CN109945419A - 一种空调自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调自动控制系统，包括：用于接受婴儿哭闹声并激活照明灯的声音识别模块，声音识别模块内集成有计时模块；感应激活照明灯的灯光并输出控制信号的感应模块；通过Zig Bee协议与感应模块无线通信连接的信息采集模块；与信息采集模块数据交互连接的控制器，控制器用于接收信息采集模块的指令控制空调工作；通过GPRS无线远程与控制器连接的用户终端，控制器可以接收用户终端的控制指令调节控制器工作模式；程序存储模块，用于存储不同工作模式的控制程序包，所述程序存储模块集成与控制器内。本发明基于新生婴儿的护理设计了一种空调的自动控制系统，实现了空调按照需要调节室内温度的自动化控制，节约了能源。

Description

一种空调自动控制系统

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种空调自动控制系统。

背景技术

当今社会，由于微电子技术和无线通信技术的迅猛发展，人们开始对生活品质的要求越来越高，而传统的家电已经不能满足人们对产品智能化的需求，因此智能家电已经顺应潮流快速进入人们的视野。智能家电是指把无线通信技术、计算机网络技术融入到CPU中做成产品并嵌入到我们所用的家用电器中，实现人机的对话、网络的控制、自动的调节、无线的传输、信息的处理等功能，使之成为人们期待的智能家电。

目前国内外智能空调的控制方法以10米内遥控器控制的使用占据大部分市场份额，高端研发产品基于飞信的无线控制、3G网络控制、云系统控制、红外人体感应。基于飞信的无线控制是用户可通过飞信网络对空调实现控制，由于飞信的使用范围较小，这种方式的控制研发的产品较少；3G网络控制是通过手机网络实现空调的远程控制，目前上市的该类空调在二万左右；云系统控制是在云计算数据中心支持下，空调拥有唯一网络地址和身份认证，用户可从中获得空调的相关身份辨认，能感知天气的变化并自动根据所处气候自动调整切换功能；红外人体感应是基于人体信号红外采集信号经RS485无线传送回单片机系统而进行的智能控制。GPRS控制技术是通过手机GPRS无线网络实现无线远程控制的控制方式，该方式基于GPRS和Java技术，是目前控制距离最远的一种方式，只要是有 GPRS 网络覆盖的环境下就可以为用户提供基于GPRS手机终端的无线远程控制功能。

发明内容

本发明提供了一种空调自动控制系统，包括：

用于接受婴儿哭闹声并激活照明灯的声音识别模块，声音识别模块内集成有计时模块；

感应所述激活照明灯的灯光并输出控制信号的感应模块；

通过Zig Bee协议与所述感应模块无线通信连接的信息采集模块，所述信息采集模块用于采集和分析感应模块的输出控制信号；

与所述信息采集模块数据交互连接的控制器，所述控制器用于接收信息采集模块的指令控制空调工作；

通过GPRS无线远程与控制器连接的用户终端，控制器可以接收用户终端的控制指令调节控制器工作模式；

程序存储模块，用于存储不同工作模式的控制程序包，所述程序存储模块集成与控制器内。

进一步地，所述控制系统还包括温度监测模块，所述温度监测模块集成时间模块，定期监控房间内的温度，所述温度监测模块与信息采集模块采用信息交互连接。

进一步地，所述声音识别模块包含有存储模块，存储模块用于存储训练模板，将新接收到的声音与训练模板比对，进而进行识别，声音识别模块预先采集10次以上婴儿哭闹声音信号，进行预处理，提取预处理后的特征参数，并将提取所得特征参数训练成模板，训练模板储存入存储模块中，后续使用过程中采集每次与训练模板相匹配的声音信号进行预处理提取特征参数，对训练模板进行实时修正。

