CN111502480A - 一种可智能控制窗户开关的控制系统 - Google Patents

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赵浩然
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龚斌
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Abstract

本发明公开了一种可智能控制窗户开关的控制系统，控制系统包括控制模块、采集模块、驱动模块、转换模块、受控模块和窗户本体，控制模块与驱动模块、转换模块连接，采集模块通过转换模块与控制模块连接设置，驱动模块设置在窗户本体上，转换模块包括蓝牙器件和通讯线路，通过蓝牙器件传递给控制器，由控制器对驱动模块进行控制；通讯线路将采集模块与控制模块连接设置，受控模块与控制模块连接。本发明通过机器判断以及人工决策管理机制，实现窗户“智能化”，即无须人类控制自动根据各类参数进行调节，或由用户根据收到的各类参数发出指令进行开关的控制，并且当人类被困无法自救时，门窗无须人类控制自动进行调节尽可能减少生命财产的损失。

Description

一种可智能控制窗户开关的控制系统
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体为一种可智能控制窗户开关的控制系统。
背景技术
目前智能窗户方面的设计与应用主要在智能家居方面，但是，根据我们调查，大多数的智能窗户系统只可以做到远程遥控的功能，而且控制端和被控制端均需要接入互联网，才能达到远程遥控的功能；还有一部分的智能窗户虽然可以监控室内外温度湿度等参数的变化，却无法根据这些参数对窗户做适时的调整，智能化程度较低。随着城市化水平越来越高，做饭、燃气热水器等需要利用天然气的设备步入寻常百姓家，但目前绝大多数的智能窗户无法对室内有害气体进行有效的监控，对于风险的预判能力较低。
对于现代化仓储业等领域来说，其本身有危险性大、风险预测能力低等特性，特别是危化品储存仓库，由于储存物本身的特性，人无法通过直观的方法去发现风险（危险）。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可智能控制窗户开关的控制系统，通过机器判断以及人工决策管理机制，实现窗户“智能化”，即无须人类控制自动根据各类参数进行调节，或由用户根据收到的各类参数发出指令进行开关的控制，并且当人类被困无法自救时，门窗无须人类控制自动进行调节尽可能减少生命财产的损失。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种可智能控制窗户开关的控制系统，所述控制系统包括控制模块、采集模块、驱动模块、转换模块、受控模块和窗户本体，控制模块：控制模块包括控制器、数据库和控制软件，控制模块分别与驱动模块、转换模块连接，并且控制模式包括自动化管理模式和人工决策管理模式，在自动化管理模式下，根据各传感器数据评估爆燃风险与中毒风险，继而对驱动模块进行控制；在人工决策管理模式下，人工操作控制软件，通过蓝牙器件将数据传递给控制器，由控制器对驱动模块进行控制；
采集模块：通过转换模块与控制模块连接设置，采集模块包括温度传感器、湿度传感器和有害气体传感器，温度传感器、湿度传感器用于收集场所内各处的温度、湿度数据，有害气体传感器用于收集仓库内各处的有害气体浓度数据；
驱动模块：驱动模块设置在窗户本体上，驱动模块包括步进电机，通过控制器驱动步进电机控制门窗的开闭；
转换模块：转换模块包括蓝牙器件和通讯线路，通过蓝牙器件接收控制软件传输的控制信号，并传递给控制器，由控制器对驱动模块进行控制；通过通讯线路将采集模块与控制模块连接设置，将采集模块收集的信号转换后传输给控制模块；
受控模块：受控模块与控制模块相连接，受控模块包括降温系统、灭火系统以及抽气系统，根据采集模块中各传感器的采集数据，通过控制器对外围受控装置进行控制。
优选的，所述控制器采用STM32F103ZET6单片机。
优选的，所述步进电机采用220V交流电源，所述控制器的驱动电源采用5V直流电源。
优选的，所述温度传感器设有多个，多个温度传感器分别分布在场所内以及场所外。
与现有技术相比，采用了上述技术方案的可智能控制窗户开关的控制系统，具有如下有益效果：采用本发明的可智能控制窗户开关的控制系统，通过控制模块、采集模块、驱动模块、转换模块、受控模块相互配合，并且通过一氧化碳、甲烷、氨气有害气体传感器、以及大扭矩舵机，以解决无法预知、判断风险的问题；引入机器判断和人工决策管理机制，实现窗户“智能化”，即无须人类控制自动根据各类参数进行调节；或由用户根据收到的各类参数发出指令进行开关的控制；当人类被困无法自救时，门窗无须人类控制自动进行调节尽可能减少生命财产的损失。
附图说明
图1为本发明可智能控制窗户开关的控制系统实施例的结构示意图；
图2为本实施例中可智能控制窗户开关的控制系统的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示为可智能控制窗户开关的控制系统的结构示意图，控制系统包括控制模块、采集模块、驱动模块、转换模块、受控模块和窗户本体。控制模块：控制模块包括控制器、数据库和控制软件，在实施例中，控制器采用STM32F103ZET6单片机，控制器的驱动电源采用5V直流电源。控制模块分别与驱动模块、转换模块连接，并且控制模式包括自动化管理模式和人工决策管理模式，在自动化管理模式下，根据各传感器数据评估爆燃风险与中毒风险，继而对驱动模块进行控制；在人工决策管理模式下，人工操作控制软件，通过蓝牙器件将数据传递给控制器，由控制器对驱动模块进行控制。
