CN112241189A - 一种基于传感器组的室内环境控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传感器组的室内环境控制系统及方法，涉及传感器技术领域，所述系统包括：用于获取环境数据的环境参数传感器系统；用于获取室内人位置的位置传感器系统；用于进行数据传输处理的数据传输处理系统和用于进行中央控制的中央控制系统；所述中央控制系统信号连接于数据处理系统；所述环境参数传感器系统和位置传感器系统分别信号连接于数据传输处理系统；所述数据传输处理系统信号连接于中央控制系统。通过多个传感器组成阵列，按需分布，实现对环境的精确测量感知，形成精确的控制策略，如室内多点布放温湿度传感器，对不同区域的温差进行空调风向，风量方面的精确控制，具有智能化程度高和功能多样的优点。

Description

一种基于传感器组的室内环境控制系统及方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种基于传感器组的室内环境控制系统及方法。

背景技术

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，现在人们开始越来越关心我们赖以生存的地球，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性。各国都在采取积极有效的措施改善环境，减少污染。这其中最为重要和紧迫的就是能源问题，节能是关键的、也是目前直接有效的重要措施。节能更是我国可持续发展的一项长远战略，也是我国的基本国策。

随着空调的迅速普及，空调的用电负荷在逐年猛增，在夏季用电高峰时期，空调用电负荷甚至高达城镇总体用电负荷的40％左右，如何在保证舒适性的条件下降低空调能耗是企业亟待解决的问题。

目前，针对空调器运行时室内温度的各种检测方式，对于空调器的运行环境以及运行参数等条件并没有严格的限制，可能导致同一台空调在不同的运行环境、或者采用不同的运行参数得到的测试结果存在较大差异，进而导致现有的检测方式不具有通用性。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种基于传感器组的室内环境控制系统及方法，通过多个传感器组成阵列，按需分布，实现对环境的精确测量感知，形成精确的控制策略，如室内多点布放温湿度传感器，对不同区域的温差进行空调风向，风量方面的精确控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于传感器组的室内环境控制系统，所述系统包括：用于获取环境数据的环境参数传感器系统；用于获取室内人位置的位置传感器系统；用于进行数据传输处理的数据传输处理系统和用于进行中央控制的中央控制系统；所述中央控制系统信号连接于数据处理系统；所述环境参数传感器系统和位置传感器系统分别信号连接于数据传输处理系统；所述数据传输处理系统信号连接于中央控制系统。

进一步的，所述环境参数传感器系统包括：感知环境温度的温度传感器、用于感知环境湿度的湿度传感器和用于感知环境中烟雾浓度的烟雾传感器；所述温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器分别信号连接于用于判断各个传感器获取的数据是否超过设定阈值的微控制器；所述微控制器信号连接于所述数据传输处理系统。

进一步的，所述位置传感器系统包括：位于人身上的未知传感器和设置于室内的三个已知传感器；所述三个已知传感器之间两两进行通信，且三个已知传感器均与未知传感器进行通信。

进一步的，所述数据传输处理系统包括：滤波放大模块、无线收发模块和恒流驱动模块；所述滤波放大模块与环境参数传感器系统和位置传感器系统分别信号连接；所述恒流驱动模块信号连接于无线收发模块；所述无线收发模块信号连接于滤波放大模块和中央控制系统。

一种基于传感器组的室内环境控制方法，所述方法执行以下步骤：

步骤1：环境参数传感器系统获取环境参数信息，通过数据传输系统发送到中央控制系统；

步骤2：位置传感器系统获取人的位置信息，通过数据传输系统发送到中央控制系统；

步骤3：中央控制系统根据环境参数传感器系统和位置传感器系统获取的数据信息，进行室内环境参数控制。

进一步的，所述中央控制系统根据获取的环境参数和位置参数进行室内环境参数控制的方法包括：

步骤S1：获取位置信息的步骤；

步骤S2：获取环境信息的步骤；

步骤S3：通过获取的位置信息和环境信息进行室内环境参数控制的步骤。

进一步的，所述步骤S1：获取位置信息的步骤的方法包括：步骤1：已知传感器组中的传感器两两通信，记录到达对方的最短路径的距值，记为ξ。然后根据各个已知传感器的位置信息，以三个已知传感器为一组，计算三角形三边距离总和L和平均最短路径1，记三个传感器分别为：A、B、C，则其坐标分别为：A(x₁，y₁)，B(x₂，y₂)，C(x₃，y₃)，有：

