CN114688715A - 分体空调控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分体空调控制系统，包括：空调控制模块，所述空调控制模块与空调电性连接，所述空调控制模块包括MCU主控芯片U1，所述空调控制模块用于学习带有遥控器的空调设备及其它设备的红外码值，模拟遥控器发送控制指令，调节空调设备的开关、温度、风速等；远程通讯模块，所述远程通讯模块与所述空调控制模块电性连接，所述远程通讯模块包括智能网关，所述智能网关用于获取后台的控制指令，进而向所述空调控制模块发送控制信号。解决了，本发明具有通过空调控制模块控制空调设备，远程通讯模块远程操控，令一些型号较低的空调设备能够体验到智能控制，另外将空调控制模块与多个空调建立连接，能够达到同时控制多个空调设备的效果。

Description

分体空调控制系统

技术领域

本发明涉及空调设备的技术领域，尤其是涉及一种分体空调控制系统。

背景技术

伴随着科技的迅速发展及人们生活水平的大幅度提高，现代人们越来越不满足于现有的生活状况，取而代之的是对更加舒适的高品味生活环境的迫切追求。随着高科技在人们生活中得到普遍应用，智能家居逐渐走入人们的视野，尤其是目前比较先进的智能空调，具有能够远程进行操控，并且自动调节温度等多种功能，使得日常的生活使用更加便捷。

虽然智能空调功能较多，具有便于使用的优点，然而，在正常生活中，空调属于大型家电，更新换代的周期较长，使得一般大型场合目前所使用的空调型号较低，因此功能较为单一，并不具备智能空调的智能功能，当需要控制的空调的数量较多时，需要对每个空调分别一一进行控制，操作较为麻烦。

发明内容

本发明目的一是提供一种分体空调控制系统，具有能够令型号较低的空调设备具有智能空调的智能功能，且令操控多个空调的操作使用更加便捷的特点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种分体空调控制系统，包括：

空调控制模块，所述空调控制模块与空调电性连接，所述空调控制模块包括MCU主控芯片U1，所述空调控制模块用于学习带有遥控器的空调设备及其它设备的红外码值，模拟遥控器发送控制指令，调节空调设备的开关、温度、风速等；

远程通讯模块，所述远程通讯模块与所述空调控制模块电性连接，所述远程通讯模块包括智能网关，所述智能网关用于获取后台的控制指令，进而向所述空调控制模块发送控制信号。

通过采用上述技术方案，首先空调控制模块通过学习空调设备的红外码值与空调建立通信连接，控制空调设备的运行状态，然后令空调控制模块与远程通讯模块之间建立连接，使得空调控制模块能够通过后台的程序控制调节空调设备的运行，实现对型号较低的空调设备的智能控制功能。另外，当空调设备较多时，令多个空调控制模块分别与多个空调设备建立连接，进而能够通过后台同时控制多个空调。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述空调控制模块包括多个用于与空调设备红外连接的红外学习单元，所述红外学习单元包括红外遥控芯片U3，所述红外遥控芯片U3与所述MCU主控芯片U1电性连接，所述红外遥控芯片U3用于获取并学习空调设备的红外码值，与空调设备进行连接。

通过采用上述技术方案，将红外学习单元与空调设备进行连接，利用红外遥控芯片U3的学习能力，获取空调设备的红外码值，与空调设备建立通信连接，从而实现对空调设备的远程控制，且令多个红外学习单元分别与多个空调设备进行连接，实现同时控制多个空调设备的运行转态。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述空调控制模块电性连接有用于控制空调设备用电量的电能管理单元，所述电能管理单元包括电量计量芯片U2以及电性连接于所述电量计量芯片U2的外围电路，所述电量计量芯片U2与所述MCU主控芯片U1电性连接，所述电量计量芯片U2用于计算设备的频率信息，并将频率信息上传至所述MCU主控芯片U1内以供计算出设备的用电量信息。

通过采用上述技术方案，电量计量芯片U2计算出频率，通过将频率输出到MCU主控芯片U1内，MCU主控芯片U1通过IO口测量频率计算出功率，然后将功率和时间做数字积分运算得到设备的用电量，并进行相应的限制，适用于办公室、学校、宿舍等场所的用电量配额管理，可为每个设备分配可用电量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述空调控制模块电性连接有人体红外感应单元，所述人体红外感应单元用于检测空调设备附近是都有人接近，生成人体检测信号，并将人体检测信号发送至所述空调控制模块，控制空调的启闭状态。

