CN110107210A - 一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，由建筑外遮阳百叶和智能化控制系统两部分组成。建筑外遮阳百叶设有顶槽、卷绳器、传动轴、电机、侧向导轨、叶片、提升带、梯绳等主要部件；智能化控制系统由监控计算机、中央控制器、电机控制器、气象站、网关模块、现场总线等设备组成。本发明将传统的建筑遮阳引入了智能传感、现场总线、自动控制、计算机信息、互联网等技术；可有效遮挡或调节进入室内的太阳辐射，降低夏季空调负荷、缓解室内自然采光中眩光问题、改善室内视觉和热舒适性以及减少建筑能耗。
Description
技术领域
本发明属于建筑智能化技术领域，具体涉及一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统。
背景技术
建筑遮阳是现代建筑外围护结构不可缺少的节能措施，可有效遮挡或调节进入室内的太阳辐射，对降低夏季空调负荷、缓解室内自然采光中眩光问题、改善室内热舒适度以及提升建筑外观艺术美有着重要作用。
传统建筑外遮阳百叶系统存在以下缺陷：1、对于设置遮阳百叶系统的大型建筑，每一个窗户设置一幅遮阳百叶，具有数量大和分布分散的特点。操作方式以手动控制为主，包括手动开关控制、手动遥控器控制或手动机械操作，控制方式比较简单，是根据室内人员的个体主观行为进行判断发出指令，随机性强；2、不能将建筑外遮阳百叶系统作为一个统一的整体进行控制；3、与建筑遮阳相关的气象、环境、场景、行为等条件不能与系统控制相结合。
发明内容
本发明提出一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统技术方案以解决上述问题。
一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，包括建筑外遮阳百叶和智能化控制系统；所述智能化控制系统包括监控计算机、中央控制器、电机控制器、气象站、网关模块、现场总线等设备；所述监控计算机与所述中央控制器之间通过以太网连接；所述气象站与所述网关模块之间通过RS458串行通讯连接；所述网关模块与所述中央控制器之间通过以太网连接；所述中央控制器与所述电机控制器之间通过CANBUS总线连接。
优选地，所述建筑外遮阳百叶包括顶槽、卷绳器、传动轴、电机、侧向导轨、叶片、提升带、梯绳；所述梯绳和所述提升带分置于百叶的两侧，所述叶片水平等距离连续重叠悬挂在所述梯绳上；所述顶槽处于百叶叶片顶部，所述顶槽内布置有所述电机、所述传动轴、所述卷绳器；所述侧向导轨分置于百叶叶片两端。
优选地，所述监控计算机还包括工控机、内置监控软件和数据库；所述内置监控软件用于人机交互界面操作的接口。
优选地，所述中央控制器还包括主板、以太网接口、CANBUS总线接口、无线遥控接口、电机控制接口、串行通信接口等；所述各个接口集成于中央控制器主板上。
优选地，所述电机控制器还包括主板、CANBUS总线接口、串行通信接口、无线遥控接口、电机控制接口等；所述各个接口集成于电机控制器的主板上。
优选地，所述气象站还包括光照度传感器、风力传感器、风向传感器、雨雪传感器、温湿度传感器；所述各个传感器集成到一个装置内以用于检测气象环境因素。
优选地，所述网关模块用于采集实时数据和处理气象站数据，进行通信协议转换，将数据上传至中央控制器。
优选地，所述现场总线包括CANBUS总线，所述CANBUS总线为电机控制器与中央控制器、电机控制器之间连接的通信网络。
本发明提出的智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，包括建筑外遮阳百叶和智能化控制系统两部分组成。所述的建筑外遮阳百叶，包括顶槽、卷绳器、传动轴、电机、侧向导轨、叶片、提升带、梯绳等主要部件；所述的智能化控制系统，包括监控计算机、中央控制器、电机控制器、气象站、网关模块、现场总线等设备。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的顶槽，用于安置传动机构及电机的金属构件。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的卷绳器，用于引导遮阳百叶伸展和收回运动时，保持拉绳沿卷管轴向有序排列的构件。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的传动轴，用于将遮阳电机输出的动力传递给卷绳器。