步骤2：其次，未知传感器通过跳段式的传播方式与已知传感器通信，记录到达3个信标传感器所需要的最少跳数，记为λ；则估算出未知传感器和已知传感器的距离为：

通过三边测量法建立方程组为：

通过该方程组，即可计算出未知传感器的位置。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果：通过多个传感器组成阵列，按需分布，实现对环境的精确测量感知，形成精确的控制策略，如室内多点布放温湿度传感器，对不同区域的温差进行空调风向，风量方面的精确控制，具有智能化程度高和功能多样的优点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1为本发明实施例公开的基于传感器组的室内环境控制系统的系统结构示意图。

图2为本发明实施例公开的基于传感器组的室内环境控制方法的方法流程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

一种基于传感器组的室内环境控制系统，所述系统包括：用于获取环境数据的环境参数传感器系统；用于获取室内人位置的位置传感器系统；用于进行数据传输处理的数据传输处理系统和用于进行中央控制的中央控制系统；所述中央控制系统信号连接于数据处理系统；所述环境参数传感器系统和位置传感器系统分别信号连接于数据传输处理系统；所述数据传输处理系统信号连接于中央控制系统。

具体的，传感器(英文名称：transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

能够实现力→电转换的传感器有多种，常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。电磁力式主要用于电子天平，电容式用于部分电子吊秤，而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器结构较简单，准确度高，适用面广，且能够在相对比较差的环境下使用。因此电阻应变式称重传感器在衡器中得到了广泛地运用。

实施例2

在上一实施例的基础上，所述环境参数传感器系统包括：感知环境温度的温度传感器、用于感知环境湿度的湿度传感器和用于感知环境中烟雾浓度的烟雾传感器；所述温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器分别信号连接于用于判断各个传感器获取的数据是否超过设定阈值的微控制器；所述微控制器信号连接于所述数据传输处理系统。

具体的，室温管温传感器：室温传感器用于测量室内和室外的环境温度，管温传感器用于测量蒸发器和冷凝器的管壁温度。室温传感器和管温传感器的形状不同，但温度特性基本一致。按温度特性划分，美的使用的室温管温传感器有二种类型：1.常数B值为4100K±3％，基准电阻为25℃对应电阻10KΩ±3％。在0℃和55℃对应电阻公差约为±7％；而0℃以下及55℃以上，对于不同的供应商，电阻公差会有一定的差别。温度越高，阻值越小；温度越低，阻值越大。离25℃越远，对应电阻公差范围越大。

实施例3

在上一实施例的基础上，所述位置传感器系统包括：位于人身上的未知传感器和设置于室内的三个已知传感器；所述三个已知传感器之间两两进行通信，且三个已知传感器均与未知传感器进行通信。

实施例4

在上一实施例的基础上，所述数据传输处理系统包括：滤波放大模块、无线收发模块和恒流驱动模块；所述滤波放大模块与环境参数传感器系统和位置传感器系统分别信号连接；所述恒流驱动模块信号连接于无线收发模块；所述无线收发模块信号连接于滤波放大模块和中央控制系统。

实施例5

一种基于传感器组的室内环境控制方法，所述方法执行以下步骤：

步骤1：环境参数传感器系统获取环境参数信息，通过数据传输系统发送到中央控制系统；

步骤2：位置传感器系统获取人的位置信息，通过数据传输系统发送到中央控制系统；

步骤3：中央控制系统根据环境参数传感器系统和位置传感器系统获取的数据信息，进行室内环境参数控制。

具体的，Atmel的ATmega128RFA1在单片的无线射频传输方面有着优越的表现。由多个加速度传感器检测室内的震动情况，通过ATmega128RFA1将采集到的数据传输至同样由ATmega128RFA1组成的控制模块，ATmega128RFA1有着足够的处理能力，通过分析得到的数据算出人在一定范围内的较为准确的位置。基于此位置，再通过高亮LED灯的控制产生良好的灯光效果。

