CN111043067A - 一种风扇的控制方法、风扇、智能家居系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风扇的控制方法、风扇、智能家居系统及存储介质，所述风扇的控制方法，包括：获取设备端采集的人体温度信号和室内环境温度信号；根据所述人体温度信号和所述室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令。本发明的有益效果：风扇通过获取设备端如空调器的人体温度信号和室内环境温度信号，以此将风扇和其它家用电器智能互联，提高家居智能化，方便节省风扇的生产成本以及减少使用者的生活成本，风扇基于获取的人体温度信号和室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令，以对风扇的转速进行调节，以此智能调节风扇的转速，方便使用者进行使用，同时能够结合相应的温度参数，提高使用者使用的舒适性。

Description

一种风扇的控制方法、风扇、智能家居系统及存储介质

技术领域

本发明涉及电风扇技术领域，具体而言，涉及一种风扇的控制方法、风扇、智能家居系统及存储介质。

背景技术

随着社会的进步，生活水平的提高，各种家电在家家户户也是一应俱全，比如空调、电风扇、洗衣机、冰箱等。随着物联网的兴起，各种各样的家电连接互联网，迈向智能化，但是现在很大一部分智能家居并不自动化智能化，只是作为一种会被远程操控的设备而已；各种家电之间并没有互联互通，互相共享数据，达到最大化的利用本身的硬件性能。

在相关技术中，电风扇作为一种室内温度调节设备，其通常通过手动调节调节风扇的档位，进行风速的调节，而在需要进行换挡时，仅是通过使用者的感受变化而人为进行换挡。

发明内容

本发明解决的问题是如何将多类家用电器进行智能结合，以合理利用器材，实现智能互联节省生产生活成本，以此基础上方便对电风扇的控制。

为解决上述问题，本发明提供一种风扇的控制方法，所述风扇与设备端通信连接，所述设备端设有人体温度采集装置和室内环境温度采集装置，所述方法包括：

获取所述设备端采集的人体温度信号和室内环境温度信号；

根据所述人体温度信号和所述室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令。

本技术方案中，风扇通过获取来自设备端的人体温度信号和室内环境温度信号，其中设备端可为空调器等常用家电，以此将风扇和设备端智能互联，提高家居智能化，方便节省风扇的生产成本以及减少使用者的生活成本，风扇基于获取的人体温度信号和室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令，以对风扇的转速进行调节，以此智能调节风扇的转速，方便使用者进行使用，同时能够结合相应的温度参数，提高使用者使用的舒适性。

进一步地，所述根据所述人体温度信号和所述室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令包括：

根据所述人体温度信号生成目标温度信号；

根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

本技术方案中，在进行风扇转速调节时，具体地，根据人体温度信号的人体温度数值生成一具有目标温度数值的目标温度信号，以将目标温度数值作为参照，以结合室内环境温度信号调节，生成用于控制风扇的转速的控制指令，以此相较于仅具有调整不同档位控制风速的调节方式，能够合理准确的控制风速，以此能够更合理控制使用者的人体温度，从而给使用者带来更好的使用体验。

进一步地，所述根据所述人体温度信号生成目标温度信号包括：

根据第一公式确定所述目标温度信号，所述第一公式为：

t0＝T0+K1·(t1-T1)；

其中，t0表示所述目标温度信号中的目标温度数值，T0表示预设室内环境温度，K1表示预设调节比例系数，t1表示所述人体温度信号中的人体温度数值，T1表示预设人体温度。

本技术方案中，提供计算目标温度数值的计算公式用以对目标温度数值进行计算，以用于生成所述目标温度信号，进而进行目标温度数值的设定，以此能够更加合理地对风扇风速进行调节，进一步提高使用者的舒适感受。

进一步地，所述根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令包括：

根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号，基于自抗扰控制生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

本技术方案中，在进行风扇的转速控制时，根据目标温度信号和室内环境温度信号，利用自抗扰控制生成风扇转速的控制指令，以此根据控制指令进行转速的控制，其中可通过自抗扰控制器生成所述控制指令，通过自抗扰控制能够使风扇更好对从设备端中获取的室内环境温度信号以及目标温度信号进行处理，以避免信号传输过程中受到的干扰，同时利用自抗扰控制，能够实现更好的控制性能，以此更准确的生成控制指令，以进行风扇转速的控制。

进一步地，所述自抗扰控制包括fal函数滤波，所述根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号，基于自抗扰控制生成用于控制所述风扇的转速的控制指令包括：

