CN108799178A - 一种风扇远程控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种风扇远程控制系统，其特征在于，包括相互通信的智能手环和风扇控制器，在所述智能手环上设有平均体表辐射温度采集模块和心率监测模块，在所述风扇控制器上设有环境温度采集模块、环境湿度采集模块和人体热舒适度计算单元，所述人体热舒适度计算单元根据平均体表辐射温度采集模块、心率监测模块、境温度采集模块和环境湿度采集模块反馈的信号计算出相应的风速，所述风扇控制器根据所述风速进行风力调节。本发明基于人体舒适度方程，结合人体生理参数和室内环境参数来实现对风扇风力的控制，比仅根据环境温度进行风力控制更符合人体热舒适的要求；工作时，可通过是否检测到手环蓝牙广播来自动控制风扇开关，无需用户任何操作。
Description
技术领域
本发明涉及风扇控制技术领域，尤其涉及一种风扇远程控制系统。
背景技术
传统风扇主要通过表面按键或旋钮手动控制风扇的开关、转速和是否摇头，难以实现远程控制或自动控制，容易出现人们忘记调节风力或出门后忘记关闭风扇的情况，导致白白浪费电。
现有的智能风扇主要通过内置的温度检测器与微控制器检测室内温度并根据检测结果控制开关及风力，实现基于环境温度的温度智控功能。部分产品带有人机交互模块设定，可调整不同温度下，控制器对风扇如何控制操作。另有部分产品还带有蓝牙模块等无线通信模块，可与移动控制终端进行无线通信，实现室内无线操控。部分智能风扇还包括多种安全保护功能、智能照明功能等。
新一代智能风扇拥有与可穿戴设备通信的功能，如美的在2016AWE展会上新推出的智能风扇可通过手环等穿戴设备获取用户的睡眠状态，根据用户的睡眠状态自动调整吹出让用户舒适睡眠的风，实现基于人体状态的自动控制。另有一种智能风扇，可通过风扇表面的感应器识别用户手势，根据用户手势进行控制调整，实现了短距离内的无线控制。
目前，对于室内环境热舒适度和人体热舒适方程的研究日趋增多且成熟，这使综合室内环境和人体热舒适度的智能控温技术成为可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制方便、能自动匹配人体热舒适度的风扇远程控制系统。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种风扇远程控制系统，其特征在于，包括相互通信的智能手环和风扇控制器，在所述智能手环上设有平均体表辐射温度采集模块和心率监测模块，在所述风扇控制器上设有环境温度采集模块、环境湿度采集模块和人体热舒适度计算单元，所述人体热舒适度计算单元根据平均体表辐射温度采集模块、心率监测模块、境温度采集模块和环境湿度采集模块反馈的信号计算出相应的风速，所述风扇控制器根据所述风速进行风力调节。
作为上述方案的进一步说明，所述人体热舒适度计算单元应用PMV热舒适方程，通过模糊神经网络算法计算PMV值，将计算结果发送到所述风扇控制器中，从而实现对风扇的风力控制。
作为上述方案的进一步说明，所述平均体表辐射温度采集模块包括用来检测人体辐射温度的热敏电阻。
作为上述方案的进一步说明，所述心率检测模块包括微型脉动式血氧计。
作为上述方案的进一步说明，所述智能手环的主控芯片和所述风扇控制器的主控芯片都为带蓝牙功能的DA14580芯片，所述智能手环与所述风扇控制器之间通过蓝牙通信。
作为上述方案的进一步说明，在所述智能手环上设有动作识别模块，所述动作识别模块包括加速度计和/或陀螺仪；所述风扇控制器根据所述动作识别模块识别出的动作控制风扇工作。
作为上述方案的进一步说明，所述动作识别模块检测到小臂以敲门动作连续晃动两次时，控制所述风扇进行开关切换。
作为上述方案的进一步说明，所述动作识别模块检测到小臂平伸并顺时针画圈时，控制所述风扇进行风力增加，每画一圈，增加一档风力；所述动作识别模块检测到小臂平伸并逆时针画圈时，控制所述风扇进行风力减少，每画一圈，减少一档风力。
作为上述方案的进一步说明，所述动作识别模块检测到小臂平伸并向左平行滑动时，控制所述风扇向左转过一个角度；所述动作识别模块检测到小臂平伸并向右平行滑动时，控制所述风扇向右转过一个角度。
作为上述方案的进一步说明，在所述智能手环上设有切换按键，根据所述人体热舒适度计算单元来调节所述风扇的风力和根据所述动作识别模块来控制所述风扇工作分别对应一种工作模式，所述切换按键用来实现工作模式的切换，所述风扇只在一种工作模式下工作。