进一步地，所述感应模块中还包含有用于接收激活照明灯灯光的感光模块。

进一步地，所述工作模式包含婴儿护理模式和普通模式。

本发明还公开了上述空调自动控制系统的控制方法，控制方法包含如下步骤：

(1) 打开空调总电源，空调处于待机状态，用户通过用户终端设备或者空调遥控器发出控制指令至控制器选择工作模式，当指令选择为普通模式时，控制器调取程序存储模块中的普通模式控制程序包按照一般功能工作或接收指令；当指令选择为婴儿护理模式时，控制器调取程序存储模块中的婴儿护理模式控制程序包，输出信号激活启动声音识别模块开始工作；

(2) 在婴儿护理模式下，当声音识别模块检测到婴儿哭闹声时，激活照明灯发光，照明灯发光的光照激活感应模块，使感应模块输出控制信号至信息采集模块，信息采集模块实时接收有温度检测模块的实际温度数据，将实际温度数据与用户设定的温度进行比对，当信息采集模块接收到感应模块的控制信号后即参考实际温度与设定温度的比对情况，输出指令至控制器控制空调按照设定温度调节室内温度，同时控制器输出信息至用户终端通知用户；

(3) 监督模式：在婴儿护理模式下，当声音识别模块被激活后，按照上述方法使得控制器控制空调调节室内温度，温度调节过程中，声音识别模块关闭接收声音信号，声音识别模块中的计时模块在声音识别模块被激活时开始计时，5～10秒后声音识别模块再次开启接收声音信号一次，当声音信号仍与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号，如果再次接收的声音信号与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作；上次接收的声音信号仍与训练模板相匹配后的5～10秒后声音识别模块再次开启接收声音信号一次，当声音信号仍与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号并保持5min以上不接收声音信号，空调持续对室温进行调节，如果此次接收的声音信号与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作；

(4) 声音识别模块再次关闭5min以上后，声音识别模块间隔10秒开启接收声音信号两次，如果两次的声音信号至少有一次与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号并保持5min以上不接收声音信号，空调持续对室温进行调节，如果两次的声音信号均与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作，同时计时模块清零至0时。

本发明的有益效果在于：

本发明基于新生婴儿的护理设计了一种空调的自动控制系统，实现了空调按照需要调节室内温度的自动化控制，节约了能源，也避免了新生儿换洗衣物容易着凉的问题。

附图说明

图1为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

一种空调自动控制系统，包括：

用于接受婴儿哭闹声并激活照明灯的声音识别模块，声音识别模块内集成有计时模块；照明灯安装在婴儿床附近，考虑到需要保护婴儿的眼睛，照明灯的光线强度适中；

感应所述激活照明灯的灯光并输出控制信号的感应模块，感应模块放置在照明灯附近，能够方便感应到照明灯的光亮；声音识别模块、感应模块和照明灯均通过导线连接外部电源；

通过Zig Bee协议与所述感应模块无线通信连接的信息采集模块，所述信息采集模块用于采集和分析感应模块的输出控制信号；

与所述信息采集模块数据交互连接的控制器，所述控制器用于接收信息采集模块的指令控制空调工作；

通过GPRS无线远程与控制器连接的用户终端，控制器可以接收用户终端的控制指令调节控制器工作模式；

程序存储模块，用于存储不同工作模式的控制程序包，所述程序存储模块集成与控制器内；

温度监测模块，所述温度监测模块集成时间模块，1小时间隔定期监控房间内的温度，所述温度监测模块与信息采集模块采用信息交互连接。

上述声音识别模块中还包含有存储模块，存储模块用于存储训练模板，将新接收到的声音与训练模板比对，进而进行识别，声音识别模块预先采集10次婴儿哭闹声音信号，进行去噪、量化、预加重、分帧和加窗等预处理，提取预处理后的特征参数，并将提取所得特征参数训练成模板，训练模板储存入存储模块中，后续使用过程中采集每次与训练模板相匹配的声音信号进行预处理提取特征参数，对训练模板进行实时修正，由于对训练模板的实时修正，婴儿哭闹声音随着年龄增长缓慢改变时，也不会影响模板的使用。对于特定的婴儿训练模板也是特定的，当需要改变护理对象婴儿时，需要将存储模块初始化删除在存的训练模板，从新进行模板训练获得。上述感应模块中还包含有用于接收激活照明灯灯光的感光模块。