根据所述fal函数滤波对所述目标温度信号和所述室内环境温度信号进行滤波处理；

基于滤波处理后的目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

本技术方案中，基于fal函数滤波滤除各温度信号中的噪声，以利于进行风扇转速的控制指令生成，使的转速控制更加精准合理。

进一步地，所述自抗扰控制的控制函数包括：

其中，PWM表示输出的所述用于控制所述风扇的转速的控制指令，alpha为[0,1]之间的常数，delta为滤波因子，b0表示补偿因子，t0表示所述目标温度信号中的目标温度数值，t2表示所述室内环境温度信号中的室内环境温度数值，u表示控制输出变量，sp1和sp2表示控制中间变量，s1表示一阶滤波输出变量，err表示温度误差；r0、beta1、beta01、beta02为预设常量，KU和KC表示线性拉伸参数。

本技术方案中，在对温度信号进行滤波的同时，通过fhan函数能够合理地提取温度信号中的微分信号，避免数字计算中的高频抖振的出现，结合fal函数滤波，以此使用于控制风扇的风速的控制指令进行更准确的生成，降低噪声对温度信号的污染。

另外，本发明提供一种风扇，包括存储器和处理器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现上述所述的风扇的控制方法。

本发明的风扇与上述风扇的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

进一步地，风扇还包括无线模块，所述无线模块用于发送请求与设备端连接的连接指令，以令所述设备端与风扇通信连接并发送人体温度信号和室内环境温度信号；所述无线模块还用于接收所述设备端发送的所述人体温度信号和所述室内环境温度信号。

本技术方案中，风扇包括无线模块，以此风扇在生成用于请求与设备端连接的连接指令时，能够通过无线模块进行信号的传输，以此在与设备端进行通信连接的同时获取设备端发送的人体温度信号和室内环境温度信号，以使风扇能够获取来自设备端的人体温度信号和室内环境温度信号，从而实现设备端与风扇的智能互联，并方便风扇对温度信号进行获取。

另外，本发明提供一种智能家居系统，包括上述所述的风扇，还包括设备端，所述风扇和所述设备端均包括无线模块，所述风扇和所述设备端通过所述无线模块通信连接。

本发明的智能家居系统，与上述风扇相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

另外，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述所述的风扇的控制方法。

本发明的计算机可读存储介质与上述风扇的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的风扇的控制方法流程图；

图2为本发明实施例所述的风扇与设备端通信连接的结构框图；

图3为本发明实施例所述的风扇的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

参照图1所示，本发明提出了一种风扇的控制方法，所述风扇与设备端通信连接，所述设备端设有人体温度采集装置和室内环境温度采集装置，所述方法包括：

S1获取所述设备端采集的的人体温度信号和室内环境温度信号；

S2根据所述人体温度信号和所述室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令。

家庭生活中，通常采购各类家用电器以提高生活质量，而在通常情况下，电器并不是同时进行使用，而在现有的家用电器中，通常集成有多种传感器，如空调器，作为一种大型的家电，本身也带有各种传感器，如温度、红外等，只是在开机的时候，将采集到的数据用于温度控制，但由于天气或者节能等因素考虑，空调大部分时间属于待机状态，导致硬件性能浪费；而对于独立的电风扇，其属于小家电领域，对应在生产制造时，需相应节省成本，电风扇目前通常只有几个档位控制风速，而无法根据当前的环境数据进行自动化控制风速，而在使用者使用过程中，如在昼夜温差较大的情况下，若不及时对风扇进行调节，容易使使用者身体着凉，而造成不适。

基于此，本发明实施例提出了一种风扇的控制方法，风扇通过获取来自设备端采集的人体温度信号和室内环境温度信号，其中，设备端可为居民生活中各种符合要求的家用电器件，如空调器，人体温度信号和室内环境温度信号能够利用闲置空调器的传感器进行检测得到，并通过传输模块传输至风扇，以此将风扇和空调器智能互联，提高家居智能化，方便节省风扇的生产成本以及减少使用者的生活成本，风扇基于获取的人体温度信号和室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令，以对风扇的转速进行调节，以此智能调节风扇的转速，方便使用者进行使用，同时能够结合相应的温度参数，提高使用者使用的舒适性。

