CN111664540A - 基于ZigBee的厂房温度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及ZigBee技术领域，公开一种基于ZigBee的厂房温度控制系统及方法，其系统包括ZigBee网关、测温节点及温度控制器；本申请通过设置ZigBee网关、测温节点及温度控制器，使得工作人员可以通过ZigBee网关统一管理厂房空调，简化了调节温度的过程；进一步地，通过设置温度控制器及测温节点，能够对厂房的实时环境温度进行检测，并根据实时环境温度实时调节温度控制器对应的空调温度，进而使得厂房各个位置的温度更加均衡，从而减少了能源消耗。

Description

基于ZigBee的厂房温度控制系统及方法

技术领域

本发明涉及ZigBee技术领域，特别是涉及一种基于ZigBee的厂房温度控制系统及方法。

背景技术

目前，ZigBee也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。

现阶段的工厂厂房宽阔，且大多数采用中央空调进行调节温度，因而需要在不同位置安装温度控制器，以控制对应位置的空调。但是由于厂房每个位置的生产机器功率不同，产生的热量也不相同，若将全部温度控制器设定成统一的温度，则会造成厂房各个位置的温度不均衡，容易导致能源消耗；若通过人工进行调整，由于温度控制器放置在不同位置，进而使得调整过程非常繁琐。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够实时调节厂房各个位置的空调温度、能够代替人工进行空调温度调整、以及能够减少能源消耗的基于ZigBee的厂房温度控制系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于ZigBee的厂房温度控制系统，包括：ZigBee网关、测温节点及温度控制器，所述测温节点及所述温度控制器分别与所述ZigBee网关连接，所述ZigBee网关用于发送设定温度信息至所述温度控制器中，所述测温节点用于检测当前环境温度信息，并发送所述当前环境温度信息至所述温度控制器及所述ZigBee网关，所述温度控制器用于接收所述设定温度信息和当前环境温度信息，并根据所述当前环境温度信息进行计算操作。

在其中一个实施例中，还包括输入模块，所述输入模块用于输入所述设定温度信息。

在其中一个实施例中，还包括显示模块，所述显示模块用于显示所述当前环境温度信息。

在其中一个实施例中，所述ZigBee网关包括ZigBee模块及WIFI模块，所述ZigBee模块用于接收所述当前环境温度信息，并将所述设定温度信息发送至所述温度控制器，所述WIFI模块与所述ZigBee模块连接，所述WIFI模块用于与外部路由器进行无线连接。

在其中一个实施例中，还包括云服务器，所述云服务器与所述WIFI模块连接。

基于上述实施例任一项所述的基于ZigBee的厂房温度控制系统的基于ZigBee的厂房温度控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

ZigBee网关发送设定温度值至温度控制器；

测温节点检测实时环境温度值，并将所述实时环境温度值发送至所述温度控制器中；

所述温度控制器根据所述实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断所述预处理温度值与所述设定温度值是否相同，若否，则所述温度控制器生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则所述温度控制器生成并执行暂停运行指令。

在其中一个实施例中，在所述步骤所述温度控制器根据所述实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断所述预处理温度值与所述设定温度值是否相同，若否，则所述温度控制器生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则所述温度控制器生成并执行暂停运行指令中，具体包括如下步骤：

所述温度控制器根据预设权重数据，计算生成待处理权重数据，所述温度控制器根据所述待处理权重数据、所述实时环境温度值及设定温度值，生成所述预处理温度值。

在其中一个实施例中，在所述步骤测温节点监测实时环境温度值，并将所述实时环境温度值发送至所述温度控制器中，还包括如下步骤：

所述测温节点将所述实时环境温度值发送至所述ZigBee网关中；

所述ZigBee网关将所述实时环境温度值发送至云服务器。

在其中一个实施例中，在所述步骤所述ZigBee网关将所述实时环境温度值发送至云服务器后，还包括如下步骤：

移动终端与所述云服务器通讯，以查询所述实时环境温度值。

在其中一个实施例中，在所述步骤所述温度控制器根据所述实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断所述预处理温度值与所述设定温度值是否相同，若否，则所述温度控制器生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则所述温度控制器生成并执行暂停运行指令后，还包括如下步骤：

所述ZigBee网关生成停止运行指令，并将所述停止运行指令发送至所述温度控制器中；

所述温度控制器执行所述停止运行指令。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种基于ZigBee的厂房温度控制系统及方法，本申请通过设置ZigBee网关、测温节点及温度控制器，使得工作人员可以通过ZigBee网关统一管理厂房空调，简化了调节温度的过程；进一步地，通过设置温度控制器及测温节点，能够对厂房的实时环境温度进行检测，并根据实时环境温度实时调节温度控制器对应的空调温度，进而使得厂房各个位置的温度更加均衡，从而减少了能源消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的基于ZigBee的厂房温度控制系统的功能模块图；

