CN109799727A - 一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，属于智能家居控制技术领域。所述智能家居系统的远程控制单元与主控单元建立联系，主控单元接收并处理传感器单元与光控单元传输来的信号再输出至报警单元、窗户控制单元、窗帘控制单元及温控单元；能够实现远程遥控与本地自主运行，还能加热窗帘维持室温、控制窗户开关程度保证室内空气质量；对温度、湿度异常以及敏感气体及有毒气体过量、室内突发溢水或火灾状况以及室内空气质量进行实时监测与紧急处理。所述系统人机十分友善，通过无线网络连接，用户可远程操作，保证了室内空气良好以及温度、湿度与光照处于正常范围内；提高了应对紧急警示情况时的工作效率，能在火灾及水灾发生时及时报警。
Description
技术领域
本发明涉及一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，属于远程控制与智能家居技术领域。
背景技术
伴随着科技的进步和人民生活水平的提高，智能化家居的发展已经成为一种趋势，人人都希望自己的家居用品能变得更加智能，以帮助自己在这个节奏很快的时代，回到家之后得到最舒适的家居生活体验。
智能家居的概念起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司(United Technologies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州(Connecticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居派的序幕。
智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
如今，伴随着人们生活水平越来越高，人们对室内环境的要求也越来越高，与之对应的是城市内光导效应、光污染为主的现象日益突出。室内需要通风与否以及室外环境是否有利于空气交换，现有检测设备的成本较高且占用体积较大，导致使用不方便。经过市场调查和用户反馈，现在人们对于室内温度、光照、气体含量以及控制灵活程度的需求也越来越高。比如：室内湿度处于45％到75％之间，室内温度处于20度到22度之间，人体感觉最舒适。实现模式方面，目前没有远程及本地均能控制及自主操作窗帘的控制设备。
窗户是连接室内外环境以及维持家居环境最直接、最便利而重要的环节。而窗帘负责连接窗户与室内环境。所以对窗帘与窗户良好的控制是提高室内环境质量的最好手段，为了解决现有窗帘与窗户控制设备工作模式单一以及控制不灵活的技术缺陷，我们致力于提出一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，能够灵活实现远程遥控与本地自主运行模式的同时，还能加热窗帘维持室温、开关窗户实现通风透气、监测室内空气环境对温度、湿度异常以及敏感气体及有毒气体过量、室内突发溢水状况以及着火状况进行报警。
发明内容
本发明的目的是为了在实时观测室内环境指标的同时解决冬天由于窗户通风带来室内温度骤降的问题，并提高了智能家居产品的灵活控制及智能化水平，提出了一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统。
核心思想是：远程控制单元通过无线收发模块与主控单元建立联系，主控单元接收并处理传感器单元与光控单元传输来的信号再输出至报警单元、窗户控制单元、窗帘控制单元及温控单元；能够实现远程遥控与本地自主运行,同时还能加热窗帘维持室温、控制窗户开关程度保证室内空气质量和监测室内状况：对温度、湿度异常以及敏感气体及有毒气体过量、室内突发溢水或火灾状况以及室内空气质量通过紧急处理模块对紧急情况处理。
一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统主要包括远程控制单元、无线收发模块、紧急处理模块、主控单元、传感器单元、报警单元、光控单元、供电单元、窗帘控制单元、窗户控制单元以及温控单元；
其中，远程控制单元为手机、平板电脑或手持移动电子设备中的一种；
主控单元包括存储与学习模块以及窗帘窗户主控单元；其中，窗帘窗户主控单元的数量为n个，记为：窗帘窗户主控单元1、窗帘窗户主控单元2、…、窗帘窗户主控单元n；
传感器单元的数量为m个，记为传感器单元1、传感器单元2、…传感器单元m；
每个传感器单元包括但不限于一个或多个温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器、CO2传感器以及火焰传感器；
报警单元包括蜂鸣器以及信息发收单元；
报警单元的数量与传感器单元相同，为m个，记为报警单元1、报警单元2、…报警单元m；
光控单元的数量为k个，记为光控单元1、光控单元2、…、光控单元k；
其中，每个光控单元至少包括1个光敏传感器；
窗帘控制单元的数量为n个，记为窗帘控制单元1、窗帘控制单元2、…窗帘控制单元n；
每个窗帘控制单元包括伺服电机以及窗帘连接杆；
窗户控制单元的数量也为n个，记为窗户控制单元1、窗户控制单元2、…窗户控制单元n；
每个创户控制单元包括舵机与窗户；
温控单元的数量为n个，记为温控单元1、温控单元2、…、温控单元n；
每个温控单元主要包括可控硅交流调压以及双螺旋发热线；
其中，可控硅交流调压以及双螺旋发热线的数量分别为n个；
所述智能家居系统中各模块与单元的连接关系如下：
