CN207020482U - 一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，包括环境数据采集单元、微处理器单元、安全防护单元、机械动力单元、窄带物联网通讯单元和电源处理单元；所述微处理器单元分别与环境数据采集单元、安全防护单元、机械动力单元、窄带物联网通讯单元连接，所述电源处理单元分别与环境数据采集单元、微处理器单元、安全防护单元、机械动力单元和窄带物联网通讯单元连接，用于为各单元提供工作电源。本实用新型的开关窗系统提供了集风雨防护、室内净化功能于一体，为室内空气品质和室内环境维护提供了保障，具有结构简单、稳定性好和安装方便的特，提高了人们的舒适度。

Description

一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统

技术领域

本实用新型属于门窗技术领域，涉及到一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们对智能化的电气产品的需求也变得日益迫切，并且对其稳定性与产品功能的要求也必将越来越严格。窗户是每家每户必须的家用设备，窗户的开关控制能够保证室内的环境，不仅能够抵御不法分子进入室内，而且能够起到散热通气的作用。

目前市场上的关窗装置机械部分大多采用电机进行驱动，但传统关窗系统的电机动力模块有着诸多弊端：1.稳定性差。步进电机如果控制不当会产生共振和噪声。2.安全性差。由于电机而产生各种故障，从而对整个装置产生影响。3.体积大，影响美观，不易安装。

由于传统智能关窗系统多采用电动机和马达关窗，这就会产生噪声大、稳定性差以及安装复杂等一系列问题，当出现恶劣天气时也不能较准确和及时的关闭窗户，从而带来室内物品不必要的损失以及建筑室内环境等问题。

实用新型内容

本实用新型提供的一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，解决了现有开关窗控系统存在噪声大、稳定性差以及安装复杂，进而导致人们舒适度差的问题。

一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，包括环境数据采集单元、微处理器单元、安全防护单元、机械动力单元、窄带物联网通讯单元和电源处理单元；

所述微处理器单元分别与环境数据采集单元、安全防护单元、机械动力单元、窄带物联网通讯单元连接；

所述电源处理单元分别与环境数据采集单元、微处理器单元、安全防护单元、机械动力单元和窄带物联网通讯单元连接，用于为各单元提供工作电源。

进一步地，所述环境数据采集单元包括雨水信号采集模块、风力信号采集模块、TVOC检测模块、PM2.5检测模块、人员活动探测模块，数模转换模块，传感数据无线发送模块；所述雨水信号采集模块、风力信号采集模块、TVOC检测模块、PM2.5检测模块和人员活动探测模块检测的数据信息通过数模转换模块转换为数字信号后，并通过传感数据无线发送模块发送至微处理器单元。

进一步地，所述微处理器单元包括无线传输模块、传感数据无线接收模块、数据存储模块、主控模块、时钟和复位模块、指令发送模块，所述主控模块分别与无线传输模块、传感数据无线接收模块、数据存储模块、时钟和复位模块、指令发送模块连接，所述无线传输模块与窄带物联网通讯单元连接；所述传感数据无线接收模块分别与传感数据无线发送模块和数据存储模块连接；所述指令发送模块分别与安全防护单元和机械动力单元连接。

进一步地，所述安全防护单元包括语音关窗指令接收模块和安全关窗语音播报模块，所述语音关窗指令接收模块接收指令发送模块发出的指令 数据，并将接收的指令数据发送至安全关窗语音播报模块。

进一步地，所述机械动力单元包括指令接收模块、电磁力关窗模块、自动伸缩雨棚模块、智能通风净化窗幕和电源极性转换模块，所述指令接收模块分别与自动伸缩雨棚模块、智能通风净化窗幕和电源极性转换模块连接，所述电源极性转换模块与电磁力关窗模块连接

进一步地，所述窄带物联网通信单元包括通信模块和数据传输模块，所述通信模块通过数据传输模块与微处理器单元中的数据传输模块连接，其中通信模块通过蜂窝数据连接移动终端。