在本发明的一个可选的实施例中，所述获取设备端采集的人体温度信号和室内环境温度信号之前，还包括：

生成用于请求与所述设备端连接的连接指令，以令所述设备端与所述风扇通信连接并发送所述人体温度信号和所述室内环境温度信号至所述风扇。

在本实施例中，风扇能够生成用于请求与空调器连接的连接指令，具体的，可在风扇中设置通信模块，如WIFI模块、蓝牙模块等，用于与设备端，如空调器中的通信模块进行配对，本实施例中，在风扇中集成WIFI芯片，WIFI芯片启动TCP Client服务(本地局域网)，相应地，空调器内部WIFI芯片上启动TCP Server服务，以此风扇的WIFI芯片能够通过TCPClient服务发送用于请求所述空调器连接的连接指令，以此，在空调器的TCP Server检测到该连接指令时，进行连接，并将空调器的传感器采集的人体温度和室内环境温度等温度以温度信号的形式以及无线通讯发送至风扇，以此风扇能够获取来自空调器的人体温度信号和室内环境温度信号，从而实现空调器与风扇的智能互联，并方便风扇对温度信号进行获取。

本实施例中，风扇通过发送请求指令至设备端以请求人体温度信号和室内环境温度信号，其中

在本发明的一个可选的实施例中，所述根据所述人体温度信号和所述室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令包括：

根据所述人体温度信号生成目标温度信号；

根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

在本实施例中，在进行风扇转速调节时，具体地，根据人体温度信号的人体温度数值生成一具有目标温度数值的目标温度信号，以将目标温度数值作为参照，以结合室内环境温度信号调节，生成用于控制风扇的转速的控制指令，以此相较于仅具有调整不同档位控制风速的调节方式，能够合理准确的控制风速，以此能够更合理控制使用者的人体温度，从而给使用者带来更好的使用体验。

其中，所述根据所述人体温度信号生成目标温度信号包括：

根据第一公式确定所述目标温度信号，所述第一公式为：

t0＝T0+K1·(t1-T1)；

其中，t0表示所述目标温度信号中的目标温度数值，T0表示预设室内环境温度，K1表示预设调节比例系数，t1表示所述人体温度信号中的人体温度数值，T1表示预设人体温度。

本实施例中，提供计算目标温度数值的计算公式用以对目标温度数值进行计算，以用于生成所述目标温度信号，通常情况下，风扇的出风影响的是室内的空气温度，而室内的空气温度影响使用者的人体温度数值，基于此，其中所需设定的目标温度数值的计算公式中包括预设室内环境温度，该预设室内环境温度可根据实际情况，如人体较为舒适的温度环境进行设定，本实施例中设定为26.0℃，其中K1表示调节比例系数，依据实验测得，本实施例中设定为-0.7，t1表示所获取的人体温度信号中的人体温度数值，T1表示预设人体温度，可根据实际情况，如人体正常情况的表面温度进行设定，本实施例中设定为36.7℃，以此结合预设室内环境温度、预设人体温度，以及实际获取的人体温度数值，进行目标温度数值的设定，以此能够更加合理地对风扇风速进行调节，进一步提高使用者的舒适感受。

在本发明的一个可选地实施例中，所述根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令包括：

根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号，基于自抗扰控制生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

在本实施例中，在进行风扇的转速控制时，根据目标温度信号和室内环境温度信号，基于自抗扰控制生成风扇转速的控制指令，以此根据控制指令进行转速的控制，其中可通过自抗扰控制器生成所述控制指令，通过自抗扰控制能够使风扇更好对从空调器中获取的室内环境温度信号以及目标温度信号进行处理，以避免信号传输过程中受到的干扰，同时利用自抗扰控制，能够实现更好的控制性能，以此更准确的生成控制指令，以进行风扇转速的控制。

在本发明的一个可选的实施例中，所述自抗扰控制包括fal函数滤波，所述根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号，基于自抗扰控制生成用于控制所述风扇的转速的控制指令包括：

根据所述fal函数滤波对所述目标温度信号和所述室内环境温度信号进行滤波处理；

基于滤波处理后的目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

由于在对温度信号的量测环节以及获取环节可能会存在噪声的干扰，如在空调器传输人体温度信号和室内环境温度信号环节，以及在根据人体温度信号生成目标温度信号环节，由此引入fal函数滤波，其可采用自抗扰控制器中的fal函数滤波器进行滤波处理，fal函数滤波器是一种特殊的非线性结构，是自抗扰控制器中扩张状态观测器(ESO)的核心部分，具有较好的状态跟踪效果，对于信号的噪声有较好的滤波作用，以此滤除各温度信号中的噪声，以利于进行风扇转速的控制指令生成，使的转速控制更加精准合理。