远程控制单元经无线收发模块与主控单元相连；紧急处理模块与报警单元相连；报警单元、传感器单元、窗帘控制单元、窗户控制单元、温控单元、光控单元与主控单元相连；报警单元与传感器单元相连，供电单元与报警单元、窗帘控制单元、窗户控制单元、主控单元、传感器单元、光控单元以及温控单元相连；
具体地：传感器单元中的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体传感器以及CO2传感器与报警单元中的信息发收单元相连；信息发收单元与紧急处理模块相连，传感器单元中的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器以及CO2传感器与主控单元中的窗帘窗户主控单元相连；信息发收单元与主控单元中的窗帘窗户主控单元相连；无线收发模块分别与主控单元中的存储与学习模块、窗帘窗户主控单元1到窗帘窗户主控单元n以及远程控制单元相连；主控单元中的窗帘窗户主控单元分别与光控单元中的光敏传感器相连；主控单元中的每个窗帘窗户主控单元与对应的窗帘控制单元中的伺服电机相连，伺服电机又与窗帘连接杆相连；主控单元中的每个窗帘窗户主控单元又与对应的窗户控制单元中的舵机相连，舵机又与窗户相连；主控单元中的每个窗帘窗户主控单元与温控单元中对应的可控硅交流调压相连；温控单元中的可控硅交流调压与双螺旋发热线相连。
所述智能家居系统中各单元的工作如下：
远程控制单元通过无线收发模块将用户的控制信息传送给主控单元；
其中，控制信息包括窗帘开关、窗户开关、窗帘温度以及报警信息；
报警单元在主控单元传输给信息发收单元的控制信息下通过传感器单元采集室内各种信息，包括温度、湿度、烟雾、水位、各种有毒气体、CO2的含量以及是否失火；若检测过量后则会进入紧急处理模块，根据不同传感器异常信息进行对应处理，驱动报警单元中的蜂鸣器响并将信息反馈给主控单元；主控单元再将报警信息反馈到用户端以提醒用户采取措施；
光控单元采集室内室外光的强度信息，反馈给主控单元中；
主控单元对窗帘窗户主控单元发送一系列的控制信息；
主控单元控制信息发收单元接收传感器单元以及光控单元传输来的窗帘附近室内外所有信息，存储在存储与学习模块中；再通过机器学习学习出用户习惯用于自行调节窗帘温度与光亮状态，并将工作信息传送给对应的窗帘窗户主控单元：远程控制模式下将收到的用户信息翻译后传送给窗帘窗户主控单元，自主控制模式下基于历史采集数据进行训练和测试，给出预测的室内温度、光照信息、窗帘开关以及窗户开关信息传送给窗帘窗户主控单元，窗帘窗户主控单元再依据预测的值传输给温控单元、光控单元甚至报警单元来分别实现温度控制、光强控制以及某种报警；
主控单元中的窗帘窗户主控单元的功能是接收无线收发模块的信息，并将其转为电信号传递给窗帘控制单元和窗户控制单元进而驱动伺服电机和舵机工作；
窗帘控制单元的功能是接收主控单元传递来的电信号并做出反应，控制窗帘连接杆进行运动以及可控硅交流调压对窗帘加温；
窗户控制单元的功能是接手主控单元传递来的电信号并驱动舵机带动窗户实现开关功能。
温控单元的功能是接收主控单元传输来的温度信息调控信号，并控制双螺旋发热线的温度来调节室温；
信息发收单元依据窗帘窗户主控单元传输来的信息控制传感器单元的信息采集；
所述智能家居系统包括远程控制模式和自主控制模式两种工作模式；
其中，远程控制模式包括如下步骤：
步骤I：用户通过远程控制单元向主控单元发送远程控制模式指令及若干消息；
其中，发送的若干信息包括但不限于窗帘开关、窗户开关、光强度检测输出与控制、窗帘温度检测输出与控制、报警信息是否输出与显示以及传感器测量值是否传输与显示；
步骤II：主控单元接收到远程控制模式指令后经信息发收单元启动传感器单元每间隔采集周期1采集各传感器信息，并持续接收远程控制单元发送来的若干信息以及传输传感器信息；
其中，采集信息周期1时间范围为1s到30分钟；采集的信息包括但不限于温度、湿度、有毒气体浓度、烟雾浓度、CO2浓度、水位信息及火焰信息；
当传感器信息异常，异常的传感器信息被信息发收单元接收传送至紧急处理模块，对异常信息进行进一步判断后作出相应决策，具体为：
步骤III：紧急处理模块依据信息发收单元传输来的传感器信息，进行对应操作：
III.A若接收到的是光强度信息，则判断是否位于存储于学习模块输出的光强度范围内，若是，跳至III.B；否则紧急处理模块通过主控单元发送再次确认消息给远程控制单元，由用户确认是否需要实现此光强度，若是，跳至III.B；若否则用户输入新的光强度信息，跳至步骤II；
III.B紧急处理模块经信息发收单元发送控制信息给对应窗帘窗户主控单元，对应窗帘窗户主控单元控制对应伺服电机及窗帘连接杆实现对应窗帘的敞开范围，跳至步骤II；
III.C若接收到的是温度信息，则紧急处理模块判断是否位于存储于学习模块输出的温度范围内，若是，跳至III.D；否则主控单元发送再次确认消息给远程控制单元，由用户确认是否需要实现温度，若是，跳至III.D；若否则用户输入新的温度信息，跳至步骤II；
III.D对应窗帘窗户主控单元控制对应窗帘窗户主控单元控制温控单元中的可控硅交流调压及双螺旋发热线实现对应窗帘温度，跳至步骤II；
III.E若是窗帘开关信息，则将信息传送给对应窗帘窗户主控单元；窗帘控制单元控制对应伺服电机及窗帘连接杆实现对应窗帘的开关，跳至步骤II；
III.F若是窗户开关信息，则将信息传送给对应窗帘窗户主控单元；窗户控制单元控制对应舵机驱动窗户开关一定程度，跳至步骤II；
III.G接收传感器测量值及报警信息，主控单元将信息反馈给远程控制单元，跳至步骤II。
其中，自主控制模式，具体包括如下步骤：
步骤1：远程控制单元通过无线收发模块将自主控制模式指令发送给主控单元；