通过采用上述技术方案，人体红外感应单元实时检测空调附近是否有人，可通过制定控制策略在办公室宿舍等地方检测到有人进入该区域时，可自动开启空调，当检测到该区域一定时间段内没有人时，自动关闭空调，实现节能功能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述空调控制模块电性连接有存储单元，所述存储单元与所述智能网关电性连接，所述存储单元响应于所述空调控制模块与智能网关之间通讯连接的异常状态，及时将空调设备的运行状态信息进行本地存储。

通过采用上述技术方案，在空调控制模块控制空调设备时，实时采集空调设备的运行状态信息等，并通过智能网关将信息数据上传至后台，当空调控制模块与智能网关之间的通讯断开时，空调的运行状态信息将存储在存储单元内。当空调控制模块与智能网关之间正常连接后，将存储的信息数据以及实时信息数据交替上传至后台中，从而避免了数据丢失。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述空调控制模块电性连接有温度检测单元，所述温度检测单元用于实时监测其所在地的温度信息，并将温度信息发送至所述远程通讯模块，获取后台系统的温控策略控制空调的控制指令。

通过采用上述技术方案，当在进行连接控制空调，能够采集每个空调所在位置的温度状态，将空调设备的编码以及温度信息通过智能网关上传至后台中，后台系统的温控策略实现空调的自动开关，自动温度调节，风速调节，保持空调所在地的温度处于指定的合理状态范围，从而达到节能、远程集控管理的目的。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述空调控制模块电性连接有用于警示空调设备运行异常的报警单元，所述报警单元包括蜂鸣器LS1和用于控制蜂鸣器LS1通断的三级管Q5，蜂鸣器LS1的一端与三级管Q5的集电极电性连接，三级管Q5的发射极接地，三级管Q5的基极与MCU主控芯片U1电性连接。

通过采用上述技术方案，当空调控制模块检测到空调设备的运行状态异常时，通过三级管Q5控制蜂鸣器LS1导通，进而发出警报。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述空调控制模块电性连接有自控单元，所述自控单元还与所述远程通讯模块电性连接，所述自控单元用于检测所述空调控制模块与智能网关的通讯连接是否异常，所述空调控制模块与智能网关的通讯中断时，所述空调控制模块读取所述自控单元内的控制程序执行控制空调设备的运行状态。

通过采用上述技术方案，空调控制模块与智能网关进行通讯连接，智能网关传递后台的控制指令等信息，令空调控制模块控制空调设备的运行状态，当空调控制模块与智能网关之间的通讯中断时，空调控制模块读取自控单元内的预先设置的控制程序控制空调，避免空调因通讯中断停止工作。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为所述远程通讯模块还包括通讯单元，所述通讯单元包括Zigbee组网方式，所述通讯单元分别与MCU主控芯片以及智能网关电性连接，获取智能网关的控制指令以及传输空调设备的运行数据。

通过采用上述技术方案，在MCU主控芯片和智能网关之间设置有Zigbee组网方式的通讯方式，提高了MCU主控芯片与智能网关之间近距离的通信连接能力，令MCU主控芯片与智能网关之间连接更加稳定。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

在使用时，通过空调控制模块首先与空调设备等建立通信连接，利用远程通讯模块将控制指令发送至空调控制模块内，进而控制不具备远程控制的空调等的运行状态，令空调设备做到智能控制功能，另外可通过多个红外学习单元分别与不同的空调设备进行连接，实现同时控制多个空调设备；

