CN113531789A - 基于互联网的家用养生中央空调自然窗系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于互联网的家用养生中央空调自然窗系统及其工作方法，本中央空调控制系统包括上位机，以及与该上位机相连的分布于各房间内的环境控制器，所述环境控制器适于控制房间内的空调分机工作。本发明中央空调控制系统通过上位机对各房间内的环境控制器发送相应指令，或接收各环境控制器发送的相应数据，方便使用者进行统一控制，具有操作简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种中央空调，尤其涉及一种基于互联网的家用养生中央空调自然窗系统及其工作方法。
背景技术
随着生活水平的提高，老百姓对室内舒适度的要求日益提高，除传统的对温度的调节需求外，对室内的湿度、氧气浓度、空气洁净度、风速、噪声、吹风感、非空调房间的背景温度等指标均有要求。为保障上述功能，空调系统日趋复杂。
目前的中央空调系统控制系统存在如下问题。
1、中国有一亿空巢老人，睡眠质量不高，对室内环境要求较高，对室内舒适度要求高，但基本不会正确使用。
2、年青人会使用，但都是按照较极端的温度设置，不符合人体健康的需求，对人体健康不利。如夏季温度设置过低，即使在夜间，也长时间处于较冷的环境下，空调的冷气会对肾气造成伤害，同时吹风感也会形成外扰，影响睡眠质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种中央空调控制系统及工作方法，以解决室内环境温度调节的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种中央空调控制系统，包括上位机，以及与该上位机相连的分布于各房间内的环境控制器，所述环境控制器适于控制房间内的空调分机工作。
进一步，所述上位机还适于通过以太网模块与互联网相连，以及还设有适于与个人无线终端相连的无线模块；所述上位机中还设有触摸屏，以显示各房间内的环境温数据，并用于输入相应操作指令。
进一步，所述环境控制器包括：测温单元，该测温单元包括：粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路、多路基准电压模块和从处理器模块；其中所述多路基准电压模块适于向粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路分别提供粗测基准电压和精测基准电压；一温度传感器适于将采集的温度信号通过粗测信号差分放大电路或精测信号差分放大电路发送至从处理器模块，即该从处理器模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压，以使从处理器模块获得的精测温度值。
进一步，所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述从处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；以及任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连。
进一步，所述从处理器模块还与环境控制器中的主处理器相连，该主处理器模块将温度检测数据发送至上位机。
又一方面，本发明还提供了一种中央空调控制系统的工作方法。
本中央空调控制系统的工作方法，即所述中央空调控制系统适于通过以太网模块与互联网相连，以实现远程控制。
进一步，所述中央空调控制系统内设有时节控制模块，所述时节控制模块存储有季节和节气的时间点，且该时节控制模块适于根据相应时间点主动向各房间内的环境控制器发出控制指令，以调节室内温湿度；所述中央空调控制系统内还设有与个人无线终端相连的无线模块，且通过个人无线终端读取室内温湿度数据，以及通过个人无线终端对环境控制器进行无线控制。
进一步，所述环境控制器内设有测温单元；所述测温单元的工作方法包括如下步骤：步骤S1，粗测，即先将温度传感器信号经过粗测信号差分放大电路发送至从处理器模块进行粗测，并得到粗测温度值；步骤S2，精测，即所述从处理器模块根据所述粗测温度值，向精测信号差分放大电路提供相应的精测基准电压，以便于对温度传感器信号再次测量获得精测温度值。
进一步，所述粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的基准电压由多路基准电压模块分别提供；所述从处理器模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压；所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述从处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；以及任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连。
本发明的有益效果是，（1）本发明中央空调控制系统通过上位机对各房间内的环境控制器发送相应指令，或接收各环境控制器发送的相应数据，方便使用者进行统一控制，具有操作简单的优点；（2）通过温度传感器先通过粗测信号差分放大电路对温度传感器的采集信号进行粗测，然后根据粗测温度控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压，以使从处理器模块获得的精测温度值，以达到精确测温的目的，以获得精确的室温，便于环境控制器更好的调节室内温度，尤其适合老人、儿童房间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的中央空调控制系统的原理框图。