步骤2：主控单元接收到自主控制模式指令后启动传感器单元每间隔采集周期2采集各传感器信息，并根据机器学习结果向温控单元和窗帘控制单元发送合适控制信号；
其中，采集信息周期2时间范围为1分钟到60分钟；采集的信息包括但不限于温度、湿度、有毒气体浓度、烟雾浓度、CO2浓度以及水位信息；
判断传感器信息异常与否，并依据判断结果，若传感器单元中的传感器信息异常，则跳转至紧急处理模块，否则进行如下操作：
将对异常信息进行进一步判断后作出相应决策；
步骤3：主控单元依据接收来的传感器信息异常以及若干信息内容，进行如下操作：
3.a若要调节的是光强度信息，根据存储与学习模块统计历史光强度信息，取同一时段平均值输出光强度信息给主控单元，进入步骤3.b；
3.b主控单元将此光强度平均值发送给对应窗帘窗户主控单元，对应窗帘控制单元控制对应伺服电机及窗帘连接杆实现对应窗帘的敞开范围；跳至步骤2；
3.c若接收到的是温度信息，则根据存储与学习模块统计历史温度信息，取同一时段平均值输出温度信息给主控单元，进入步骤3.d；
3.d主控单元将此温度平均值发送给对应窗帘窗户主控单元，对应窗帘窗户主控单元控制温控单元中的可控硅交流调压及双螺旋发热线实现对应窗帘温度的输出；跳至步骤2；
3.e若是窗帘开关信息，存储与学习模块统计传感器传递来信息并与历史信息比对，取窗户开关程度最优值给主控单元，主控单元将此窗户开关程度发送给对应窗帘窗户主控单元，对应窗户控制单元控制对应舵机实现对窗户敞开程度的控制，跳至步骤2；
3.f当传感器信息异常，传感器单元将对应信息传送给报警单元同时将信息传给主控单元，主控单元将信息传输反馈给远程控制单元并显示在用户app上，远程控制单元等候用户向主控单元传输工作模式命令，跳至步骤2；
其中，紧急处理模块，包括如下工作内容：
紧急情况A：若是烟雾传感器检测到烟雾超标，则信息发收单元将烟雾异常信息发送至窗帘窗户主控单元，再控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气；同时蜂鸣器响；同时将烟雾传感器信息以及报警信息发送至窗帘窗户主控单元，通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，烟雾传感器监测到的浓度超过100时，为烟雾超标；
紧急情况B:若是湿度传感器检测到室内湿度异常，则信息发收单元将湿度异常信息发送至窗帘窗户主控单元控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元对窗户与窗帘实现对应操作，同时将报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元提醒用户对窗帘温度及光照进行控制来调节室内湿度；同时将室内湿度信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，湿度信息异常是指相对湿度低于30％或者高于60％；
对应操作为：当相对湿度低于30％，信息发收单元将控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户且关闭窗帘，使得室外湿度进入室内，防止室内湿度过度到室外；
当相对湿度大于60％，信息发收单元将控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗帘和窗户，使得室内湿度进入室外，降低室内湿度；同时控制窗帘加热，将室内湿度尽快排出室外；
紧急情况C：若是CO2传感器检测到CO2超标，信息发收单元接收并检测到CO2超标，则控制蜂鸣器响、发送控制信息至对应窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将CO2超标的报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
则控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将CO2超标的警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元；
其中，CO2超标是指CO2传感器检测到CO2浓度超过1000ppm为CO2超标；
紧急情况D：若是水位传感器检测到室内漏水，具体检测水位传感器位置处50％以上面积被水覆盖，则发出水位异常信息给信息发收单元；信息发收单元控制蜂鸣器响、发送控制信息至窗帘控制窗帘周期开合，以提醒邻居及路人看到；同时将水位信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，水位传感器放置位置距离地面大于等于0.5cm处；
窗帘周期性开合的周期为大于等于30s；
紧急情况E：若是有毒气体传感器检测到有毒气体泄漏，则当有毒气体传感器监测到该种有毒气体浓度大于5％则发出异常信号至信息发收单元；信息发收单元控制蜂鸣器响、发送信息至窗帘窗户主控单元控制窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将有毒气体浓度信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，有毒气体主要指煤气与天然气；
紧急情况F：若温度传感器检测到温度大于室内温度的正常范围，则像信息发收单元判断该温度传感器采集的数据异常，发送信息至窗帘窗户主控单元控制窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将温度信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，室内温度的正常范围为15度到28度之间；