可通过人体红外感应模块检测工作范围内是否有人进入该区域，利用制定控制策略相应的自动启闭空调，从而在无人时自动关闭空调，从而减少了空调的能耗；

可以在网络断开时，按照设定好的控制方案自行运行，进而不会影响空调的连续使用。

附图说明

图1是本发明实施例的信号结构示意图；

图2是本发明实施例的空调控制模块的结构框图；

图3是本发明实施例的时钟单元的电路图；

图4是本发明实施例的用于体现红外学习单元的电路图；

图5是本发明实施例的用于体现存储单元、人体红外感应单元、温度检测单元和报警单元的电路图；

图6是本发明实施例的用于体现电能管理单元的电路图；

图7是本发明实施例的用于体现通讯单元的电路图。

图中，1、空调控制模块；11、自控单元；12、强制控制单元；13、时钟单元；14、红外学习单元；15、存储单元；16、报警单元；17、人体红外感应单元；18、温度检测单元；19、电能管理单元；191、开关组件；2、远程通讯模块；21、智能网关；22、通讯单元。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，本发明实施例提供一种分体空调控制系统，包括：用于与空调设备连接并进行控制的空调控制模块1和用于传输控制指令，实现远程控制的远程通讯模块2，空调控制模块1与远程通讯模块2电性连接。具体的，空调控制模块1包括MCU主控芯片U1，本实施例中，MCU主控芯片U1的型号为STM32F103C8T6。远程通讯模块2包括智能网关21，智能网关21与空调控制模块1进行通信连接。

参照图1和图2，MCU主控芯片U1内用于实时检测空调控制模块1与智能网关21之间的通讯连接状态的自控单元11，自控单元11与智能网关21电性连接，自控单元11内预设有用于控制空调设备的控制程序。当空调控制模块1与智能网关21之间通讯中断时，MCU主控芯片U1读取自控单元11内的控制程序按设定好的控制方案自行控制空调运行。

参照图1和图2，空调控制模块1包括强制控制单元12，强制控制单元12集成于MCU主控芯片U1内，MCU主控芯片U1预设有强制控制程序。在学校宿舍厂房等地方，需要强制控制空调的开关时，碳感云盒可按温度、时间等控制条件智能控制空调设备电源的断开和闭合。

参照图3，MCU主控芯片U1电性连接有用于为MCU主控芯片U1以及其他芯片计时的时钟单元13，时钟单元13包括时钟芯片U6，本实施例中，时钟芯片U6的型号为DS1302，时钟芯片U6的主电源引脚电性连接于5V电源,时钟芯片U6的后备电源电性连接于3V电源。时钟芯片U6的X1和X2引脚之间电性连接有晶振Y3，且时钟芯片U6的X1和X2引脚分别电性连接于晶振Y3的两端。

参照图4，MCU主控芯片U1电性连接有用于学习空调设备的红外码值的红外学习单元14，红外学习单元14包括红外遥控芯片U3以及电性连接于红外遥控芯片U3的外围电路，红外遥控芯片U3与MCU主控芯片U1电性连接进行串口通信，红外遥控芯片U3的输入输出引脚电性连接有LED灯座，本实施例中，红外学习单元14具有多个，多个红外学习单元14分别与不同的空调设备建立连接。红外遥控芯片U3的型号为DC6688FL32B，具有红外学习功能，红外遥控芯片U3获取空调设备的控制红外码值，与空调设备建立控制连接，为MCU主控芯片U1传输控制信号。

参照图5，MCU主控芯片U1电性连接有用于存储空调运行状态信息的存储单元15，存储单元15包括存储芯片U4，存储芯片U4的片选端输入引脚和数据输出引脚分别与MCU主控芯片U1片选引脚以及读写引脚对应电性连接，实现对数据的快速读和写动作。本实施例汇中存储芯片U4的型号为W25Q16。存储芯片U4记录空调设备的运行状态信息，通过智能网关21将运行状态信息上传至后台中，当空调控制模块1与远程控制模块通讯中断时，空调的运行状态信息将存储在存储单元15内。当空调控制模块1与智能网关21之间正常连接后，将存储的信息数据以及实时信息数据交替上传至后台中，从而避免了数据丢失。另外，存储单元内存有调节空调设备电能消耗的节能程序。例如当运行节能程序时，控制空调设备运行温度稳定在26度，从而降低空调运行温度过低增加的电能消耗。本实施例中，空调稳定运行温度可根据实际场景需要进行修改。

参照图5，MCU主控芯片U1电性连接有用于警示空调设备运行状态异常的报警单元16，报警单元16包括电性连接于MCU主控芯片U1的蜂鸣器LS1以及控制蜂鸣器LS1通断的三级管Q5,具体的，蜂鸣器LS1的一端电性连接于5V电源，蜂鸣器LS1的另一端与三级管Q5的集电极电性连接，三级管Q5的发射极接地，三级管Q5的基极与MCU主控芯片U1的控住端电性连接，本实施例中三级管Q5的型号为NPN型三级管。通过控制三级管Q5的通断进而控制蜂鸣器LS1接入电路中，因此在空调设备运行与设计要求之间出现异常时及时发出警报警示工作人员。当设备重新启动时，蜂鸣器LS1也会发出声响提示工作人员重启成功。

