CN109653628B - 智能家居窗户系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开一种智能家居窗户系统，包括：窗户，可转动设于其外框架上；光照强度传感器，设于室外，用于采集室外光照强度信息；风速传感器，设于室外，用于采集室外风速信息；湿度传感器，设于室内，用于采集室内湿度信息；控制模块，与外部终端通信连接，并分别与光照强度传感器、风速传感器和湿度传感器电性连接；驱动机构，包括驱动电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮，驱动电机设于所述外框架内，主动锥齿轮与驱动电机的转轴传动连接，从动锥齿轮设于窗户的底部转轴上。该智能家居窗户系统，能够根据需要对窗户实现智能化自动控制或者远程控制，智能化程度高，大大提高了居住者的生活体验感受和居住环境质量。

Description

智能家居窗户系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，更具体地，涉及一种智能家居窗户系统及其控制方法。

背景技术

现代的窗户的窗由窗框、玻璃和活动构件(铰链、执手、滑轮等)三部分组成。窗框负责支撑窗体的主结构，可以是木材、金属、陶瓷或塑料材料，透明部分依附在窗框上，可以是纸、布、丝绸或玻璃材料。活动构件主要以金属材料为主，在人手触及的地方也可能包裹以塑料等绝热材料。

现有的窗户控制方式较为单一，只能通过手动方式来控制其开关，窗户无法根据室内外的环境变化，来做出适应性的状态变化。尤其当房屋主人外出时，或者较长时间出差时，室内温度和湿度出现较大程度的变化时，室内无法进行开窗通风换气。如此，使得窗户不具有智能化，不符合现代高生活品质体验的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够根据需要对窗户实现智能化自动控制或者远程控制，智能化程度高，大大提高了居住者的生活体验感受和居住环境质量的智能家居窗户系统及其控制方法，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种智能家居窗户系统，包括：

窗户，可转动设于其外框架上；

光照强度传感器，设于室外，用于采集室外光照强度信息；

风速传感器，设于室外，用于采集室外风速信息；

湿度传感器，设于室内，用于采集室内湿度信息；

控制模块，与外部终端通信连接，并分别与所述光照强度传感器、风速传感器和湿度传感器电性连接；

驱动机构，包括驱动电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述驱动电机设于所述外框架内，所述主动锥齿轮与所述驱动电机的转轴传动连接，所述从动锥齿轮设于窗户的底部转轴上；

其中，所述控制模块接收来自所述光照强度传感器采集的室外光照强度信息，风速传感器采集的室外风速信息，以及湿度传感器采集的室内湿度信息，并接收所述外部终端的指令后，经综合判断分析后，控制所述驱动电机带动所述窗户关闭或者开启预设角度。

优选地，还包括温度传感器，所述温度传感器设于室内，并与所述控制模块电性连接，用于采集室内温度信息。

优选地，还包括光电编码器，所述光电编码器安装于所述驱动电机上，用于检测所述驱动电机的转速和转角信息，从而检测到所述窗户的转速和开启角度信息。

优选地，还包括第一红外线传感器和第二红外线传感器，所述第一红外线传感器和第二红外线传感器分别设于所述外框架上远离所述窗户转轴一侧的竖柱上，

并且，所述第一红外线传感器和第二红外线传感器间隔预设距离的设置，在竖直方向上分别位于所述窗户把手的上下两侧。

优选地，所述第一红外线传感器和第二红外线传感器各自的探头朝向室外设置。

优选地，还包括锁止机构，所述锁止机构包括锁盘和电动推杆，所述锁盘固定连接于所述窗户的顶部转轴上，所述电动推杆设于所述外框架内，并且所述电动推杆的伸缩杆朝向所述锁盘设置，

其中，所述电动推杆的伸缩杆的端头上设有锥形卡头，用于卡于所述锁盘上对转轴进行锁止。

优选地，所述锥形卡头的外周面上设有缓冲层。

优选地，所述风速传感器设于室外的墙壁上。

根据本发明的第二方面，提供一种智能家居窗户系统的控制方法，包括：

接收来自所述光照强度传感器采集的室外光照强度信息，风速传感器采集的室外风速信息，以及湿度传感器采集的室内湿度信息；

根据接收的信息，经综合判断分析后，控制所述驱动电机带动所述窗户关闭或者开启预设角度。

优选地，该智能家居窗户系统的控制方法，还包括：

采集室内温度信息；

判定所述室内温度信息是否达到预设值，当达到预设值时，控制驱动电机转动带动所述窗户打开相应角度。

根据本发明提供的智能家居窗户系统，能够根据需要对窗户实现智能化自动控制或者远程控制，智能化程度高，大大提高了居住者的生活体验感受和居住环境质量。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的通信框图。