若大于等于28度，信息发收单元会判断为异常；
紧急情况G：若是火焰传感器检测到失火，则信息发收单元发送控制信息至窗帘窗户主控单元控制对应窗帘控制单元将窗帘打开、控制蜂鸣器响并将报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元；
其中，火焰传感器放置在易燃物附近；易燃物包括床、木制书柜、沙发与窗帘；
当火焰传感器监测到有火焰时立即发送异常信息给窗帘控制单元将信息上报给远程控制单元显示在用户app上；
窗帘控制单元控制窗帘打开便于路人看到异常状况，火焰异常信息传输给信息收发单元通过此异常信息驱动蜂鸣器响。
有益效果
本发明提出了一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，与市面上现有智能控制窗帘及窗户的系统相比，具有如下有益效果：
1.本发明所述系统人机交互十分友善，通过无线网络连接，用户可在很远的地方便能进行操作；
2.本发明提供了两种工作模式，并在自主控制模式下结合了机器学习与良好的决策系统结合能够在用户不干预的情况下实现窗帘与窗户的自动控制，保证了室内空气良好以及温度、湿度与光照处于正常范围内；
3.本发明结合市场需求，使用窗帘窗户的一体化控制，窗帘及窗户智能化进行控制的同时，能够将异常信息及时反馈用户并展示给路人与行人，提高了应对紧急警示情况时的工作效率，且能在火灾及水灾发生时及时报警。
附图说明
图1是本发明一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统的组成及连接示意图；
图2是本发明一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统远程控制工作模式的流程图；
图3是本发明一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统自主控制工作模式的流程图；
图4是本发明一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统紧急处理模块的决策流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统进行详细说明。
实施例1
本实施例描述了应用本发明所述一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统在大型超市或办公楼的具体实施。
如图1所示，为一办公楼内所述智能家居系统的组成。从图中可以看出，所述远程遥控智能家居系统包括远程控制单元、主控单元、报警单元、无线收发模块、供电单元、光控单元、窗帘控制单元、窗户控制单元、传感器单元以及温控单元；其中，报警单元主要包括蜂鸣器以及信息发收单元；主控单元包括存储与学习模块与窗帘窗户主控单元；光控单元包括光敏传感器；窗帘控制单元包括伺服电机与窗帘连接杆；窗户控制单元包括舵机与窗户；传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器、CO2传感器以及火焰传感器；温控单元包括可控硅交流调压以及双螺旋发热线。
具体实施时，远程控制单元为智能手机和电脑总控端，所述智能手机安装有窗帘窗户控制app，通过操作菜单选择工作模式；所述电脑安装有特殊总控系统。其中智能手机安装的app主要为在办公室个人使用，电脑总控段主要为在保安人员总控室使用。窗帘窗户控制app具有人机交互友善的优点，通过无线收发模块与无线网络连接，用户通过窗帘窗户控制app实现在很远的地方控制窗帘开关、窗户开关、开关大小、收取与显示各种环境信息以及切换工作模式。
主控单元包括存储与学习模块以及窗帘窗户主控单元；其中，具体实施时，窗帘窗户主控单元的数量为n＝100个，记为：窗帘窗户主控单元1、窗帘窗户主控单元2,…,窗帘窗户主控单元100；报警单元的数量与传感器单元的数量相同，为60个；报警单元记为报警单元1到报警单元60，传感器单元记为传感器单元1到传感器单元60，每个传感器单元包括但不限于一个或多个温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器、CO2传感器以及火焰传感器；
报警单元编号与传感器单元编号一一对应；光控单元的数量具体实施时m＝40个，记为光控单元1到光控单元40；
其中，每个光控单元至少包括1个光敏传感器，具体到本实施例实施时为简单起见，每个光控单元包括1个光敏传感器。
窗帘控制单元的数量为n＝100个，记为窗帘控制单元1到窗帘控制单元100；
每个窗帘控制单元包括伺服电机以及窗帘连接杆；
窗户控制单元的数量为n＝100个，记为窗户控制单元1到窗户控制单元100；
每个窗户控制单元包括舵机与窗户；
温控单元主要包括可控硅交流调压以及双螺旋发热线；
其中，可控硅交流调压以及双螺旋发热线的数量分别为n＝100个，与窗帘控制单元相同，即每个窗帘都能实现独立温度控制。
无线收发模块为1个；存储与学习模块1个。
具体实施时，结合市场需求，推出冬季款和夏季款两种办公楼宇内的远程遥控窗帘的智能家居系统；其中，冬季款智能家居系统中的温控单元数量等于窗帘主控数量n。
夏季款的智能家居系统又分为经济款和简约款；
其中，经济款的温控单元数量小于窗帘主控数量n，具体实施时，温控单元数量选择为小于窗帘窗户主控单元的数量，具体实施时温控单元数量可以是窗帘窗户主控单元数量的一半，甚至降低为0。当温控单元数量降低为0时，为简约款，只实现窗帘的开关及窗帘开关大小的控制。