图2是本发明的环境控制器的原理框图；
图3是本发明的滤波整定电路的电路图；
图4是本发明的粗测信号差分放大电路的电路原理图；
图5是本发明的精测信号差分放大电路的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种中央空调控制系统，包括上位机，以及与该上位机相连的分布于各房间内的环境控制器，所述环境控制器适于控制房间内的空调分机工作。
可选的上位机与各环境控制器的连接方式可以采用有线、无线等任一种已知的连接方式。
进一步，所述上位机还适于通过以太网模块与互联网相连，以及还设有适于与个人无线终端相连的无线模块；所述上位机中还设有触摸屏，以显示各房间内的环境温数据，并用于输入相应操作指令。通过触摸屏可以便于老人操作。
其中所述环境数据包括但不限于室内温度数据，湿度数据以及空调工作数据等，上述数据可由相应传感器检测获得。
如图2所示，进一步，对于环境控制器的一种优选的实施方式，如下：
所述环境控制器包括：测温单元，该测温单元包括：粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路、多路基准电压模块和从处理器模块；其中所述多路基准电压模块适于向粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路分别提供粗测基准电压UADREF0和精测基准电压UADREF；一温度传感器适于将采集的温度信号通过粗测信号差分放大电路或精测信号差分放大电路发送至从处理器模块，即该从处理器模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压UADREF，以使从处理器模块获得的精测温度值。
现有的环境控制器采集室内温度值往往通过固定的基准电压值进行采样，具有温度检测精度低的缺点，由于空调工作后，温度会发生相应变化，因此，在不同的温度情况下，该方式对温度值测量是不精确的，无法满足精确的室内温度采集要求，尤其是对于老人和儿童这类对温度敏感的人群，若不能对温度进行很好的控制的话，容易造成感冒，对于此类人群，为了实现精确温度控制，精确的温度采集是必要的。所以，为了达到精确室内温度数据采集的目的，需要对温度进行精确采集，本发明是通过先对温度进行一个初步采集（粗测）获得温度的粗测值，然后根据该值选择相应的精测基准电压UADREF，再次测量以使从处理器模块获得的精测温度值。
具体的，若从处理器模块不带AD子模块，则所述粗测信号差分放大电路通过第一AD转换模块与从处理器模块相连，所述精测信号差分放大电路通过第二AD转换模块与从处理器模块相连。
其中，关于粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的可选的实施方式参见以下实施例3的内容。
进一步，如图3所示，所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述从处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连。具体的，所述滤波整定电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1和电容C2，所述电阻R1和电阻R2串联，以及在电阻R1与电阻R2相连的一端连接电容C1，电阻R2的另一端连接电容C2，通过PWM信号经过滤波整定电路产生相应恒定的电压值，同时也可以根据PWM信号的占空比调节该电压值的大小。
可选的，任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连；也可以由单独有一串联分压电路提供。
进一步，为了满足多路温度传感器对室内各检测点的温度进行测量，以获得室内全面测温数据，使空调分机起到更好的调节室内温度的作用。多路温度传感器分别与第二通道模拟开关相连，该第二通道模拟开关的输出端与粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的输入端相连；所述第二通道模拟开关由所述从处理器模块控制切换，以在毫秒级的速度内快速测量各检测点的温度值。
进一步，所述从处理器模块还与环境控制器中的主处理器相连，该主处理器模块将温度检测数据发送至上位机。
所述主、从处理器模块可以采用嵌入式32位处理器，例如芯片STM32F103C8T6，所述主、从处理器模块通过高速CAN-BUS总线通讯。所述第一、第二通道模拟开关例如但不限于采用CD4051。
可选的，所述上位机还可以包括：外部控制指令处理模块、数据存储模块、人工设定模块、报警模块、家庭互动模块、红外报警模块、内置摄像系统模块、预留模块，即用于后期的家政服务或其它室内需控制设备的接口。
具体的，外部控制指令处理模块可以与个人终端（手机、ipad、PC机）互联，接收个人终端的控制指令，满足windows、安卓、苹果、linux等操作系统的指令输入、操控。
具体的，人工设定模块可以有自定义指令功能，可以满足青年用户自己设置相应程序，满足自己的操控习惯。
具体的，通过家庭互动模块可以与个人终端之间传输数据，将个人终端存储的音频、视频、照片、文档信号发送至上位机进行显示，也可以通过互联网远程传输。
通过红外报警模块、内置摄像系统模块实现家庭安防功能。
