO＞Cont1，则一氧化碳含量超标，需要控制窗体完全开启。
本发明采用的YL-83型号雨滴传感器采集的雨滴状态参数λ为数字信号，判断是否下雨的判读依据为连续采集10组雨滴状态参数λ，对其中大于雨滴状态参数阙值λ0的数值进行计数，得到雨滴状态计数值Contλ，当Contλ大于雨滴状态计数阙值Cont2时，则判断雨滴状态为下雨，并控制窗体关闭。
例如设置连续采集的采样周期h＝3.316秒，连续采集10组雨滴状态参数λ为：416，424，436，416，416，548，408，422，420，554。
雨滴状态参数阙值λ0＝700，上述10组数值中大于700的数量为0，即雨滴状态计数值Contλ＝0，雨滴状态计数阙值Cont2＝8，由于Contλ＜Cont2，则雨滴状态为未下雨，不需要控制窗体关闭。
再例如连续采集10组雨滴状态参数λ为：731，726，719，711，705，698，706，718，722，731。
雨滴状态参数阙值λ0＝700，上述10组数值中大于700的数量为9，即雨滴状态计数值Contλ＝9，雨滴状态计数阙值Cont2＝8，由于Contλ＞Cont2，则雨滴状态为下雨，需要控制窗体关闭。
本发明采用的GP2Y1051AU0F型号的PM2.5传感器采集的PM2.5数值为电压值，单位为伏特v。判断PM2.5数值是否超标的依据为连续采集15组PM2.5数值VPM2.5，对其中大于PM2.5数值阙值V0的数值进行计数，得到PM2.5计数值ContPM2.5，当ContPM2.5大于PM2.5计数阈值Cont3时，则判断PM2.5数值超标，并控制窗体关闭。
例如设置连续采集的采样周期h＝3.316秒，连续采集15组PM2.5数值VPM2.5为：0.08，0.03，0.02，6.33，60.00，-0.42，0.02，0.02，0.23，0.02，0.02，60.00，0.03，-0.42，0.03。
PM2.5数值阙值V0＝1.5，上述15组数值中大于1.5的数量为3，即PM2.5计数值ContPM2.5＝3，PM2.5计数阈值Cont3＝8，由于ContPM2.5＜Cont3，则PM2.5数值未超标，不需要控制窗体关闭。
本发明加入了对雨滴、CO、PM2.5数值的判断，更加贴近生活，使本发明的算法可以更加普及、更加实用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、通过传感器获取室内温度t和相对湿度ω；
步骤二、计算温度状态参数T，使其满足：
当或时，T＝0；
当时，T＝3；
当时，T＝2；
当时，T＝1；
计算湿度状态参数W，使其满足：
当或时，W＝-3；
当时，W＝-1；
当时，W＝0。
步骤三、计算人体舒适指数Cft：
Cft＝T+W；
步骤四、根据人体舒适指数Cft控制窗户开启状态：
Cft＝1，则将窗户开启到第一状态；
Cft＝2，则将窗户开启到第二状态；
Cft＝3，则将窗户开启到第三状态；
Cft＝-3，-2，-1，0时，则将窗体关闭。
2.根据权利要求1所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，所述第一状态为使窗体开启30°，所述第二状态为使窗体开启60°，所述第三状态为使窗体开启90°。
3.根据权利要求2所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
通过设置在室内的一氧化碳传感器获取室内一氧化碳含量ηCO，通过设置在室外雨滴传感器和PM2.5传感器获取室外的雨滴状态参数λ和PM2.5数值VPM2.5；
当检测到一氧化碳含量ηCO超标，则控制窗体完全开启；
当检测到雨滴状态为下雨，或者检测到PM2.5数值VPM2.5超标，则控制窗体关闭。
4.根据权利要求1或2所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，获取温度t和相对湿度ω的传感器为dht11温湿度传感器。
5.根据权利要求3所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，所述一氧化碳传感器型号为MQ-7，所述雨滴传感器型号为YL-83，所述PM2.5传感器型号为GP2Y1051AU0F。
6.根据权利要求5所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，判断所述一氧化碳含量ηCO超标的方法为：
连续采集24组一氧化碳含量ηCO，对其中大于一氧化碳含量阙值η0的数值进行计数，得到一氧化碳计数值ContCO，当ContCO大于一氧化碳计数阈值Cont1时，则判断一氧化碳含量ηCO超标。
7.根据权利要求6所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，判断雨滴状态为下雨的方法为：
连续采集10组雨滴状态参数λ，对其中大于雨滴状态参数阙值λ0的数值进行计数，得到雨滴状态计数值Contλ，当Contλ大于雨滴状态计数阙值Cont2时，则判断雨滴状态为下雨。
8.根据权利要求7所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，判断PM2.5数值VPM2.5超标的方法为：
连续采集15组PM2.5数值VPM2.5，对其中大于PM2.5数值阙值V0的数值进行计数，得到PM2.5计数值ContPM2.5，当ContPM2.5大于PM2.5计数阈值Cont3时，则判断PM2.5数值超标。
9.根据权利要求8所述的室内空气质量调节窗的控制方法，其特征在于，一氧化碳含量阙值η0＝800，一氧化碳计数值ContCO＝0；雨滴状态参数阙值λ0＝700，雨滴状态计数阙值Cont2＝8；PM2.5数值阙值V0＝1.5，PM2.5计数阈值Cont3＝8。
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