实施例6

在上一实施例的基础上，所述中央控制系统根据获取的环境参数和位置参数进行室内环境参数控制的方法包括：

步骤S1：获取位置信息的步骤；

步骤S2：获取环境信息的步骤；

步骤S3：通过获取的位置信息和环境信息进行室内环境参数控制的步骤。

实施例7

在上一实施例的基础上，所述步骤S1：获取位置信息的步骤的方法包括：步骤1：已知传感器组中的传感器两两通信，记录到达对方的最短路径的距值，记为ξ。然后根据各个已知传感器的位置信息，以三个已知传感器为一组，计算三角形三边距离总和L和平均最短路径1，记三个传感器分别为：A、B、C，则其坐标分别为：A(x₁，y₁)，B(x₂，y₂)，C(x₃，y₃)，有：

步骤2：其次，未知传感器通过跳段式的传播方式与已知传感器通信，记录到达3个信标传感器所需要的最少跳数，记为λ；则估算出未知传感器和已知传感器的距离为：

通过三边测量法建立方程组为：

通过该方程组，即可计算出未知传感器的位置。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD～ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种基于传感器组的室内环境控制系统，其特征在于，所述系统包括：用于获取环境数据的环境参数传感器系统；用于获取室内人位置的位置传感器系统；用于进行数据传输处理的数据传输处理系统和用于进行中央控制的中央控制系统；所述中央控制系统信号连接于数据处理系统；所述环境参数传感器系统和位置传感器系统分别信号连接于数据传输处理系统；所述数据传输处理系统信号连接于中央控制系统。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境参数传感器系统包括：感知环境温度的温度传感器、用于感知环境湿度的湿度传感器和用于感知环境中烟雾浓度的烟雾传感器；所述温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器分别信号连接于用于判断各个传感器获取的数据是否超过设定阈值的微控制器；所述微控制器信号连接于所述数据传输处理系统。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置传感器系统包括：位于人身上的未知传感器和设置于室内的三个已知传感器；所述三个已知传感器之间两两进行通信，且三个已知传感器均与未知传感器进行通信。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述数据传输处理系统包括：滤波放大模块、无线收发模块和恒流驱动模块；所述滤波放大模块与环境参数传感器系统和位置传感器系统分别信号连接；所述恒流驱动模块信号连接于无线收发模块；所述无线收发模块信号连接于滤波放大模块和中央控制系统。

5.一种基于传感器组的室内环境控制方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：

步骤1：环境参数传感器系统获取环境参数信息，通过数据传输系统发送到中央控制系统；

步骤2：位置传感器系统获取人的位置信息，通过数据传输系统发送到中央控制系统；

步骤3：中央控制系统根据环境参数传感器系统和位置传感器系统获取的数据信息，进行室内环境参数控制。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述中央控制系统根据获取的环境参数和位置参数进行室内环境参数控制的方法包括：

步骤S1：获取位置信息的步骤；

步骤S2：获取环境信息的步骤；

步骤S3：通过获取的位置信息和环境信息进行室内环境参数控制的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1：获取位置信息的步骤的方法包括：步骤1：已知传感器组中的传感器两两通信，记录到达对方的最短路径的距值，记为ξ；然后根据各个已知传感器的位置信息，以三个已知传感器为一组，计算三角形三边距离总和L和平均最短路径l，记三个传感器分别为：A、B、C，则其坐标分别为：

A(x₁，y₁),B(x₂，y₂),C(x₃，y₃),有：

步骤2：其次，未知传感器通过跳段式的传播方式与已知传感器通信，记录到达3个信标传感器所需要的最少跳数，记为λ；则估算出未知传感器和已知传感器的距离为：

通过三边测量法建立方程组为：

通过该方程组，即可计算出未知传感器的位置。

Images