图2为本发明一实施方式的基于ZigBee的厂房温度控制方法的方法流程图；

图3为本发明一实施方式的预设权重数据的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种基于ZigBee的厂房温度控制系统10，包括：ZigBee网关100、测温节点200及温度控制器300，测温节点200及温度控制器300分别与ZigBee网关100连接，ZigBee网关100用于发送设定温度信息至温度控制器300中，测温节点200用于检测当前环境温度信息，并发送当前环境温度信息至温度控制器300及ZigBee网关100，温度控制器300用于接收设定温度信息和当前环境温度信息，并根据当前环境温度信息进行计算操作。

需要说明的是，ZigBee网关100分别与测温节点200及温度控制器300通讯，且在一个厂房中可设置多个测温节点200及温度控制器300，而在本申请中，共设置有9个测温节点200及温度控制器300，即把厂房划分成9个区域，每个区域设置有一测温节点200及温度控制器300。在每个测温节点200及温度控制器300中安装有一个四位拨码开关，安装时，可通过设置拨码开关，来告知测温节点200及温度控制器300自己所处的区域位置。进一步地，温度控制器300内部由空调控制器及ZigBee模组组成，其根据周围测温节点200的当前环境温度信息与设定温度信息进行计算操作，以改变温度控制器300对应的区域的空调温度信息。再进一步，测温节点200同样内部由ZigBee模组及测温传感器组件，其主要负责检测其所在区域内的温度，即当前环境温度信息。

如此，本申请通过设置ZigBee网关100、测温节点200及温度控制器300，使得工作人员可以通过ZigBee网关100统一管理温度控制器300，简化了调节温度的过程；进一步地，通过温度控制器300及测温节点200，能够对厂房的实时环境温度进行检测，并根据实时环境温度实时调节温度控制器300对应的空调温度，进而使得厂房各个位置的温度更加均衡，从而减少了能源消耗。

请参阅图1，进一步地，在一实施方式中，基于ZigBee的厂房温度控制系统100还包括输入模块400，输入模块400与ZigBee网关100连接，输入模块300用于输入设定温度信息和空调统一开关信息。

需要说明的是，输入模块400与ZigBee网关100通讯，工作人员可通过输入模块300输入设定的温度，以使ZigBee网关100通过ZigBee网络将温度信息传递至各个温度控制器300中。

请参阅图1，进一步地，在一实施方式中，基于ZigBee的厂房温度控制系统10还包括显示模块500，显示模块500与ZigBee网关100连接。

需要说明的是，显示模块500用于显示设定温度信息及当前环境温度信息。

进一步地，在一实施方式中，ZigBee网关100包括ZigBee模块及WIFI模块，ZigBee模块用于接收设定温度信息和当前环境温度信息，并将设定温度信息发送至温度控制器300，同时，通过WIFI模块将当前环境温度信息发送至云端服务器，WIFI模块与ZigBee模块连接，WIFI模块用于与外部路由器进行无线连接。

需要说明的是，ZigBee模块用于与测温节点200内部的ZigBee模组及温度控制器300内部的ZigBee模组进行通讯，而WIFI模块用于与外部路由器进行无线连接，以将当前环境温度信息上传至云服务器600。

进一步地，在一实施方式中，基于ZigBee的厂房温度控制系统10还包括云服务器600，云服务器600与WIFI模块连接。

需要说明的是，云服务器600方便用户通过手机或系统后台查看厂房各个区域的当前环境温度信息。

请参阅图2，基于上述实施例任一项的基于ZigBee的厂房温度控制系统的基于ZigBee的厂房温度控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S101、ZigBee网关100发送设定温度值至温度控制器300；

S102、测温节点200检测实时环境温度值，并将实时环境温度值发送至温度控制器300中；

S103、温度控制器300根据实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断预处理温度值与设定温度值是否相同，若否，则温度控制器300生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则温度控制器300生成并执行暂停运行指令。

需要说明的是，ZigBee网关100接收输入模块400的键入的设定温度值，并将其发送至各个温度控制器300中，同时，测温节点200内的测温传感器开始检测所处区域的实时温度，生成实时环境温度值，并将其发送至温度控制器300中，温度控制器300根据实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断预处理温度值与额定温度值是否相同，若否，则温度控制器300生成并执行调节指令，同时，生成已处理温度值，若是，则温度控制器300生成并执行暂停运行指令。这里已处理温度值指经温度控制器300计算后的温度，并通过温度控制器300将该区域的空调温度调到已处理温度值，而当预处理温度值与设定温度值相同时，此时温度控制器300会关闭空调，以达到节能省电的效果。