通过冬季款、夏季款以及简约款对温控单元数量的控制，通过结合市场需求，有效解决了冬天室内保暖问题，同时因为通过对窗帘温度进行控制，具体通过用电，用电环节可以考虑太阳能供电给温控单元，实现了绿色环保，保证了室内环境的绿色能源供给。冬季款、夏季款以及简约款三种窗帘，可很好地满足大部分用户的需求。
总之，具体实施时，为降低成本，温控单元数量可小于等于窗帘主控数量；窗帘主控数量仅与窗帘控制单元数量相同，实现对每个窗帘的开关单独控制。
此外，在具体实施时，本发明可以通过两种工作模式的灵活切换。且在自主控制模式结合机器学习进行窗帘开关及开关大小的决策；进一步使得用户可以不干预室内窗帘状况，简化用户操作的同时还能为用户提供良好的窗帘开关与加热服务。
报警单元在具体实施时，数量也可以小于传感器单元数量，通过信息发收单元，一个报警单元可以连接大于等于1个传感器单元，受窗帘窗户主控单元控制，对特定传感器单元中传感器的采集进行控制。当传感器采集数据异常时，出发其内部蜂鸣器报警；并同时发送消息经窗帘窗户主控单元至无线收发模块，传输到远程控制单元经用户app或电脑端控制系统显示出来。
如上所述智能家居系统中各模块与单元的连接关系如下：
远程控制单元经无线收发模块与主控单元相连；报警单元、传感器单元、窗帘控制单元、温控单元、光控单元与主控单元相连；报警单元与传感器单元相连，供电单元与报警单元、窗帘控制单元、主控单元、传感器单元以及温控单元相连；
具体地：传感器单元中的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器、CO2传感器以及火焰传感器与报警单元中的信息发收单元相连；传感器单元中的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器、CO2传感器以及火焰传感器与主控单元中的窗帘窗户主控单元相连；信息发收单元与窗帘窗户主控单元相连；无线收发模块分别与主控单元中的存储与学习模块与各个窗帘窗户主控单元相连；主控单元中的窗帘窗户主控单元分别与光控单元中的光敏传感器相连；主控单元中的每个窗帘控制单元与对应的伺服电机相连，伺服电机又与窗帘连接杆相连；主控单元中的每个窗帘窗户主控单元与温控单元中对应的可控硅交流调压相连；温控单元中的可控硅交流调压与双螺旋发热线相连。
图2和图3分别是本系统在远程控制与自动调节工作模式的工作流程，图4为紧急处理模块决策流程。依据上述结构与流程图描述本申请在特定应用场景下具体实施。
从图3可以看出，在自主控制模式下，用户通过远程控制单元向主控单元发送自主控制工作模式命令；主控单元接收此自主控制工作模式指令，并行执行如下操作：
A)存储与学习模块统计历史光强度信息，取同一时段平均值输出光强度信息给主控单元；主控单元将此光强度平均值发送给对应窗帘窗户主控单元；对应窗帘窗户主控单元控制对应伺服电机及窗帘连接杆控制对应窗帘的敞开范围；具体实施时，控制单元包含100个窗帘窗户主控单元，每个窗帘窗户主控单元一一对应一组伺服电机和窗帘连接杆；
B)存储与学习模块统计历史温度信息，取同一时段平均值输出温度信息给主控单元；主控单元将此温度平均值发送给对应窗帘窗户主控单元；对应窗帘窗户主控单元控制对应温控单元中的可控硅交流调压及双螺旋发热线实现对应窗帘温度的控制；窗帘控制单元包含100组一一对应的伺服电机和窗帘；每个温控单元包含可控硅交流调压以及双螺旋发热线。
具体实施时，按照图1所示结构组装，即可解决办公室的通风与保暖问题，以提高人们的工作环境质量。在此条件下下该系统绝大部分时间均工作在自主控制模式，具体工作模式与上述自主控制模式所述基本一致：首先，远程控制单元通过无线收发模块将自主控制模式指令发送给主控单元；进而，传感器单元每间隔采集周期采集各传感器信息，其中，每个传感器单元能够采集烟雾传感器、水位传感器、温度传感器有毒气体传感器、CO2传感器以及温度传感器的信息；能够根据机器学习结果向温控单元和窗帘控制单元发送合适控制信号；以及根据机器学习得出的最优结果对房间中温度、窗帘开关程度等进行调节。
因房间较多窗帘也较多，本系统可以很好的代替人工，提供智能的开关窗户与窗帘以及一些预警工作，即对应图3中的宽空心线所示，即：
当传感器信息异常，进入紧急处理模块具体决策流程如图4所示，采用恰当的方式处理并将信息显示在远程控制单元；在本实施例中：烟雾传感器监测到的浓度超过100时发送烟雾异常信息；湿度传感器监测到湿度超过60％发送湿度异常信息；CO2传感器监测到浓度CO2浓度超过1000ppm时发送CO2异常信息；水位传感器在距离地面3cm处监测到水时机会发送水位异常信息；有毒气体传感器只要监测到气体泄漏则立即发送异常信息；温度传感器监测到室内温度高于28度则发送温度异常信息；火焰传感器检测到有火焰时立即发送异常信息。当需要人工进行干预时，同样可以通过远程控制单元，一键操作，方便快捷给用户带来良好的使用体验。
实施例2
本发明一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统在实施例2中的主要工作模式为远程控制模式，工作示意图与图2基本一致。图1是本系统的结构组成，图2和图3分别是本系统在自主控制模式与远程控制模式下的工作步骤，图4是紧急处理模块的决策流程图。依据上述结构与流程图描述本申请在特定应用场景下具体实施。
本实施例描述了应用本发明所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统在普通家居生活中的具体实施：