上述各功能模块均与上位机的控制器相连，所述控制器可以采用嵌入式控制芯片实现。
实施例2
在实施例1基础上，本发明还提供了一种中央空调控制系统的工作方法，所述中央空调控制系统适于通过以太网模块与互联网相连，以实现远程控制。
进一步，为了满足老年人中医养生需要，避免节气发生时，由于空调的操作不当引起关节、肌肉疼痛；所述中央空调控制系统内设有时节控制模块，所述时节控制模块存储有季节和节气的时间点，且该时节控制模块适于根据相应时间点主动向各房间内的环境控制器发出控制指令，以调节室内温湿度；所述中央空调控制系统内还设有与个人无线终端相连的无线模块，且通过个人无线终端读取室内温湿度数据，以及通过个人无线终端对环境控制器进行无线控制。
进一步，所述环境控制器内设有测温单元；所述测温单元的工作方法包括如下步骤：步骤S1，粗测，即先将温度传感器信号经过粗测信号差分放大电路发送至从处理器模块进行粗测，并得到粗测温度值；步骤S2，精测，即所述从处理器模块根据所述粗测温度值，向精测信号差分放大电路提供相应的精测基准电压，以便于对温度传感器信号再次测量获得精测温度值。
进一步，所述粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的基准电压由多路基准电压模块分别提供；所述从处理器模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压；所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；所述从处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；以及任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连。
进一步，为了满足多路温度传感器对室内各检测点的温度进行测量，以获得室内全面测温数据，使空调分机起到更好的调节室内温度的作用。多路温度传感器分别与第二通道模拟开关相连，该第二通道模拟开关的输出端与粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的输入端相连；所述第二通道模拟开关由所述从处理器模块控制切换，以在毫秒级的速度内快速测量各检测点的温度值。
可选的，本中央空调控制系统还具有提供远程的故障诊断及软件升级功能，当出现故障时，上位机可以发送相应故障代码至远程服务器以便于故障诊断，以及使用者还可以通过触摸屏输入相应升级命令进行升级。
实施例3
在实施例1和实施例2基础上，本发明还提供了粗测信号差分放大电路、精测信号差分放大电路的一种可选的实施方式。
如图4和图5分别示出了粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的电路图。
如图4，具体的，所述粗测基准电压电路采用串联分压电路，电阻R11和电阻R22构成粗测基准电压电路，该粗测基准电压电路通过一跟随器（由运放U1A构成）与差分比较器（由U1B构成）相连，端口ADIN与所述第一多通道模拟开关的输出端相连，端口AD_1与第一AD转换模块相连。
如图5，所述精测信号差分放大电路通过端口ADIN接入第一多通道模拟开关的输出端相连，以及通过端口ADREF与第二多通道模拟开关的输出端相连，以获取精测档位基准电压；所述端口ADIN和端口ADREF分别通过相应的跟随器（分别由运放U2A、U2B构成）与差分比较器（由运放U2C构成）的两输入端相连，该差分比较器（由运放U2C构成）的输出端通过同相比较器（由运放U2D构成）与第二AD转换模块相连。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种中央空调控制系统的工作方法，其特征在于，所述中央空调控制系统适于通过以太网模块与互联网相连，以实现远程控制。
2.根据权利要求1所述的中央空调控制系统的工作方法，其特征在于，所述中央空调控制系统内设有时节控制模块，所述时节控制模块存储有季节和节气的时间点，且该时节控制模块适于根据相应时间点主动向各房间内的环境控制器发出控制指令，以调节室内温湿度；
所述中央空调控制系统内还设有与个人无线终端相连的无线模块，且通过个人无线终端读取室内温湿度数据，以及通过个人无线终端对环境控制器进行无线控制。
3.根据权利要求2所述的中央空调控制系统的工作方法，其特征在于，所述环境控制器内设有测温单元；
所述测温单元的工作方法包括如下步骤：
步骤S1，粗测，即先将温度传感器信号经过粗测信号差分放大电路发送至从处理器模块进行粗测，并得到粗测温度值；
步骤S2，精测，即所述从处理器模块根据所述粗测温度值，向精测信号差分放大电路提供相应的精测基准电压，以便于对温度传感器信号再次测量获得精测温度值。
4.根据权利要求3所述的中央空调控制系统的工作方法，其特征在于，所述粗测信号差分放大电路和精测信号差分放大电路的基准电压由多路基准电压模块分别提供；
所述从处理器模块适于根据粗测温度值控制多路基准电压模块切换相应的精测基准电压；
所述多路基准电压模块包括：第一通道模拟开关，该第一通道模拟开关的输出端与精测信号差分放大电路的基准电压端相连；
所述从处理器模块的多路PWM信号输出端分别通过相应的滤波整定电路与第一通道模拟开关的多路输入端相连；
以及任一所述滤波整定电路的输出端与粗测信号差分放大电路的基准电压端相连。
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