参照图5，MCU主控芯片U1电性连接有用于检测空调设备附近是否有人的人体红外感应单元17，人体红外感应单元17包括人体红外检测芯片P4，人体红外检测芯片P4与MCU主控芯片U1电性连接，人体红外检测芯片P4用于检测到有人进入空调设备的工作区域时，可自动开启空调，当检测到该区域内人离开时，自动控制空调关闭，从而避免空调设备在无人使用时运行浪费电能，达到节能减碳的效果。

参照图5，MCU主控芯片U1电性连接有用于检测空调附近温度的温度检测单元18，温度检测单元18包括电性连接于MCU主控芯片U1的热敏电阻P2，热敏电阻P2的另一端电性连接有电阻R21和电容C9，电阻R21和电容C9呈并联设置，且电阻R21远离热敏电阻P2的一端接地。热敏电阻P2实时感知空调设备所在地的温度信息，对温度的实时监测，并将温度信号转换成电信号传输至MCU主控芯片U1内，MCU主控芯片U1通过远程控制模块将温度数据上传至后台中，后台系统根据预设的温控策略实现空调的自动开关，自动温度调节，风速调节，保持空调所在地的温度处于指定的合理状态范围，从而达到节能、远程集控管理的目的。

参照图6，MCU主控芯片U1电性连接有用于计算空调设备用电量的电能管理单元19，具体的，电能管理单元19包括电量计量芯片U2以及电性连接于所述电量计量芯片U2的外围电路，本实施例中，电量计量芯片U2的型号为HLW8012。电量计量芯片U2电性连接有分别用于隔离采样电流以及电压的电流互感器T1和电压互感器T2，其中电压互感器T2的输入电性连接控制电压互感器T2通断的开关组件191，开关组件191包括继电器KM1以及与继电器KM1配合的继电器开关K1，继电器开关K1电性连接于火线进线和火线出线之间，且继电器开关K1为常开触点。继电器KM1的一端电性连接于12V电源，继电器KM1的另一端电性连接有三极管Q4的集电极，三级管Q4的发射极接地，三级管Q4的基极电性连接于5V电源端，且三级管Q4的基极与5V电源端之间依次电性连接有电阻R15和R16。继电器KM1的其中一个输出端电性连接于电阻R15和R16之间，本事实例中，三级管Q4为NPN型三极管，且三级管Q4处于放大状态，使得当继电器KM1通电后即可令继电器开关K1闭合，令电压互关器T2接入电路中。电量计量芯片U2用于计算空调设备的频率，将频率数据上传至MCU主控芯片U1内，MCU主控芯片U1通过IO口测量频率计算出功率，之后将功率和时间做数字积分运算得到电量，进而将使用的用电量与限额电量进行对比，判断是否达到用电限额，当空调设备达到用电限额后，MCU主控芯片U1即可控制空调设备停止运转。

参照图,7，远程控制模块包括用于进行信号传输的通讯单元22（结合图1），通讯单元22包括Zigbee组网方式，Zigbee组网位于空调控制模块1与智能网关21之间。其中，Zigbee组网包括数据传输芯片M1，数据传输芯片M1的VCC引脚电性连接于3.3V电源，数据传输芯片M1的RX、TX引脚分别电性连接于控制芯片的TX引脚和RX引脚，实现数据传输。Zigbee组网的通讯方式连接用于进行短距离的数据传输工作，进而增加远程控制模块与空调控制模块1之间的连接稳定性。本实施例中，通讯单元22还可以只使用LORA组网方式，用于保证长距离的数据传输工作的稳定性。LORA组网的电路结构与Zigbee组网电路结构区别在于控制芯片不同，外围电路均相同设置。