如图1所示，为一居民家内的一个组成，包括远程控制单元、无线收发模块、主控单元、传感器单元及报警单元、光控单元、温控单元、窗帘控制单元。
其中，传感器单元及报警单元均为5个；主控单元中的窗帘窗户主控单元为10个；光控单元、窗帘控制单元、创户控制单元以及温控单元也均为10个。
其中每个传感器单元中包含烟雾传感器、水位传感器、湿度传感器、有毒气体传感器、CO2传感器、温度传感器以及火焰传感器；报警单元包含信息发收单元与蜂鸣器；每个光控单元包含光敏传感器；窗帘控制单元包含8组一一对应的伺服电机和窗帘；每个温控单元包含可控硅交流调压以及双螺旋发热线。
具体实施时，按照图1所示结构组装，可以帮助人们在窗帘开关方面提供较好的人性化服务，并提高室内环境质量。在此环境下主要为自主控制与远程控制相结合的方式来实现，自主控制方面与实施例1中所述基本一致，可以提供一些预警工作和经过机器学习用户习惯之后提供人性化开关窗帘以及加热窗帘服务，具体工作模式如图3自主控制模式流程图所示；在远程控制模式下，用户可以在公司，在车上对室内环境进行控制，比如出门时在车上打开窗帘进行光照，要回家时控制关窗并加热窗帘以保持室温，具体工作模式如图3远程控制模式示意图所示：首先，用户通过远程控制单元向主控单元发送远程控制模式指令及若干消息；进而，主控单元接收到远程控制模式指令后启动传感器单元每间隔采集周期采集各传感器信息，并持续接收远程控制单元发送来的若干信息以及传输传感器信息；最后，对用户所发信息进行一系列决策判断之后将信息传给温控单元、传感器单元及报警单元进行控制。当判断出传感器单元采集到的信息出现异常时，进入紧急处理模块，具体决策与流程如图4所示，具体到本实施例中：烟雾传感器监测到的浓度超过80时发送烟雾异常信息；湿度传感器监测到湿度超过60％发送湿度异常信息；CO2传感器监测到浓度CO2浓度超过900ppm时发送CO2异常信息；水位传感器在距离地面2cm处监测到水时机会发送水位异常信息；有毒气体传感器只要监测到气体泄漏则立即发送异常信息；温度传感器监测到室内温度高于28度则发送温度异常信息；火焰传感器检测到有火焰时立即发送异常信息。并将相关信息显示在用户终端app。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，其特征在于：包括远程控制单元、无线收发模块、紧急处理模块、主控单元、传感器单元、报警单元、光控单元、供电单元、窗帘控制单元、窗户控制单元以及温控单元；
其中，远程控制单元为手机、平板电脑或手持移动电子设备中的一种；
主控单元包括存储与学习模块以及窗帘窗户主控单元；
传感器单元的数量为m个，记为传感器单元1、传感器单元2、…传感器单元m；
每个传感器单元包括但不限于一个或多个温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器、CO2传感器以及火焰传感器；
报警单元包括蜂鸣器以及信息发收单元；
光控单元的数量为k个，记为光控单元1、光控单元2、…、光控单元k；
其中，每个光控单元至少包括1个光敏传感器；
窗帘控制单元的数量为n个，记为窗帘控制单元1、窗帘控制单元2、…窗帘控制单元n；
每个窗帘控制单元包括伺服电机以及窗帘连接杆；
窗户控制单元的数量也为n个，记为窗户控制单元1、窗户控制单元2、…窗户控制单元n；
每个创户控制单元包括舵机与窗户；
温控单元的数量为n个，记为温控单元1、温控单元2、…、温控单元n；
每个温控单元主要包括可控硅交流调压以及双螺旋发热线；
其中，可控硅交流调压以及双螺旋发热线的数量分别为n个；
所述智能家居系统中各模块与单元的连接关系如下：
远程控制单元经无线收发模块与主控单元相连；紧急处理模块与报警单元相连；报警单元、传感器单元、窗帘控制单元、窗户控制单元、温控单元、光控单元与主控单元相连；报警单元与传感器单元相连，供电单元与报警单元、窗帘控制单元、窗户控制单元、主控单元、传感器单元、光控单元以及温控单元相连；
具体地：传感器单元中的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体传感器以及CO2传感器与报警单元中的信息发收单元相连；信息发收单元与紧急处理模块相连，传感器单元中的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器、有毒气体检测传感器以及CO2传感器与主控单元中的窗帘窗户主控单元相连；信息发收单元与主控单元中的窗帘窗户主控单元相连；无线收发模块分别与主控单元中的存储与学习模块、窗帘窗户主控单元以及远程控制单元相连；主控单元中的窗帘窗户主控单元分别与光控单元中的光敏传感器相连；主控单元中的每个窗帘窗户主控单元与对应的窗帘控制单元中的伺服电机相连，伺服电机又与窗帘连接杆相连；主控单元中的每个窗帘窗户主控单元又与对应的窗户控制单元中的舵机相连，舵机又与窗户相连；主控单元中的每个窗帘窗户主控单元与温控单元中对应的可控硅交流调压相连；温控单元中的可控硅交流调压与双螺旋发热线相连；
所述智能家居系统中各单元的工作如下：
远程控制单元通过无线收发模块将用户的控制信息传送给主控单元；
其中，控制信息包括窗帘开关、窗户开关、窗帘温度以及报警信息；
报警单元是在主控单元传输给信息发收单元的控制信息下通传感器单元采集室内各种信息，包括温度湿度、烟雾、水位、各种有毒气体、CO2的含量以及是否失火；若检测过量后则会进入紧急处理模块，根据不同传感器异常信息进行对应处理，驱动报警单元中的蜂鸣器响并将信息反馈给主控单元；主控单元再将报警信息反馈到用户端以提醒用户采取措施；
光控单元采集室内室外光的强度信息，反馈给主控单元中；