本发明的有益效果是：
一、通过采集平均体表辐射温度、心率、环境温度、环境湿度等参数，基于人体舒适度方程(PMV)，结合人体生理参数和室内环境参数来实现对风扇风力的控制，比仅根据环境温度进行风力控制更符合人体热舒适的要求；工作时，可通过是否检测到手环蓝牙广播来自动控制风扇开关，实现了对智能风扇的自动控制，无需用户任何操作。
二、利用智能手环内嵌的加速度计与陀螺仪来识别用户手臂手腕动作，并通过低功耗蓝牙发送信号给接收端，这样用户便可通过简单的手势对风扇的开关、风力、摇头角度进行人为室内无线控制。与传统的基于计算机视觉的动作识别技术相比，数据量小，识别算法简单，同时不依赖背景、光线等外部环境，适合动态实时识别，对感应距离及方向限制性小。
三、采用两种控制模式，并利用切换按键进行切换，解决了单一控制模式可能无法完全满足用户需求的问题，可实现全天候智能控制。
附图说明
图1所示为智能手环结构框图。
图2所示为风扇控制器结构框图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“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”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“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隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括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低于第二特征。
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2所示，一种风扇远程控制系统，其特征在于，包括相互通信的智能手环1和风扇控制器2，在所述智能手环1上设有与第一主控芯片1-6连接的平均体表辐射温度采集模块1-1、心率监测模块1-2和动作识别模块1-3，在所述风扇控制器2上设有与第二主控芯片2-4连接的环境温度采集模块2-1、环境湿度采集模块2-2、风力控制模块2-3和人体热舒适度计算单元，所述人体热舒适度计算单元根据平均体表辐射温度采集模块1-1、心率监测模块1-2、境温度采集模块2-1和环境湿度采集模块2-2反馈的信号计算出相应的风速，所述风力控制模块2-3根据所述风速对风扇的风力进行调节控制。
其中，所述人体热舒适度计算单元应用PMV热舒适方程，通过模糊神经网络算法计算PMV值，将计算结果发送到所述风扇控制器中，从而实现对风扇的风力控制。热舒适度评价方面，Fanger教授提出的PMV指标最具代表性。该指标综合考虑了影响人体热舒适度的各个因素，代表了大多数人对热舒适度的评价。
所述智能手环的主控芯片和所述风扇控制器的主控芯片都为带蓝牙功能的DA14580芯片，所述智能手环与所述风扇控制器之间通过蓝牙通信。所述平均体表辐射温度采集模块1-1包括用来检测人体辐射温度的热敏电阻。所述心率检测模块1-2包括微型脉动式血氧计，心率检测使用AFE4403用以检测脉搏。
所述动作识别模块1-3包括加速度计和/或陀螺仪；所述风扇控制器根据所述动作识别模块1-3识别出的动作控制风扇工作。具体地，当所述动作识别模块检测到小臂以敲门动作连续晃动两次时，控制所述风扇进行开关切换。当所述动作识别模块检测到小臂平伸并顺时针画圈时，控制所述风扇进行风力增加，每画一圈，增加一档风力；所述动作识别模块检测到小臂平伸并逆时针画圈时，控制所述风扇进行风力减少，每画一圈，减少一档风力。当所述动作识别模块检测到小臂平伸并向左平行滑动时，控制所述风扇向左转过一个角度；所述动作识别模块检测到小臂平伸并向右平行滑动时，控制所述风扇向右转过一个角度。
进一步地，为便于控制，在所述智能手环上设有切换按键1-4和LED显示模块1-5，根据人体热舒适度计算单元来调节风扇风力和根据动作识别模块来控制风扇工作分别对应一种工作模式，所述切换按键1-4用来实现工作模式的切换，所述风扇只在一种工作模式下工作；所述LED显示模块1-5用来显示相应的工作模式。
本实施例提供的一种风扇远程控制系统具有以下特点：