图2示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的结构部分的立体结构示意图。

图3示出了图2中的A部放大图。

图4示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的结构部分的主视图。

图5示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的结构部分的后视图。

图6示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的结构部分的左视图。

图7示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的结构部分的俯视图。

图8示出了图7中的B部放大图。

图9示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的外框架的立体结构示意图。

图10-11从不同视角示出了根据本发明实施例的智能家居窗户系统的锁盘的结构示意图。

图12示出了根据本发明实施例智能家居窗户系统在自动控制模式下的控制方法的控制框图。

图中：外部终端100、外框架200、窗户1、温度传感器21、湿度传感器22、第一红外线传感器23、第二红外线传感器24、光电编码器25、光照强度传感器26、风速传感器27、处理器31、数据发送模块32、数据接收模块33、驱动机构4、驱动电机41、主动锥齿轮42、从动锥齿轮43、锁止机构5、锁盘51、盘体511、支撑环512、弹簧513、锁止块514、支撑板515、调节螺钉516、调节板517、电动推杆52、锥形卡头521、报警器6。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

说明：该实施例中，为了清楚的示出驱动机构4和锁止机构5的结构，将外框架200的上横柱和下横柱做了部分切除处理。

如图1至图11所示，本发明提供一种智能家居窗户系统，该智能家居窗户系统包括窗户1、光照强度传感器26、风速传感器27、湿度传感器22、控制模块和驱动机构4。窗户1，可转动设于其外框架200上；光照强度传感器26，设于室外，例如设于外框架200上，或者室外墙壁上，用于采集室外光照强度信息；风速传感器27，设于室外，例如设于外框架200上，或者室外墙壁上，用于采集室外风速信息；湿度传感器22，设于室内，用于采集室内湿度信息；控制模块，与外部终端100通信连接，并分别与所述光照强度传感器26、风速传感器27和湿度传感器22电性连接；驱动机构4，包括驱动电机41、主动锥齿轮42和从动锥齿轮43，所述驱动电机41设于所述外框架200内，所述主动锥齿轮42与所述驱动电机41的转轴传动连接，所述从动锥齿轮43设于窗户1的底部转轴上。其中，所述控制模块接收来自所述光照强度传感器26采集的室外光照强度信息，风速传感器27采集的室外风速信息，以及湿度传感器22采集的室内湿度信息，并接收所述外部终端100的指令后，经综合判断分析后，控制所述驱动电机41带动所述窗户1关闭或者开启预设角度。

该实施例中，驱动电机41可选为伺服电机或者步进电机。控制模块包括处理器31、数据接收模块33和数据发送模块，数据接收模块33和数据发送模块分别与处理器31电性连接。控制模块的处理器31分别经数据接收模块33和数据发送模块32与外部终端电性连接，处理器31分别与实施例中提到的各个传感器电性连接，接收来自各个传感器采集的信息。窗户1的外框架200由铝合金管材连接而成，铝合金管材具体可选为矩形管材。外框架200的内周边上设有卡止边框，用于窗户1关闭时与窗户1挤压接触来对窗户1进行限位密封。进一步地，卡止边框上朝向室内的面上可设置密封条，从而实现密封作用。外部终端100具体可为诸如手机、平板电脑等移动终端通信设备，当然也可为台式计算机等非移动通信终端。风速传感器27具体可设于室外的墙壁上。

进一步地，该智能家居窗户系统还包括温度传感器21，所述温度传感器21设于室内，并与所述控制模块的处理器31电性连接，用于采集室内温度信息。温度传感器21具体可设于窗户1外框架200的朝向室内的壁上，也可设于室内的墙壁上。

进一步地，该智能家居窗户系统还包括光电编码器25，所述光电编码器25安装于所述驱动电机41上，例如安装于驱动电机41的尾部并与驱动电机41同轴连接。该光电编码器25用于检测所述驱动电机41的转速和转角信息，并传输至控制模块的处理器31，处理器31经过计算后，得出所述窗户1的转速和开启角度信息。