本发明的空调自动控制系统是嫁接入一般空调中的控制系统，因此包含本发明所述自动控制系统的空调工作模式包含婴儿护理模式和普通模式，普通模式即为一般现有技术中空调平常的工作模式状态，婴儿护理模式的工作状态如下所述。

上述空调自动控制系统的控制方法包含如下步骤：

(1) 打开空调总电源，空调处于待机状态，用户通过用户终端设备(即可以是手机APP)或者空调遥控器发出控制指令至控制器选择工作模式，当指令选择为普通模式时，控制器调取程序存储模块中的普通模式控制程序包按照一般功能工作或接收指令(即现有技术中的常规工作模式)；当指令选择为婴儿护理模式时，控制器调取程序存储模块中的婴儿护理模式控制程序包，输出信号激活启动声音识别模块开始工作；婴儿护理模式考虑的问题在于：新生婴儿经常因为需要更换尿片或者饥饿而哭闹，当更换尿片时要将新生儿的包覆物和衣物脱下，擦洗身体；新生儿饥饿喂奶时也往往不能包裹太厚而影响正常喂食，因此室内温度在新生儿尿片更换或者喂奶时要保证较高，否则新生儿容易受凉，尤其是在南方冬季室内。婴儿熟睡时，室内又不宜保持较高的空调温度，甚至以不宜开空调为佳。一般的做法是：当需要更换尿片或者喂奶前，手动打开空调，调高温度运行，当婴儿熟睡后在调低空调温度或关闭空调，整个过程完全通过人工完成。由于一天内婴儿更换尿片和喂奶的次数较多，护理人员容易粗心忽略开关空调，提高了婴儿受凉风险，也容易浪费能源；

(2) 在婴儿护理模式下，当声音识别模块检测到婴儿哭闹声时(当检测到的声音与存储模块中的训练模块相匹配时，声音识别模块认为是检测到了婴儿的哭闹声)，激活照明灯发光，提高照明，同时照明灯发光的光照激活感应模块，使感应模块输出控制信号至信息采集模块，信息采集模块实时接收有温度检测模块的实际温度数据，将实际温度数据与用户设定的温度进行比对，当信息采集模块接收到感应模块的控制信号后即参考实际温度与设定温度的比对情况，输出指令至控制器控制空调按照设定温度调节室内温度，同时控制器输出信息至用户终端通知用户；

(3) 监督模式：在婴儿护理模式下，当声音识别模块被激活后，按照上述方法使得控制器控制空调调节室内温度，温度调节过程中，声音识别模块关闭接收声音信号，声音识别模块中的计时模块在声音识别模块被激活时开始计时，8秒后声音识别模块再次开启接收声音信号一次，当声音信号仍与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号。如果再次接收的声音信号与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作；上次接收的声音信号仍与训练模板相匹配后的8秒后声音识别模块再次开启接收声音信号一次，当声音信号仍与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号并保持10min不接收声音信号，空调持续对室温进行调节，如果此次接收的声音信号与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作；

(4) 声音识别模块再次关闭10min后，声音识别模块间隔10秒开启接收声音信号两次，如果两次的声音信号至少有一次与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号并保持10min不接收声音信号，空调持续对室温进行调节，如果两次的声音信号均与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作，同时计时模块清零至0时。

本发明基于新生婴儿的护理照顾设计了上述空调自动控制系统，当新生儿哭闹时，系统控制空调对室内温度进行调节，同时声音识别模块被关闭。声音识别模块被关闭后的8秒、16秒又分别开启接收一次声音信号，从而来判断第一次接收到的新生儿哭闹并非在婴儿睡梦中偶尔的哭闹情况，而是新生儿持续的哭闹。当判断婴儿为持续哭闹后，接收声音信号保持10min不接收声音信号，空调持续对室温进行调节，是为了给喂奶和换尿片擦洗提供必要的时间，减少控制系统的工作检测频次。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种空调自动控制系统，其特征在于，包括：