其一，基于人体舒适度方程(PMV)，结合人体生理参数和室内环境参数来实现对风扇风力的控制，比仅根据环境温度进行风力控制更符合人体热舒适的要求；工作时，通过是否检测到手环蓝牙广播来自动控制风扇开关，实现了对智能风扇的自动控制，无需用户任何操作。
其二，利用智能手环内嵌的加速度计与陀螺仪来识别用户手臂手腕动作，并通过低功耗蓝牙发送信号给接收端，这样用户便可通过简单的手势对风扇的开关、风力、摇头角度进行人为室内无线控制。与传统的基于计算机视觉的动作识别技术相比，数据量小，识别算法简单，同时不依赖背景、光线等外部环境，适合动态实时识别，对感应距离及方向限制性小。
其三、采用两种控制模式，解决了单一控制模式可能无法完全满足用户需求的问题，可实现全天候智能控制。
作为本实施例的一种变换实施方式，也可以利用气象预报估算人体舒适度，气象预报估算人体舒适度指数计算公式如下：
(ssd)＝(1.818t+18.18)(0.88+0.002f)+(t-32)/(45-t)-3.2v+18.2
其中t为平均气温，f为相对湿度，v为风速。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。
Claims (10)
1.一种风扇远程控制系统，其特征在于，包括相互通信的智能手环和风扇控制器，在所述智能手环上设有平均体表辐射温度采集模块和心率监测模块，在所述风扇控制器上设有环境温度采集模块、环境湿度采集模块和人体热舒适度计算单元，所述人体热舒适度计算单元根据平均体表辐射温度采集模块、心率监测模块、境温度采集模块和环境湿度采集模块反馈的信号计算出相应的风速，所述风扇控制器根据所述风速进行风力调节。
2.根据权利要求1所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，所述人体热舒适度计算单元应用PMV热舒适方程，通过模糊神经网络算法计算PMV值，将计算结果发送到所述风扇控制器中，从而实现对风扇的风力控制。
3.根据权利要求1所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，所述平均体表辐射温度采集模块包括用来检测人体辐射温度的热敏电阻。
4.根据权利要求1所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，所述心率检测模块包括微型脉动式血氧计。
5.根据权利要求1所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，所述智能手环的主控芯片和所述风扇控制器的主控芯片都为带蓝牙功能的DA14580芯片，所述智能手环与所述风扇控制器之间通过蓝牙通信。
6.根据权利要求1所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，在所述智能手环上设有动作识别模块，所述动作识别模块包括加速度计和/或陀螺仪；所述风扇控制器根据所述动作识别模块识别出的动作控制风扇工作。
7.根据权利要求6所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，所述动作识别模块检测到小臂以敲门动作连续晃动两次时，控制所述风扇进行开关切换。
8.根据权利要求6所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，所述动作识别模块检测到小臂平伸并顺时针画圈时，控制所述风扇进行风力增加，每画一圈，增加一档风力；所述动作识别模块检测到小臂平伸并逆时针画圈时，控制所述风扇进行风力减少，每画一圈，减少一档风力。
9.根据权利要求6所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，所述动作识别模块检测到小臂平伸并向左平行滑动时，控制所述风扇向左转过一个角度；所述动作识别模块检测到小臂平伸并向右平行滑动时，控制所述风扇向右转过一个角度。
10.根据权利要求6所述的一种风扇远程控制系统，其特征在于，在所述智能手环上设有切换按键，根据所述人体热舒适度计算单元来调节所述风扇的风力和根据所述动作识别模块来控制所述风扇工作分别对应一种工作模式，所述切换按键用来实现工作模式的切换，所述风扇只在一种工作模式下工作。
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