进一步地，该智能家居窗户系统还包括第一红外线传感器23和第二红外线传感器24，所述第一红外线传感器23和第二红外线传感器24分别设于所述外框架200上远离所述窗户1转轴一侧的竖柱上，具体为该竖柱朝向室外的壁上。并且，所述第一红外线传感器23和第二红外线传感器24间隔预设距离的设置，在竖直方向上分别位于所述窗户1把手的上下两侧，第一红外传感器23位于第二红外传感器24的上方。所述第一红外线传感器23和第二红外线传感器24各自的探头朝向室外设置。第一红外线传感器23和第二红外线传感器24分别用于检测靠近窗户1，试图经窗户1进入室内的盗贼。其中，第一红外传感器23用于检测试图从上层楼层，即自上而下靠近窗户1并试图进入室内的盗贼，第二红外传感器24用于检测试图从下层楼层，即自下而上靠近窗户1并试图进入室内的盗贼。两个红外传感器的设置，能够最大程度的避免检测盲区的存在，无论盗贼自上而下，还是自下而上靠近窗户1并试图进入室内均能实现有效探测。

进一步地，该智能家居窗户系统还包括报警器6，报警器6与控制模块的处理器31电性连接。当处理器31判定存在入室行盗险情时，向外部终端100发送报警信号。

进一步地，该智能家居窗户系统还包括锁止机构5，所述锁止机构5包括锁盘51和电动推杆52，所述锁盘51固定连接于所述窗户1的顶部转轴上，所述电动推杆52设于所述外框架200的上横柱内，并且所述电动推杆52的伸缩杆朝向所述锁盘设置。其中，所述电动推杆52的伸缩杆的端头上设有锥形卡头521，用于卡于所述锁盘51上对转轴进行锁止。所述锥形卡头521的外周面上设有缓冲层，缓冲层具体可由橡胶材料制成。

具体地，锁盘51包括盘体511、支撑环512、弹簧513和锁止块514，所述盘体511的外周壁上设有多个支撑板515，多个支撑板515沿着盘体511的周向排布，各个支撑板515分别沿着盘体511的径向方向延伸。支撑环512套设于盘体511的外部，并沿着周向依次穿过各个支撑板515，支撑环512与各个支撑板515固定连接，相邻的两个支撑板515之间形成安装空间。各个支撑板515上旋拧有调节螺钉516，调节螺钉516的第一端，即调节端头位于一安装空间内，调节螺钉516的第二端的端头，即螺纹端的端头穿入相邻的安装空间内。该实施例中，调节螺钉为内六角螺钉，调节端头即设有内六角的一端。

下面针对具体的一安装空间进行详细描述。在各个安装空间内设有调节板517、弹簧513和锁止块514，盘体511的外周壁上对应每个安装空间开设有滑槽，调节板517可滑动支撑于支撑环512上，调节板517的一侧边上设有与滑槽形状尺寸相配的滑凸，滑凸可滑动卡入滑槽内，从而形成对调节板517的滑动限位，使得调节板517仅能够沿着支撑环512滑动；锁止块514可滑动支撑于支撑环512上，其中，锁止块514包括滑块部和锥体部，锥体部设于滑块部的第一侧面上，滑块部的第二侧面上设有与滑槽形状尺寸相配的凸起，凸起可滑动卡于滑槽内，滑块部可滑动支撑于支撑环512上，从而形成对锁止块514的滑动限位，使得锁止块514仅能够沿着支撑环512滑动；弹簧513套设于支撑环512上并位于对应的调节板517和锁止块514之间，弹簧513的第一端挤压于调节板517的第一侧面上，调节板517的第二侧面在弹簧513的作用下挤压于对应的调节螺钉516的第二端的端面上，弹簧513的第二端挤压于对应的锁止块514的滑动块上，滑动块在弹簧513的作用下挤压于对应的支撑板515上。相邻的两个锁止块514的锥体部之间形成电动推杆52的锥形卡头521的插入空间。通过旋拧调节螺钉516，可以调节弹簧513松紧度，从而调节对窗户1与其外框架结合的紧密程度，实现良好的密闭密封效果。