进一步地，在一实施方式中，在步骤温度控制器300根据实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断预处理温度值与设定温度值是否相同，若否，则温度控制器300生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则温度控制器300生成并执行暂停运行指令中，具体包括如下步骤：

温度控制器300根据预设权重数据，计算生成待处理权重数据，温度控制器300根据待处理权重数据及实时环境温度值，生成预处理温度值。

需要说明的是，为了更好的说明上述计算过程，下面列举一实施例，请参阅图3，本申请将厂房划分9个区域，编号从Zone1到Zone9。每个区域安装有一个测温节点200和空调。设本区域的空调对该区域的预设权重数据为x，相邻的空调对本区域的预设权重数据为0.8x，对角的空调对本区域的预设权重数据为0.5x。则对Zone1，其相邻区域有Zone2和Zone4，对角区域有Zone5。则相关系数计算如下：x+2×0.8×x+0.5×＝1则x＝0.322。对Zone2，其相邻区域有Zone1、Zone3和Zone5，对角区域有Zone4、Zone6，则预设权重数据计算如下：x+3×0.8×x+2×0.5×x＝1则x＝0.227。根据此，计算出九个区域的预设权重数据，如图2。进一步地，假定假设用户通过网关设定温度为25℃，Zone1当前的温度为28℃，Zone2的温度为30℃，Zone4的温度为27℃，Zone5的温度为28℃。当Zone1的温度控制器300收到这4个测温节点发过来的温度数据，进行如下计算：25+(25-28)×0.322+(25-30)×0.227×0.8+(25-27)×0.227×0.8+(25-28)×0.161×0.5＝22.52，因此，温度控制器300将Zone1的空调温度设为22.52℃。当周围区域温度发生改变，其设置温度也随之改变。当周围区域温度到达25℃，则此时空调设定温度也为25℃。由于环境温度与设定温度相同，空调暂时停止工作，当环境温度再次发生变化时，空调设定温度发生改变，空调再次开始工作。同理，Zone2到Zone9的温度控制器300接收对应的测温节点温度，并通过计算，设置本区域的空调温度。

还需要说明的是，温度控制器300只与其相邻的和对角的测温节点200相互通信，比如，Zone1的温度控制器300只与Zone2、Zone4及Zone5通讯，如此，避免了由于温度控制器300与多个区域的测温节点200通讯，导致ZigBee网络负载过多，出现传送信息拥堵的情况。

进一步地，在一实施方式中，在步骤测温节点200检测实时环境温度值，并将实时环境温度值发送至温度控制器300中，还包括如下步骤：

测温节点200将实时环境温度值发送至ZigBee网关100中；

ZigBee网关100将实时环境温度值发送至云端服务器600。

具体地，在步骤ZigBee网关100将实时环境温度值发送至云端服务器600后，还包括如下步骤：

移动终端与云服务器600通讯，以查询实时环境温度值。

需要说明的是，测温节点200在收集到实时环境温度值后，通过ZigBee网络传送至ZigBee网关100，由ZigBee网关100上传至云服务器600，以使得工作人员可通过手机或APP直接查询各个区域的实时温度。

进一步地，在一实施方式中，在步骤温度控制器300根据实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断预处理温度值与额定温度值是否相同，若否，则温度控制器300生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则温度控制器300生成并执行暂停运行指令后，还包括如下步骤：

ZigBee网关100生成停止运行指令，并将停止运行指令发送至温度控制器300中；

温度控制器300执行停止运行指令。

需要说明的是，当工作人员下班后，可通过向ZigBee网关100输入停止运行指令，ZigBee网关100再将停止运行指令发送至各区域的温度控制器300，以对所有空调进行统一关机。如此，能够避免工作人员出现漏关空调的情况出现，从而节约了能源。

可以理解，当生产出现故障时，可能出现其温度不断升高或者出现停止运行的情况出现。例如，基于上述实施例任一项的基于ZigBee的厂房温度控制系统的基于ZigBee的厂房温度控制方法，在步骤S102后，还包括如下步骤：S102a、根据预设时间阈值，测温节点200分别收集第一当前温度数据及第二当前温度数据，并将第一当前温度数据及第二当前温度数据发送至温度控制器300中；S102b、温度控制器300将第一当前温度数据与实时环境温度值进行比对，生成第一温差值，再将第二当前温度数据与第一当前温度数据进行比对，生成第二温差值，分别将第一温差值及第二温差值发送至温度控制器300；S102c、温度控制器300将第一温差值和第二温差值分别与预设额定温差值比对，若第一温差值及第二温差值均大于或等于预设额定温差值，温度控制器300则生成机器故障指令，并将机器故障指令发送至ZigBee网关100中。需要说明的是，在测温节点200采集实时环境温度值后，测温节点200根据预设时间阈值还会再次对该区域的温度进行采集，这里的预设时间阈值可以为3分钟，即第一当前温度数据的是采集完实时环境温度值3分钟后采集的，第二当前温度数据是采集完第一当前温度数据2分钟后采集的，并且将第一当前温度数据与实时环境温度值进行比对，生成第一温差值，将第二当前温度数据与第一当前温度数据进行比对，生成第二温差值。进一步地，温度控制器300将第一温差值和第二温差值分别与预设额定温差值比对，这里的预设额定温差值由人为进行设定，可以为5摄氏度，若第一温差值和第二温差值均大于或等于5摄氏度，说明该区域的生产机器在短时间的内温度骤增，可能出现故障问题，故温度控制器会生成机器故障指令发送至ZigBee网关100中，以告知工作人员需要对该区域的生产机器进行检查。如此，通过上述方式，能够保证实时监测生产机器是否存在温度异常变化的情况，分析生产机器的运行状态，当生产机器发生故障时，能够使得工作人员能够及时对生产机器进行维修。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