本申请的实施原理为：当需要控制空调设备运行时，首先通过空调控制模块1中红外学习单元14识别空调设备的红外控制码值，与空调设备建立通信连接，模拟遥控器发送控制指令。然后将空调控制模块1与远程控制模块中的智能网关21通过Zigbee通讯单元22和LORA通讯单元22建立数据传输通信，由后台远程操控空调设备的运行。当空调控制模块1在控制空调设备时，自控单元11实时检测智能网关21与空调控制模块1之间的通讯连接是否正常，通讯连接正常时，MCU主控芯片U1实时记录空调设备的运行状态数据，将运行状态数据写入存储单元15中，同时将运行状态数据通过网络连接上传至后台中，方便后台进行实时检测。当通讯连接异常时，空调设备的运行状态数据存储在本地，待通讯连接正常后，将本地的运行状态数据与最新的运行状态数据交替发送至后台中。

在控制空调时，温度检测单元18实时检测空调附件的环境温度，根据每个空调附近的温度不同，根据温控策略实现空调设备的自动温度调节，风速调节等，令空调所在地的温度处于指定的合理状态范围。同时人体红外感应单元17检测空调的工作范围之内是否有人接近，若无人接近，则控制空调停止工作，减少能耗。

对于有用电量限额的场合，利用电能管理单元19对空调设备的用电量进行测量，为每个空调设备分配可用电量。

当需要控制多个空调设备时，可利用多个红外学习单元14在通信距离之内分别与多个空调设备建立连接，实现同时控制多个空调设备。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种分体空调控制系统，其特征在于，包括：

空调控制模块(1)，所述空调控制模块(1)与空调电性连接，所述空调控制模块(1)包括MCU主控芯片U1，所述空调控制模块(1)用于学习带有遥控器的空调设备及其它设备的红外码值，模拟遥控器发送控制指令，调节空调设备的开关、温度、风速等；

远程通讯模块(2)，所述远程通讯模块(2)与所述空调控制模块(1)电性连接，所述远程通讯模块(2)包括智能网关(21)，所述智能网关(21)用于获取后台的控制指令，进而向所述空调控制模块(1)发送控制信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调控制模块(1)包括多个用于与空调设备红外连接的红外学习单元(14)，所述红外学习单元(14)包括红外遥控芯片U3，所述红外遥控芯片U3与所述MCU主控芯片U1电性连接，所述红外遥控芯片U3用于获取并学习空调设备的红外码值，与空调设备进行连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调控制模块(1)电性连接有用于控制空调设备用电量的电能管理单元(19)，所述电能管理单元(19)包括电量计量芯片U2以及电性连接于所述电量计量芯片U2的外围电路，所述电量计量芯片U2与所述MCU主控芯片U1电性连接，所述电量计量芯片U2用于计算设备的频率信息，并将频率信息上传至所述MCU主控芯片U1内以供计算出设备的用电量信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调控制模块(1)电性连接有人体红外感应单元(17)，所述人体红外感应单元(17)用于检测空调设备附近是都有人接近，生成人体检测信号，并将人体检测信号发送至所述空调控制模块(1)，控制空调的启闭状态。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调控制模块(1)电性连接有存储单元(15)，所述存储单元(15)与所述智能网关(21)电性连接，所述存储单元(15)响应于所述空调控制模块(1)与智能网关(21)之间通讯连接的异常状态，及时将空调设备的运行状态信息进行本地存储。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调控制模块(1)电性连接有温度检测单元(18)，所述温度检测单元(18)用于实时监测其所在地的温度信息，并将温电能管理单元(19)度信息发送至所述远程通讯模块(2)，获取后台系统的温控策略控制空调的控制指令。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调控制模块(1)电性连接有用于警示空调设备运行异常的报警单元(16)，所述报警单元(16)包括蜂鸣器LS1和用于控制蜂鸣器LS1通断的三级管Q5，蜂鸣器LS1的一端与三级管Q5的集电极电性连接，三级管Q5的发射极接地，三级管Q5的基极与MCU主控芯片U1电性连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调控制模块(1)电性连接有自控单元(11)，所述自控单元(11)还与所述远程通讯模块(2)电性连接，所述自控单元(11)用于检测所述空调控制模块(1)与智能网关(21)的通讯连接是否异常，所述空调控制模块(1)与智能网关(21)的通讯中断时，所述空调控制模块(1)读取所述自控单元(11)内的控制程序执行控制空调设备的运行状态。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程通讯模块(2)还包括通讯单元(22)，所述通讯单元(22)包括Zigbee组网方式，所述通讯单元(22)分别与MCU主控芯片以及智能网关(21)电性连接，获取智能网关(21)的控制指令以及传输空调设备的运行数据。

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