该实施例中，电动推杆52的伸缩杆的轴线与窗户1的顶部转轴轴线偏离预设距离设置，两者之间不相交，即电动推杆52的伸缩杆的轴线所在平面与窗户1的顶部转轴轴线所在平面彼此平行且不相交，两个平面之间间隔预设距离。电动推杆52的伸缩杆的轴线相对窗户1的顶部转轴轴线朝向室外的方向偏离，如此，使得当窗户1朝向室外的方向转动至外框架200的卡止边框上时，电推推杆的伸缩杆外伸至其锥形卡头521挤压至其中一个锁止块514的锥体部上，从而实现对窗户1的转动锁止，即实现对窗户1的关闭。

该实施例中，由于锁盘51的设置，使得窗户1能够具有自动调节闭合状态的功能，从而保持窗户1的密闭状态，防止窗户1漏风漏气。具体地，当窗户1由于长时间使用发生形变时，或者密封结构(例如密封胶条)发生破损或者磨损时，窗户1能够在弹簧513弹性力的作用下进行自适应调节使得窗户1保持与外框架200的卡止边框紧密接触，从而保持密封效果。而传统的卡扣式的窗户1，不具有自适应功能，显然无法达到此效果。当窗户1的密封效果不佳时，可通过调节螺钉516调节对应的一个或者几个弹簧513的松紧度。

该实施例中，当窗户1在打开状态下，并且两个红外线传感器的其中之一检测到盗贼信号时，处理器31控制驱动电机41转动带动窗户1自动关闭，从而实现防盗功能。

该实施例中，房屋主人可以在外部终端100上安装该智能家居窗户系统的APP软件，并通过APP软件随时对该智能家居窗户系统进行监控和管理。该智能家居窗户系统的控制模式包括可切换地手动控制模式、自动控制模式和远程控制模式，其中手动控制模式是在APP软件上切换至手动控制模式，通过手动方式对窗户1进行操作，例如通过手动开关窗户1；自动控制模式，是在APP软件设置好各项条件和参数，通过控制模块实现对窗户1的自动控制；远程控制模式，是通过远程控制的方式，通过手动点击APP软件上的相关按键，实现对该智能家居窗户系统的控制。参考图12，该智能家居窗户系统在自动控制模式下的控制方法，包括：

S01)、接收来自所述光照强度传感器26采集的室外光照强度信息，风速传感器27采集的室外风速信息，以及湿度传感器22采集的室内湿度信息；

具体地，处理器31接收来自所述光照强度传感器26采集的室外光照强度信息，风速传感器27采集的室外风速信息，以及湿度传感器22采集的室内湿度信息。

S02)、根据接收的信息，经综合判断分析后，控制所述驱动电机41带动所述窗户1关闭或者开启预设角度。

具体地，处理器31根据接收到的室外光照强度信息和风速信息，以及湿度传感器22采集的室内湿度信息，控制所述驱动电机41带动所述窗户1关闭或者开启预设角度。例如，当时间在白天，光照强度较大，且风速较小(例如北方春秋天的中午，或者夏天上午8:00-10：00点，下午3:00-5:00)，处理器31控制驱动电机41带动窗户1开启预设角度通风换气，具体开窗角度根据具体检测信息确定；再例如，当检测到室内湿度较大时，也启动驱动电机41带动窗户1开设预设角度。

进一步地，温度传感器21可采集室内温度信息，并判定所述室内温度信息是否达到预设值，当达到预设值时，控制驱动电机41转动带动所述窗户1打开相应角度，从而达到散热通风的效果。

自动控制模式下，控制窗户1的各项具体参数可在APP软件中设置。

当房屋主人外出时，可切换至远程控制模式下，通过手动点击相关按键来实现对窗户1的控制，例如房屋主人较长时间出差时，可通过在天气好的时候点击开窗按键，并输入开窗角度，将窗户1打开预设角度来实现通风换气。

本申请中的智能家居窗户系统，能够根据需要对窗户1实现智能化自动控制或者远程控制，智能化程度高，大大提高了居住者的生活体验感受和居住环境质量。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种智能家居窗户系统，其特征在于，包括：