上述基于ZigBee的厂房温度控制系统及方法，本申请通过设置ZigBee网关100、测温节点200及温度控制器300，使得工作人员可以通过ZigBee网关100统一管理厂房空调，简化了调节温度的过程；进一步地，通过设置温度控制器300及测温节点200，能够对厂房的实时环境温度进行检测，并根据实时环境温度实时调节温度控制器300对应的空调温度，进而使得厂房各个位置的温度更加均衡，从而减少了能源消耗。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于ZigBee的厂房温度控制系统，其特征在于，包括：ZigBee网关、测温节点及温度控制器，所述测温节点及所述温度控制器分别与所述ZigBee网关连接，所述ZigBee网关用于发送设定温度信息至所述温度控制器中，所述测温节点用于检测当前环境温度信息，并发送所述当前环境温度信息至所述温度控制器及所述ZigBee网关，所述温度控制器用于接收所述设定温度信息和所述当前环境温度信息，并根据所述当前环境温度信息进行计算操作。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的厂房温度控制系统，其特征在于，还包括输入模块，所述输入模块用于输入所述设定温度信息。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的厂房温度控制系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块用于显示所述当前环境温度信息和设定温度信息。

4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的厂房温度控制系统，其特征在于，所述ZigBee网关包括ZigBee模块及WIFI模块，所述ZigBee模块用于接收所述当前环境温度信息，并将所述设定温度信息发送至所述温度控制器，所述WIFI模块与所述ZigBee模块连接，所述WIFI模块用于与外部路由器进行无线连接。

5.根据权利要求4所述的基于ZigBee的厂房温度控制系统，其特征在于，还包括云服务器，所述云服务器与所述WIFI模块连接。

6.基于权利要求1至5任一项所述的基于ZigBee的厂房温度控制系统的基于ZigBee的厂房温度控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

ZigBee网关发送设定温度值至温度控制器；

测温节点检测实时环境温度值，并将所述实时环境温度值发送至所述温度控制器中；

所述温度控制器根据所述实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断所述预处理温度值与所述设定温度值是否相同，若否，则所述温度控制器生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则所述温度控制器生成并执行暂停运行指令。

7.根据权利要求6所述的基于ZigBee的厂房温度控制方法，其特征在于，在所述步骤所述温度控制器根据所述实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断所述预处理温度值与所述设定温度值是否相同，若否，则所述温度控制器生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则所述温度控制器生成并执行暂停运行指令中，具体包括如下步骤：

所述温度控制器根据预设权重数据，计算生成待处理权重数据，所述温度控制器根据所述待处理权重数据、所述实时环境温度值及设定温度值，生成所述预处理温度值。

8.根据权利要求6所述的基于ZigBee的厂房温度控制方法，其特征在于，在所述步骤测温节点监测实时环境温度值，并将所述实时环境温度值发送至所述温度控制器中，还包括如下步骤：

所述测温节点将所述实时环境温度值发送至所述ZigBee网关中；

所述ZigBee网关将所述实时环境温度值发送至云服务器。

9.根据权利要求8所述的基于ZigBee的厂房温度控制方法，其特征在于，在所述步骤所述ZigBee网关将所述实时环境温度值发送至云服务器后，还包括如下步骤：

移动终端与所述云服务器通讯，以查询所述实时环境温度值。

10.根据权利要求9所述的基于ZigBee的厂房温度控制方法，其特征在于，在所述步骤所述温度控制器根据所述实时环境温度值，进行计算操作，生成预处理温度值，并判断所述预处理温度值与所述设定温度值是否相同，若否，则所述温度控制器生成并执行调节指令，同时生成已处理温度值；若是，则所述温度控制器生成并执行暂停运行指令后，还包括如下步骤：

所述ZigBee网关生成停止运行指令，并将所述停止运行指令发送至所述温度控制器中；

所述温度控制器执行所述停止运行指令。

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