在本实施例中，fal函数的具体公式为：

其中，delta为fal函数滤波器的滤波因子，为影响滤波效果的常数，可依据实际情况进行设定，其中，增加delta的数值可使滤波效果变好，一般可取delta∈[5T,10T]，其中T为滤波器的采样周期，本实施例中，delta的数值可设定为8，alpha在0～1之间取值，alpha越小，跟踪速度越快，本实施例中alpha设定为0.5，以此进行温度信号的滤波处理。

在本发明的一个可选的实施例中，所述自抗扰控制的控制函数包括：

其中，PWM表示输出的所述用于控制所述风扇的转速的控制指令，alpha为[0,1]之间的常数，本实施例中alpha的取值为0.5，delta为滤波因子，本实施例中delta的取值为8，KU和KC为线性拉伸参数，以将生成的控制指令的控制量进行线性拉伸，以能够根据该控制指令进行转速的调整，本实施例中KU的取值为50000，KC的取值为1560，b0表示补偿因子，本实施例中b0的取值为2，t0表示所述目标温度信号中的目标温度数值，t2表示所述室内环境温度信号中的室内环境温度数值，u表示控制输出变量，sp1和sp2表示控制中间变量，s1表示一阶滤波输出变量，err表示温度误差；r0、beta1、beta01、beta02为预设常量可根据实际情况进行设定，在此不再赘述。

本实施例中，基于自抗扰控制生成用于控制所述风扇的转速的控制指令，具体地通过自抗扰控制的控制函数对接收到的目标温度信号和室内环境温度信号进行处理，最终输出控制指令，其中指令以PWM信号的形式输出。

在对温度信号的量测环节以及获取环节可能会存在噪声的污染，因此在对温度信号进行滤波的同时，通过fhan函数(离散系统最速控制综合函数)能够合理地提取温度信号中的微分信号，避免数字计算中的高频抖振的出现，结合fal函数滤波，以此使用于控制风扇的风速的控制指令进行更准确的生成，降低噪声对温度信号的污染。

当获取的室内环境温度信号中室内环境温度数值与目标温度数值相差很大时，基于自抗扰控制将会输出一个很大的PWM脉冲调制信号，即调节风扇的风速的控制信号，以此，控制电风扇的电机转的更快，此时电风扇的出风量将会变大，人体温度将会得到降低或者室内环境温度变化更快；当获取的室内环境温度信号中室内环境温度数值与目标温度数值相差不大时，自抗扰控制器将会输出一个很小的PWM脉冲调制信号，控制电风扇的电机转的更慢，此时电风扇的出风量将会减小，人体温度将会被控制到正常舒适的温度或者室内环境温度变化更慢；这样通过自抗扰控制器使得传统的电风扇达到一种智能控制的效果，将不在需要用户通过手动的去调节挡位控制风速，以此提高用户使用时的舒适度。

在本发明的一个可选的实施例中，还包括：将输出的所述用于控制所述风扇转速的控制信号进行限幅处理，pwm∈[1100,1900]，即控制信号pwm在1100-1900中取值，以此能够过滤掉一些异常情况的发生。

本发明另一实施例的一种风扇，包括存储器和处理器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现上述所述的风扇的控制方法。

在本发明的一个可选的实施例中，风扇还包括无线模块，所述无线模块用于发送请求与空调器连接的连接指令，以令所述空调器与风扇通信连接并发送人体温度信号和室内环境温度信号；所述无线模块还用于接收所述空调器发送的所述人体温度信号和所述室内环境温度信号。

本实施例中，风扇中设置无线模块，如WIFI模块、蓝牙模块等，用于与设备端，如空调器中的无线模块进行配对，本实施例中，在风扇中集成WIFI芯片，WIFI芯片启动TCPClient服务(本地局域网)，相应地，空调器内部WIFI芯片上启动TCP Server服务，以此风扇的WIFI芯片能够通过TCP Client服务发送用于请求所述空调器连接的连接指令，以此，在空调器的TCP Server检测到该连接指令时，进行连接，并将空调器的传感器采集的人体温度和室内环境温度等温度以温度信号的形式以及无线通讯发送至风扇，以此风扇能够获取来自空调器的人体温度信号和室内环境温度信号，从而实现空调器与风扇的智能互联，并方便风扇对温度信号进行获取。