窗户，可转动设于其外框架上；

光照强度传感器，设于室外，用于采集室外光照强度信息；

风速传感器，设于室外，用于采集室外风速信息；

湿度传感器，设于室内，用于采集室内湿度信息；

控制模块，与外部终端通信连接，并分别与所述光照强度传感器、风速传感器和湿度传感器电性连接；

驱动机构，包括驱动电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述驱动电机设于所述外框架内，所述主动锥齿轮与所述驱动电机的转轴传动连接，所述从动锥齿轮设于窗户的底部转轴上；

还包括锁止机构，所述锁止机构包括锁盘和电动推杆，所述锁盘固定连接于所述窗户的顶部转轴上，所述电动推杆设于所述外框架内，并且所述电动推杆的伸缩杆朝向所述锁盘设置，其中，所述电动推杆的伸缩杆的端头上设有锥形卡头，用于卡于所述锁盘上对转轴进行锁止；

锁盘包括盘体、支撑环、弹簧和锁止块，所述盘体的外周壁上设有多个支撑板，多个支撑板沿着盘体的周向排布，各个支撑板分别沿着盘体的径向方向延伸，支撑环套设于盘体的外部，并沿着周向依次穿过各个支撑板，支撑环与各个支撑板固定连接，相邻的两个支撑板之间形成安装空间，各个支撑板上旋拧有调节螺钉，调节螺钉的第一端位于一安装空间内，调节螺钉的第二端的端头穿入相邻的安装空间内；

在各个安装空间内设有调节板、弹簧和锁止块，盘体的外周壁上对应每个安装空间开设有滑槽，调节板可滑动支撑于支撑环上，调节板的一侧边上设有与滑槽形状尺寸相配的滑凸，滑凸可滑动卡入滑槽内，从而形成对调节板的滑动限位，使得调节板仅能够沿着支撑环滑动，锁止块可滑动支撑于支撑环上，其中，锁止块包括滑块部和锥体部，锥体部设于滑块部的第一侧面上，滑块部的第二侧面上设有与滑槽形状尺寸相配的凸起，凸起可滑动卡于滑槽内，滑块部可滑动支撑于支撑环上，从而形成对锁止块的滑动限位，使得锁止块仅能够沿着支撑环滑动，弹簧套设于支撑环上并位于对应的调节板和锁止块之间，弹簧的第一端挤压于调节板的第一侧面上，调节板的第二侧面在弹簧的作用下挤压于对应的调节螺钉的第二端的端面上，弹簧的第二端挤压于对应的锁止块的滑动块上，滑动块在弹簧的作用下挤压于对应的支撑板上，相邻的两个锁止块的锥体部之间形成电动推杆的锥形卡头的插入空间。

2.根据权利要求1所述的智能家居窗户系统，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设于室内，并与所述控制模块电性连接，用于采集室内温度信息。

3.根据权利要求1所述的智能家居窗户系统，其特征在于，还包括光电编码器，所述光电编码器安装于所述驱动电机上，用于检测所述驱动电机的转速和转角信息，从而检测到所述窗户的转速和开启角度信息。

4.根据权利要求1所述的智能家居窗户系统，其特征在于，还包括第一红外线传感器和第二红外线传感器，所述第一红外线传感器和第二红外线传感器分别设于所述外框架上远离所述窗户转轴一侧的竖柱上，

并且，所述第一红外线传感器和第二红外线传感器间隔预设距离的设置，在竖直方向上分别位于所述窗户把手的上下两侧。

5.根据权利要求4所述的智能家居窗户系统，其特征在于，所述第一红外线传感器和第二红外线传感器各自的探头朝向室外设置。

6.根据权利要求1所述的智能家居窗户系统，其特征在于，所述锥形卡头的外周面上设有缓冲层。

7.根据权利要求1所述的智能家居窗户系统，其特征在于，所述风速传感器设于室外的墙壁上。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的智能家居窗户系统的控制方法，其特征在于，包括：

接收来自所述光照强度传感器采集的室外光照强度信息，风速传感器采集的室外风速信息，以及湿度传感器采集的室内湿度信息；

根据接收的信息，经综合判断分析后，控制所述驱动电机带动所述窗户关闭或者开启预设角度。

9.根据权利要求8所述的智能家居窗户系统的控制方法，还包括：

采集室内温度信息；

判定所述室内温度信息是否达到预设值，当达到预设值时，控制驱动电机转动带动所述窗户打开相应角度。

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