主控单元对窗帘窗户主控单元发送一系列的控制信息；
主控单元通过信息发收单元接收传感器单元以及光控单元传输来的窗帘附近室内外所有信息，存储在存储与学习模块中；再通过机器学习学习出用户习惯用于自行调节窗帘温度与光亮状态，并将工作信息传送给对应的窗帘窗户主控单元：远程控制模式下将收到的用户信息翻译后传送给窗帘窗户主控单元，自主控制模式下基于历史采集数据进行训练和测试，给出预测的室内温度、光照信息、窗帘开关以及窗户开关信息传送给窗帘窗户主控单元，窗帘窗户主控单元再依据预测的值传输给温控单元、光控单元甚至报警单元来分别实现温度控制、光强控制以及某种报警；
主控单元中的窗帘窗户主控单元接收无线收发模块的信息，并将其转为电信号传递给窗帘控制单元和窗户控制单元进而驱动伺服电机和舵机工作；
窗帘控制单元接收主控单元传递来的电信号并做出反应，控制窗帘连接杆进行运动以及可控硅交流调压对窗帘加温；
窗户控制单元接收主控单元传递来的电信号并驱动舵机带动窗户实现开关功能；
温控单元接收主控单元传输来的温度信息调控信号，并控制双螺旋发热线的温度来调节室温；
信息发收单元依据窗帘窗户主控单元传输来的信息控制传感器单元的信息采集；
所述智能家居系统包括远程控制模式和自主控制模式两种工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，其特征在于：窗帘窗户主控单元的数量为n个，记为：窗帘窗户主控单元1、窗帘窗户主控单元2、…、窗帘窗户主控单元n；
报警单元的数量与传感器单元相同，为m个，记为报警单元1、报警单元2、…报警单元m。
3.根据权利要求1所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，其特征在于：远程控制模式包括如下步骤：
步骤I：用户通过远程控制单元向主控单元发送远程控制模式指令及若干消息；
其中，发送的若干信息包括但不限于窗帘开关、窗户开关、光强度检测输出与控制、窗帘温度检测输出与控制、报警信息是否输出与显示以及传感器测量值是否传输与显示；
步骤II：主控单元接收到远程控制模式指令后启动传感器单元每间隔采集周期1采集各传感器信息，并持续接收远程控制单元发送来的若干信息以及传输传感器信息；
步骤II中，采集信息周期1时间范围为1s到30分钟；采集的信息包括但不限于温度、湿度、有毒气体浓度、烟雾浓度、CO2浓度、水位信息及火焰信息；
当传感器信息异常，异常的传感器信息被信息发收单元接收传送至紧急处理模块，对异常信息进行进一步判断后作出相应决策，具体为：
步骤III：紧急处理模块依据信息发收单元传输来的传感器信息，进行对应操作：
III.A若接收到的是光强度信息，则判断是否位于存储于学习模块输出的光强度范围内，若是，跳至III.B；否则紧急处理模块通过主控单元发送再次确认消息给远程控制单元，由用户确认是否需要实现此光强度，若是，跳至III.B；若否则用户输入新的光强度信息，跳至步骤II；
III.B紧急处理模块经信息发收单元发送控制信息给对应窗帘窗户主控单元，对应窗帘窗户主控单元控制对应伺服电机及窗帘连接杆实现对应窗帘的敞开范围，跳至步骤II；
III.C若接收到的是温度信息，则判断是否位于存储于学习模块输出的温度范围内，若是，跳至III.D；否则主控单元发送再次确认消息给远程控制单元，由用户确认是否需要实现温度，若是，跳至III.D；若否则用户输入新的温度信息，跳至步骤II；
III.D对应窗帘窗户主控单元控制对应窗帘窗户主控单元控制温控单元中的可控硅交流调压及双螺旋发热线实现对应窗帘温度，跳至步骤II；
III.E若是窗帘开关信息，则将信息传送给对应窗帘窗户主控单元；窗帘控制单元控制对应伺服电机及窗帘连接杆实现对应窗帘的开关，跳至步骤II；
III.F若是窗户开关信息，则将信息传送给对应窗帘窗户主控单元；窗户控制单元控制对应舵机驱动窗户开关一定程度，跳至步骤II；
III.G接收传感器测量值及报警信息，主控单元将信息反馈给远程控制单元，跳至步骤II。
4.根据权利要求1所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，其特征在于：自主控制模式，具体包括如下步骤：
步骤1：远程控制单元通过无线收发模块将自主控制模式指令发送给主控单元；
步骤2：主控单元接收到自主控制模式指令后启动传感器单元每间隔采集周期2采集各传感器信息，并根据机器学习结果向温控单元和窗帘控制单元发送合适控制信号；
其中，采集信息周期2时间范围为1分钟到60分钟；采集的信息包括但不限于温度、湿度、有毒气体浓度、烟雾浓度、CO2浓度以及水位信息；
判断传感器信息异常与否，并依据判断结果，若传感器单元中的传感器信息异常，则跳转至紧急处理模块，否则进行如下操作：
将对异常信息进行进一步判断后作出相应决策；
步骤3：紧急处理模块依据接收来的传感器信息异常以及若干信息内容，进行如下操作：
3.a若要调节的是光强度信息，根据存储与学习模块统计历史光强度信息，取同一时段平均值输出光强度信息给主控单元，进入步骤3.b；
3.b主控单元将此光强度平均值发送给对应窗帘窗户主控单元，对应窗帘控制单元控制对应伺服电机及窗帘连接杆实现对应窗帘的敞开范围；跳至步骤2；
3.c若接收到的是温度信息，则根据存储与学习模块统计历史温度信息，取同一时段平均值输出温度信息给主控单元，进入步骤3.d；
3.d主控单元将此温度平均值发送给对应窗帘窗户主控单元，对应窗帘窗户主控单元控制温控单元中的可控硅交流调压及双螺旋发热线实现对应窗帘温度的输出；跳至步骤2；