采集模块：通过转换模块与控制模块连接设置，采集模块包括温度传感器、湿度传感器和有害气体传感器，温度传感器设有多个，多个温度传感器分别分布在场所内以及场所外，温度传感器、湿度传感器用于收集场所内各处的温度、湿度数据，有害气体传感器用于收集仓库内各处的有害气体浓度数据；
驱动模块：驱动模块设置在窗户本体上，驱动模块包括步进电机，通过控制器驱动步进电机控制门窗的开闭，步进电机采用220V交流电源；
转换模块：转换模块包括蓝牙器件和通讯线路，通过蓝牙器件接收控制软件传输的控制信号，并传递给控制器，由控制器对驱动模块进行控制；通过通讯线路将采集模块与控制模块连接设置，将采集模块收集的信号转换后传输给控制模块。受控模块：受控模块与控制模块相连接，受控模块包括降温系统、灭火系统以及抽气系统，根据采集模块中各传感器的采集数据，通过控制器对外围受控装置进行控制。
如图2所示为可智能控制窗户开关的控制系统的流程示意图，将采集模块中各传感器收集的数据与控制系统中的数据库信息进行对比，当传感器数据与数据库信息相似度超过85%，机器生成相应判断结果并发送信息给用户，等到“人工决策”；当传感器数据与数据库信息相似度小于等于85%时，将各传感器信息发送给用户，等待人工操作并将人工决策信息存入数据库。
本发明中的控制系统应用于智能家居时，现有的家用智能窗户控制系统通常采用手机APP远程遥控开关窗，并且在手机APP页面显示各项参数，而不能进行智能化控制，也就上文所述的机器判断。那么就该项发明来说，我们利用了各项传感器的参数进行改进。系统主要以STM32F103ZET6单片机为核心处理器，配以各种传感器、GSM物联网平台等，最终实现各类传感器对当时的天气、温度、湿度以及有害气体等数据进行智能控制窗户开关的目的。
（1）室内风险控制
以STM32F103ZET6单片机为核心处理器，可以处理各种传感器参数，并根据参数对窗户的开闭进行操作。该装置主要有温度、湿度、手机操作、有害气体四个参数，其中有害气体传感器对窗户操作的优先级别最高，手机操作（人工决策）的优先级仅低于有害气体。当发生有害气体泄露时，核心处理器还将联动蜂鸣器对相关人员进行报警提示，同时进行开窗操作。这一过程需要设定有害气体浓度传感器的浓度阈值，由该阈值来驱动舵机进行工作。在C语言中利用if函数即可实现。
（2）智能化程度提高、移动网络依存度降低
远程控制的实施必须要依赖互联网与物联网，而远程控制并不等于智能化控制。所谓智能化控制是无须人类控制机器自动进行的操作。这就需要对传感器的精密度有极大的要求。首先是对传感器参数读取优先级的设定：一般情况下遵循有害气体浓度优先于人工决策优先于温度优先于湿度的优先级。也就是说，当有害气体浓度正常、且用户无法利用网络进行远程操作时，家用窗户可以根据已有参数进行调节。例如，室外湿度过大时，在手机操作（人工决策）无法进行操作的时候，单片机可以通过传感器参数自动驱动舵机工作执行关窗操作以免受降雨。在这里需要采用高精度传感器以及对优先级设计的把控。优先级的设置在C语言中可以采用switch语句实现。
本发明中的控制系统应用于现代化仓储业时，根据不同的仓储仓库，可以选用不同的传感器对仓库内部的参数进行监控。例如油库，可以选用多种温度传感器进性对储存物的检测，在温度异常升高时报警进行风险提示。如果监测人员玩忽职守或已经失去行动能力，在一定时间内没有做出有效操作以应对风险，单片机将直接对相关阀门进行操作以降低出现安全事故的可能性。对于其他类型的传感器，只需对单片机程序进行相关修改、对传感器的相关取值范围进行界定，之后驱动相关电机进行工作即可。对于“在一定时间内没有操作”这一过程可以采用C语言中的delay函数即可对这一时间进行设定。
以上是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可智能控制窗户开关的控制系统，所述控制系统包括控制模块、采集模块、驱动模块、转换模块、受控模块和窗户本体，其特征在于：
控制模块：控制模块包括控制器、数据库和控制软件，控制模块分别与驱动模块、转换模块连接，并且控制模式包括自动化管理模式和人工决策管理模式，在自动化管理模式下，根据各传感器数据评估爆燃风险与中毒风险，继而对驱动模块进行控制；在人工决策管理模式下，人工操作控制软件，通过蓝牙器件将数据传递给控制器，由控制器对驱动模块进行控制；
采集模块：通过转换模块与控制模块连接设置，采集模块包括温度传感器、湿度传感器和有害气体传感器，温度传感器、湿度传感器用于收集场所内各处的温度、湿度数据，有害气体传感器用于收集仓库内各处的有害气体浓度数据；
驱动模块：驱动模块设置在窗户本体上，驱动模块包括步进电机，通过控制器驱动步进电机控制门窗的开闭；
转换模块：转换模块包括蓝牙器件和通讯线路，通过蓝牙器件接收控制软件传输的控制信号，并传递给控制器，由控制器对驱动模块进行控制；通过通讯线路将采集模块与控制模块连接设置，将采集模块收集的信号转换后传输给控制模块；
受控模块：受控模块与控制模块相连接，受控模块包括降温系统、灭火系统以及抽气系统，根据采集模块中各传感器的采集数据，通过控制器对外围受控装置进行控制。
2.根据权利要求1所述的可智能控制窗户开关的控制系统，其特征在于：所述控制器采用STM32F103ZET6单片机。
3.根据权利要求1所述的可智能控制窗户开关的控制系统，其特征在于：所述步进电机采用220V交流电源，所述控制器的驱动电源采用5V直流电源。
4.根据权利要求1所述的可智能控制窗户开关的控制系统，其特征在于：所述温度传感器设有多个，多个温度传感器分别分布在场所内以及场所外。
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