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的电机，根据供电电压可设置直流电流或交流电机，根据安装结构可设置管状电机或方形电机，用于遮阳百叶的动力装置。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的侧向导轨，安装于遮阳百叶的两侧，用于在遮阳百叶伸展与收回时引导百叶运动方向的轨道。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的叶片，连续的多片相同的片状遮阳材料组成，可伸展与收回以及开启与关闭，用于形成连续重叠面的遮阳百叶。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的提升带，用于完成百叶伸展与收回操作的带。
进一步地，所述的建筑外遮阳百叶的梯绳，用于使百叶叶片等距离悬挂且完成开启与关闭操作的绳。
进一步地，所述的智能化控制系统的监控计算机，可以通过安装在计算机内的监控软件对系统进行操控，实现人机对话；可以作为控制系统互联网远程操控的服务器。
进一步地，所述的智能化控制系统的中央控制器，是整个控制系统的中枢和控制核心，将控制系统的所有监控数据汇总至中央控制器，通过内置逻辑程序发出控制指令；中央控制器与监控计算机的监控数据双向传输。
进一步地，所述的智能化控制系统的电机控制器，是分散控制单元，可以接收中央控制器发出的指令，实现集中控制电机，也可以独立控制电机；检测电机、遮阳百叶状态，上传至中央控制器。
进一步地，所述的智能化控制系统的气象站，实时检测建筑周围光照度、风力、风向、温度、雨雪状态等气象环境因素。
进一步地，所述的智能化控制系统的网关模块，将实时数据采集和处理气象站数据，进行通信协议转换，将数据上传至中央控制器；检测气象站工作状态。
进一步地，所述的智能化控制系统的现场总线，允许在一条通信线缆上挂接多个电机控制器、中央控制器等，采用数字信号传输，所有信息都通过两根数据线进行信息交换。
由于本发明采用了以上智能化控制的建筑外遮阳百叶系统技术方案，使得本发明具备如下应用效果：
（1）对于设置外遮阳的大型建筑，每一个窗户设置一幅遮阳百叶，具有数量大和分布分散的特点。智能化控制的建筑外遮阳百叶系统可将遮阳系统作为一个统一的整体进行控制，实现在不同地点区域、不同时间段、不同场景、不同气象环境因素下做出统一协调的角度位置调整。
（2）可依据当地气象资料和日照分析结果，对不同季节、日期、不同时段及不同朝向的太阳仰角和方位角进行计算，或根据建筑所处的经纬度，太阳移动的位置、建筑物的遮挡形成的阴影综合不同气象条件进行计算，完成控制系统逻辑程序的设定，自动控制遮阳百叶的转角及位置调节；
（3）可以根据用户对遮阳百叶的使用时间、遮阳百叶的开启位置、角度、室内环境条件进行统计，通过分析，得出用户对遮阳百叶的使用习惯。自动按照用户在时，最常用的遮阳百叶位置、角度进行调节，为用户提供个性化的遮阳服务。
（4）可以根据根据使用者的习惯，预先设定遮阳百叶的各种使用场景。通过手动选择或系统根据预先设定智能控制，在用户使用房间时，按照使用者的习惯进行调节、控制。
（5）在建筑物的顶部设置气象站，实时监测及综合运算判断晴天还是阴天。如是阴天，系统可设定遮阳百叶全部打开；如是晴天，系统按阳光自动跟踪模式执行，根据建筑自身形体及周边建筑的情况建立遮挡模型，将参考点每天的阴影变化计算出来，存储在控制器里，再按照结果自动运行；
（6）气象站检测风速、风向、雨雪、室内外温差等环境因素，智能调节遮阳百叶，与空调系统、照明系统等联动，让建筑内感受新鲜的自然风和自然采光。当检测到狂风暴雨等恶劣天气时，系统自动收起遮阳百叶开启保护功能。
（7）当遮阳百叶发生故障时，智能化控制系统可以通过自检系统发现故障位置、故障类型，自动发出报警信号，提示工作人员进行维护、维修；也可以在系统达到维护时间，自动发出提示信息，提示工作人员应进行维护保养。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图 1 为本发明一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统的示意图；
图2 为本发明一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统的百叶结构示意图；
图3 为本发明一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统的智能化控制系统示意图；