3.e若是窗帘开关信息，存储与学习模块统计传感器传递来信息并与历史信息比对，取窗户开关程度最优值给主控单元，主控单元将此窗户开关程度发送给对应窗帘窗户主控单元，对应窗户控制单元控制对应舵机实现对窗户敞开程度的控制，跳至步骤2；
3.f当传感器信息异常，传感器单元将对应信息传送给报警单元同时将信息传给主控单元，主控单元将信息传输反馈给远程控制单元并显示在用户app上，远程控制单元等候用户向主控单元传输工作模式命令，跳至步骤2；
其中，紧急处理模块，包括如下工作内容：
紧急情况A：若是烟雾传感器检测到烟雾超标，则信息发收单元将烟雾异常信息发送至窗帘窗户主控单元，再控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气；同时蜂鸣器响；同时将烟雾传感器信息以及报警信息发送至窗帘窗户主控单元，通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，烟雾传感器监测到的浓度超过100时，为烟雾超标；
紧急情况B:若是湿度传感器检测到室内湿度异常，则信息发收单元将湿度异常信息发送至窗帘窗户主控单元控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元对窗户与窗帘实现对应操作，同时将报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元提醒用户对窗帘温度及光照进行控制来调节室内湿度；同时将室内湿度信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，湿度信息异常是指相对湿度低于30％或者高于60％；
对应操作为：当相对湿度低于30％，信息发收单元将控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户且关闭窗帘，使得室外湿度进入室内，防止室内湿度过度到室外；
当相对湿度大于60％，信息发收单元将控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗帘和窗户，使得室内湿度进入室外，降低室内湿度；同时控制窗帘加热，将室内湿度尽快排出室外；
紧急情况C：若是CO2传感器检测到CO2超标，信息发收单元接收并检测到CO2超标，则控制蜂鸣器响、发送控制信息至对应窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将CO2超标的报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
则控制对应窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将CO2超标的警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元；
紧急情况D：若是水位传感器检测到室内漏水，具体检测水位传感器位置处50％以上面积被水覆盖，则发出水位异常信息给信息发收单元；信息发收单元控制蜂鸣器响、发送控制信息至窗帘控制窗帘周期开合，以提醒邻居及路人看到；同时将水位信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
窗帘周期性开合的周期为大于等于30s；
紧急情况E：若是有毒气体传感器检测到有毒气体泄漏，则当有毒气体传感器监测到该种有毒气体浓度大于5％则发出异常信号至信息发收单元；信息发收单元控制蜂鸣器响、发送信息至窗帘窗户主控单元控制窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将有毒气体浓度信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，有毒气体主要指煤气与天然气；
紧急情况F：若温度传感器检测到温度大于室内温度的正常范围，则像信息发收单元判断该温度传感器采集的数据异常，发送信息至窗帘窗户主控单元控制窗帘控制单元与窗户控制单元打开窗户与窗帘实现通风换气，同时将温度信息及报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元，显示在用户app上；
其中，室内温度的正常范围为15度到28度之间；
若大于等于28度，信息发收单元会判断为异常，传输给紧急处理模块和主控模块；
紧急情况G：若是火焰传感器检测到失火，则信息发收单元发送控制信息至窗帘窗户主控单元控制对应窗帘控制单元将窗帘打开、控制蜂鸣器响并将报警信息通过无线收发模块反馈在远程控制单元；
当火焰传感器监测到有火焰时立即发送异常信息给窗帘控制单元将信息上报给远程控制单元显示在用户app上；
窗帘控制单元控制窗帘打开便于路人看到异常状况，火焰异常信息传输给信息收发单元通过此异常信息驱动蜂鸣器响。
5.根据权利要求4所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，其特征在于：CO2超标是指CO2传感器检测到CO2浓度超过1000ppm。
6.根据权利要求4所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，其特征在于：水位传感器放置位置距离地面大于等于0.5cm处。
7.根据权利要求4所述的一种远程控制窗帘及窗户的智能家居系统，其特征在于：火焰传感器放置在易燃物附近；易燃物包括床、木制书柜、沙发与窗帘。
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