参照图2，本发明另一实施例的一种智能家居系统，包括上述所述的风扇，还包括设备端，所述风扇和所述设备端均包括无线模块，所述风扇和所述设备端通过所述无线模块通信连接。

本发明所述的智能家居系统，风扇通过获取来自设备端的人体温度信号和室内环境温度信号，其中设备端可为家居生活中的多种电器，本发明实施例中，设备端可采用为空调器，通常空调器具有能够检测温度的温度传感器，以此将风扇和空调器智能互联，提高家居智能化，风扇通过获取空调器采集的各种温度信号，方便节省风扇的生产成本以及减少使用者的生活成本，风扇基于获取的人体温度信号和室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令，以对风扇的转速进行调节，以此智能调节风扇的转速，方便使用者进行使用，同时能够结合相应的温度参数，提高使用者使用的舒适性。

参照图3，在发明所述的风扇的具体实施例，其中，风扇包括目标温度控制器、自抗扰控制器，脉冲调制控制器以及电机。

目标温度控制器用于根据所述人体温度信号(包括有人体温度数值t1)生成目标温度信号(包括有目标温度数值t0)。

自抗扰控制器，用于根据目标温度信号和室内环境温度信号(包括有室内环境温度数值t2)生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

脉冲调制控制器，用于根据控制指令通过相关的管脚周期性的输出方波信号，传递给电机，以此电机的电机控制器进行电机转速的控制，从而控制风量的大小，以此对室内环境温度进行调节。

在本发明另一实施例中，一种计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上述所述的风扇的控制方法，以达到本发明实施例中的各有益效果。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种风扇的控制方法，其特征在于，所述风扇与设备端通信连接，所述设备端设有人体温度采集装置和室内环境温度采集装置，所述方法包括：

获取所述设备端采集的人体温度信号和室内环境温度信号；

根据所述人体温度信号和所述室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令。

2.根据权利要求1所述的风扇的控制方法，其特征在于，所述根据所述人体温度信号和所述室内环境温度信号，生成用于控制风扇的转速的控制指令包括：

根据所述人体温度信号生成目标温度信号；

根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

3.根据权利要求2所述的风扇的控制方法，其特征在于，所述根据所述人体温度信号生成目标温度信号包括：

根据第一公式确定所述目标温度信号，所述第一公式为：

t0＝T0+K1·(t1-T1)；

其中，t0表示所述目标温度信号中的目标温度数值，T0表示预设室内环境温度，K1表示预设调节比例系数，t1表示所述人体温度信号中的人体温度数值，T1表示预设人体温度。

4.根据权利要求2所述的风扇的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令包括：

根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号，基于自抗扰控制生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

5.根据权利要求4所述的风扇的控制方法，其特征在于，所述自抗扰控制包括fal函数滤波，所述根据所述目标温度信号和所述室内环境温度信号，基于自抗扰控制生成用于控制所述风扇的转速的控制指令包括：

根据所述fal函数滤波对所述目标温度信号和所述室内环境温度信号进行滤波处理；

基于滤波处理后的目标温度信号和室内环境温度信号生成用于控制所述风扇的转速的控制指令。

6.根据权利要求5所述的风扇的控制方法，其特征在于，所述自抗扰控制的控制函数包括：

其中，PWM表示输出的所述用于控制所述风扇的转速的控制指令，alpha为[0,1]之间的常数，delta为滤波因子，b0表示补偿因子，t0表示所述目标温度信号中的目标温度数值，t2表示所述室内环境温度信号中的室内环境温度数值，u表示控制输出变量，sp1和sp2表示控制中间变量，s1表示一阶滤波输出变量，err表示温度误差；r0、beta1、beta01、beta02为预设常量，KU和KC表示线性拉伸参数。

7.一种风扇，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现如权利要求1-6任一项所述的风扇的控制方法。

8.根据权利要求7所述的风扇，其特征在于，还包括无线模块，所述无线模块用于发送请求与设备端连接的连接指令，以令所述设备端与风扇通信连接并发送人体温度信号和室内环境温度信号；所述无线模块还用于接收所述设备端发送的所述人体温度信号和所述室内环境温度信号。

9.一种智能家居系统，其特征在于，包括权利要求7或8所述的风扇，还包括设备端，所述风扇和所述设备端均包括无线模块，所述风扇和所述设备端通过所述无线模块通信连接。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1-6任一项所述的风扇的控制方法。

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