图4 为本发明一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统的4路电机控制器控制电机示意图；
图中：1－监控计算机；2－中央控制器；3－电机控制器；4－网关模块；5－气象站；6－外遮阳百叶；A1－顶槽；A2－传动轴；A3－电机；A4－卷绳器；A5－侧向导轨；A6－叶片；A7－提升带；A8－梯绳。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施方式。
如图 1至图4所示，本发明提供一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，由建筑外遮阳百叶和智能化控制系统两部分组成。建筑外遮阳百叶6设有顶槽A1、卷绳器A4、传动轴A2、电机A3、侧向导轨A5、叶片A6、提升带A7、梯绳A8等主要部件；所述梯绳和提升带分置于百叶的两侧，叶片水平等距离连续重叠悬挂在梯绳上，电机的正反转连续旋转和脉冲旋转，通过传动轴、转绳器、提升带带动叶片的伸展、收回、角度调整；顶槽处于百叶顶部，内布置电机、传动轴、卷绳器，起到设备防护作用；侧向导轨分置于百叶叶片两端，引导百叶运动方向的轨道，并防止叶片脱落。智能化控制系统由监控计算机1、中央控制器2、电机控制器3、气象站5、网关模块4、现场总线等设备组成；监控计算机、中央控制器布置于建筑中央控制室内；电机控制器布置于建筑的弱电井、房间吊顶内、房间侧墙、设备间等区域；气象站布置于建筑物高处平面部位，四周不遮挡；监控计算机与中央控制器之间通过以太网连接；气象站与网关模块之间通过RS458串行通讯连接；网关模块与中央控制器之间通过以太网连接；中央控制器与电机控制器之间，电机控制器之间通过CANBUS总线连接；本发明属于建筑智能化领域，将手动控制的建筑外遮阳百叶，转化为智能化的控制建筑外遮阳百叶；本发明的主要技术特征是将传统的建筑遮阳引入了智能传感、现场总线、自动控制、计算机信息、互联网等技术；本发明的用途是可有效遮挡或调节进入室内的太阳辐射，降低夏季空调负荷、缓解室内自然采光中眩光问题、改善室内视觉和热舒适性以及减少建筑能耗。
本发明提供一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，应用于大型建筑的外遮阳工程。
监控计算机1包括1台工控计算机；1套专用的智能遮阳监控软件，监控软件功能单元包括用户设置、基础设置、场景管理、分组管理、定时管理、环境管理、实时监控、分级管理等功能模块；其中，用户设置用于用户、角色、APP管理；其中，基础设置用于地址设定、输入端下载、输出端下载、网关设置、楼层平面图设置、楼层全景图设置、遥控器下载；其中，场景管理用于办公、休息、投影等场景控制、场景设置、模式设置模式管理；其中，环境管理用于气象环境控制、环境设置；
中央控制器2包括1个以太网接口用于与监控计算机1、气象站5进行数据通讯；1个CANBUS总线接口通过“手拉手”形式连接电机控制器3进行通讯；1个无线遥控接口用于接收手控遥控器控制信号；自带电机控制接口，可最多控制8路电机，且程序容量最多可以控制6400台电机；1个串行通信RS232接口，用于联网测试及外扩接口配置；1个紧急停止接口，用于连接火警信号，接收火警信号以最高控制优先级收起遮阳百叶；1块主板，用于中央控制器2的数据处理和控制。
电机控制器3包括6路开关输入端，4路电机控制接口，输入输出端为可编程设计，每个输入端可以设计为阶梯调光步进控制，开关控制；1个无线遥控接口用于接收手控遥控器控制信号；1个串行通讯RS232接口，用于联网测试及外扩接口配置；1个CANBUS总线接口通过“手拉手”形式与中央控制器2、电机控制器连接进行通讯。
网关模块4可以实现Modbus以太网设备与Modbus串口设备多master与slave的混合网络整合，包括2路RS422/485和2路以太网接口，连接气象站5和中央控制器2；
气象站5用于建筑物周围气象环境的状态检测，包括4个光照度传感器、1个风力传感器、1个风向传感器、1个雨雪传感器、1个温湿度传感器；其中，4个光照度传感器分别布置在气象站东南西北方向；气象站以RS485串行通信形式与网关模块连接；
外遮阳百叶6包括顶槽、卷绳器、传动轴、电机、侧向导轨、叶片、提升带、梯绳等主要部件；其中，电机接收电机控制器的控制命令，使外遮阳百叶可以全部收起、全部打开、半开半关、百叶角度调整等多种组合；
采用以上智能化控制的建筑外遮阳百叶系统技术方案，使得本发明具备如下应用效果：