用于接受婴儿哭闹声并激活照明灯的声音识别模块，声音识别模块内集成有计时模块；

感应所述激活照明灯的灯光并输出控制信号的感应模块；

通过Zig Bee协议与所述感应模块无线通信连接的信息采集模块，所述信息采集模块用于采集和分析感应模块的输出控制信号；

与所述信息采集模块数据交互连接的控制器，所述控制器用于接收信息采集模块的指令控制空调工作；

通过GPRS无线远程与控制器连接的用户终端，控制器可以接收用户终端的控制指令调节控制器工作模式；

程序存储模块，用于存储不同工作模式的控制程序包，所述程序存储模块集成与控制器内。

2.根据权利要求1所述的一种空调自动控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括温度监测模块，所述温度监测模块集成时间模块，定期监控房间内的温度，所述温度监测模块与信息采集模块采用信息交互连接。

3.根据权利要求2所述的一种空调自动控制系统，其特征在于，所述声音识别模块包含有存储模块，存储模块用于存储训练模板，将新接收到的声音与训练模板比对，进而进行识别，声音识别模块预先采集10次以上婴儿哭闹声音信号，进行预处理，提取预处理后的特征参数，并将提取所得特征参数训练成模板，训练模板储存入存储模块中，后续使用过程中采集每次与训练模板相匹配的声音信号进行预处理提取特征参数，对训练模板进行实时修正。

4.根据权利要求3所述的一种空调自动控制系统，其特征在于，所述感应模块中还包含有用于接收激活照明灯灯光的感光模块。

5.根据权利要求4所述的一种空调自动控制系统，其特征在于，所述工作模式包含婴儿护理模式和普通模式。

6.如权利要求5所述的一种空调自动控制系统的控制方法，其特征在于，控制方法包含如下步骤：

(1) 打开空调总电源，空调处于待机状态，用户通过用户终端设备或者空调遥控器发出控制指令至控制器选择工作模式，当指令选择为普通模式时，控制器调取程序存储模块中的普通模式控制程序包按照一般功能工作或接收指令；当指令选择为婴儿护理模式时，控制器调取程序存储模块中的婴儿护理模式控制程序包，输出信号激活启动声音识别模块开始工作；

(2) 在婴儿护理模式下，当声音识别模块检测到婴儿哭闹声时，激活照明灯发光，照明灯发光的光照激活感应模块，使感应模块输出控制信号至信息采集模块，信息采集模块实时接收有温度检测模块的实际温度数据，将实际温度数据与用户设定的温度进行比对，当信息采集模块接收到感应模块的控制信号后即参考实际温度与设定温度的比对情况，输出指令至控制器控制空调按照设定温度调节室内温度，同时控制器输出信息至用户终端通知用户；

(3) 监督模式：在婴儿护理模式下，当声音识别模块被激活后，按照上述方法使得控制器控制空调调节室内温度，温度调节过程中，声音识别模块关闭接收声音信号，声音识别模块中的计时模块在声音识别模块被激活时开始计时，5～10秒后声音识别模块再次开启接收声音信号一次，当声音信号仍与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号，如果再次接收的声音信号与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作；上次接收的声音信号仍与训练模板相匹配后的5～10秒后声音识别模块再次开启接收声音信号一次，当声音信号仍与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号并保持5min以上不接收声音信号，空调持续对室温进行调节，如果此次接收的声音信号与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作；

(4) 声音识别模块再次关闭5min以上后，声音识别模块间隔10秒开启接收声音信号两次，如果两次的声音信号至少有一次与训练模板相匹配时，声音识别模块再次关闭接收声音信号并保持5min以上不接收声音信号，空调持续对室温进行调节，如果两次的声音信号均与训练模板不匹配时，照明灯熄灭，感应模块输出控制信号至信息采集模块指令控制器关闭空调工作，同时计时模块清零至0时。