（1）对于设置外遮阳的大型建筑，每一个窗户设置一幅遮阳百叶，具有数量大和分布分散的特点。智能化控制的建筑外遮阳百叶系统可将遮阳系统作为一个统一的整体进行控制，实现在不同地点区域、不同时间段、不同场景、不同气象环境因素下做出统一协调的角度位置调整。
（2）可依据当地气象资料和日照分析结果，对不同季节、日期、不同时段及不同朝向的太阳仰角和方位角进行计算，或根据建筑所处的经纬度，太阳移动的位置、建筑物的遮挡形成的阴影综合不同气象条件进行计算，完成控制系统逻辑程序的设定，自动控制遮阳百叶的转角及位置调节；
（3）可以根据用户对遮阳百叶的使用时间、遮阳百叶的开启位置、角度、室内环境条件进行统计，通过分析，得出用户对遮阳百叶的使用习惯。自动按照用户在时，最常用的遮阳百叶位置、角度进行调节，为用户提供个性化的遮阳服务。
（4）可以根据使用者的习惯，预先设定遮阳百叶的各种使用场景。通过手动选择或系统根据预先设定智能控制，在用户使用房间时，按照使用者的习惯进行调节、控制。
（5）在建筑物的顶部设置气象站，实时监测及综合运算判断晴天还是阴天。如是阴天，系统可设定遮阳百叶全部打开；如是晴天，系统按阳光自动跟踪模式执行，根据建筑自身形体及周边建筑的情况建立遮挡模型，将参考点每天的阴影变化计算出来，存储在控制器里，再按照结果自动运行；
（6）气象站检测风速、风向、雨雪、室内外温差等环境因素，智能调节遮阳百叶，与空调系统、照明系统等联动，让建筑内感受新鲜的自然风和自然采光。当检测到狂风暴雨等恶劣天气时，系统自动收起遮阳百叶开启保护功能。
（7）当遮阳百叶发生故障时，智能化控制系统可以通过自检系统发现故障位置、故障类型，自动发出报警信号，提示工作人员进行维护、维修；也可以在系统达到维护时间，自动发出提示信息，提示工作人员应进行维护保养。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，包括建筑外遮阳百叶和智能化控制系统；所述智能化控制系统包括监控计算机、中央控制器、电机控制器、气象站、网关模块、现场总线等设备；所述监控计算机与所述中央控制器之间通过以太网连接；所述气象站与所述网关模块之间通过RS458串行通讯连接；所述网关模块与所述中央控制器之间通过以太网连接；所述中央控制器与所述电机控制器之间通过CANBUS总线连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，所述建筑外遮阳百叶包括顶槽、卷绳器、传动轴、电机、侧向导轨、叶片、提升带、梯绳；所述梯绳和所述提升带分置于百叶的两侧，所述叶片水平等距离连续重叠悬挂在所述梯绳上；所述顶槽处于百叶叶片顶部，所述顶槽内布置有所述电机、所述传动轴、所述卷绳器；所述侧向导轨分置于百叶叶片两端。
3.根据权利要求1所述的一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，所述监控计算机还包括工控机、内置监控软件和数据库；所述内置监控软件用于人机交互界面操作的接口。
4.根据权利要求1所述的一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，所述中央控制器还包括主板、以太网接口、CANBUS总线接口、无线遥控接口、电机控制接口、串行通信接口等；所述各个接口集成于中央控制器主板上。
5.根据权利要求1所述的一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，所述电机控制器还包括主板、CANBUS总线接口、串行通信接口、无线遥控接口、电机控制接口等；所述各个接口集成于电机控制器的主板上。
6.根据权利要求1所述的一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，所述气象站还包括光照度传感器、风力传感器、风向传感器、雨雪传感器、温湿度传感器；所述各个传感器集成到一个装置内以用于检测气象环境因素。
7.根据权利要求1所述的一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，所述网关模块用于采集实时数据和处理气象站数据，进行通信协议转换，将数据上传至中央控制器。
8.根据权利要求1所述的一种智能化控制的建筑外遮阳百叶系统，其特征在于，所述现场总线包括CANBUS总线，所述CANBUS总线为电机控制器与中央控制器、电机控制器之间连接的通信网络。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
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