进一步地，所述电源处理单元包括第一电压输出模块和第二电压输出模块，所述第一电压输出模块分别与环境数据采集单元和机械动力单元连接，用于为环境数据采集单元和机械动力单元提供12V的供电需求；所述第二电压输出模块分别与微处理器单元、安全防护单元和窄带物联网通讯单元连接，用于为微处理器单元、安全防护单元和窄带物联网通讯单元提供5V的供电需求。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过电磁力关窗模块、自动伸缩雨棚模块和智能通风净化窗幕能够集风雨防护、室内净化功能于一体，为室内空气品质和室内环境维护提供了保障；通过人员活动探测模块检测范围内是否有人，进而切换开关窗的控制方式，便于人员手动控制窗的开关；通过采用电磁力关窗模块能够对窗的开关进行控制，具有稳定性好、和安全性高的的特点；通过数据的无线发送，减少室内布线，便于对窗的开关进行控制，提高了室内的美感，安装方便、节约成本，该系统具有结构简单、操作方便的特点，同时提高了用户生活环境的舒适度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型中一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统示意图；

图2为本实用新型中机械动力单元的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-环境数据采集单元，11-雨水信号采集模块，12-风力信号采集模块，13-TVOC检测模块，14-PM2.5检测模块，15-人员活动探测模块，16-数模转换模块，17-传感数据无线发送模块；2-微处理器单元，21-无线传输模块，22-传感数据无线接收模块，23-数据存储模块，24-主控模块，25-时钟和复位模块，26-指令发送模块，3-安全防护单元，31-语音关窗指令接收模块，32-安全关窗语音播报模块，4-机械动力单元，41-指令接收模块，42-电磁力关窗模块，4201-可旋转伸缩杆，4202-固定杆，4203-转轴，4204-第一电磁力吸盘，4205-第二电磁力吸盘，4206-单扇窗，43-自动伸缩雨棚模块，44-智能通风净化窗幕，45-电源极性转换模块，5-窄带物联网通信单元，51-通信模块，52-数据收发模块，6-电源处理单元，61-第一电压输出模块，62-第二电压输出模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1所示，一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，包括环境数据采集单元1、微处理器单元2、安全防护单元3、机械动力单元4、窄带物联网通讯单元5和电源处理单元6；

环境数据采集单元1包括雨水信号采集模块11、风力信号采集模块12、TVOC检测模块13、PM2.5检测模块14、人员活动探测模块15、数模转换模块16和传感数据无线发送模块17，雨水信号采集模块11、风力信号采集模块12、TVOC检测模块13、PM2.5检测模块14和人员活动探测模块15通过数模转换模块16与传感数据无线发送模块17连接；

雨水信号采集模块11为EGR智能雨水感应器，用于采集外界雨水大小信号；风力信号采集模块12为风力传感器，用于采集外界风速信号；TVOC检测模块13采用TVOC检测仪，用于检测室内的空气质量；PM2.5检测模块14为PM2.5检测仪用于检测室外的空气质量；人员活动探测模块15为红外线感应器，用于检测人体是否进入感应范围内，若进入感应范围内，则发出信号，将检测的雨水信号、风速信号、室内外的空气质量及是否有人进入感应范围内的信号发送至数模转换模块16进行处理，并将处理后的信号经传感数据无线发送模块17发送至微处理器单元2。

微处理器单元2包括无线传输模块21、传感数据无线接收模块22、数据存储模块23、主控模块24、时钟和复位模块25、指令发送模块26，主控模块24分别与无线传输模块21、传感数据无线接收模块22、数据存储模块23、时钟和复位模块25、指令发送模块26连接，无线传输模块21用 于与窄带物联网通讯单元5进行数据的交互传输；传感数据无线接收模块22用于接收环境数据采集单元1发送的环境参数信息，并将接收的环境参数信息发送至数据存储模块23，主控模块24对数据存储模块23存储的风力、雨水、TVOC浓度、PM2.5浓度和人员活动信号进行分析，根据分析结果发送控制指令至指令发送模块26；时钟和复位模块25用于保证检测数据传输的实时性和系统运行的稳定性；指令发送模块26分别发送控制指令至安全防护单元3和机械动力单元4。

其中，主控模块24包括高低电平可控延时继电器，高低电平可控延时继电器接收到单片机高电平信号后经10s延时后动作，常开触电闭合，常闭触电断开，对线路进行控制。

安全防护单元3包括语音关窗指令接收模块31和安全关窗语音播报模2，语音关窗指令接收模块31接收指令发送模块26发出的指令数据，并将接收的指令数据发送至安全关窗语音播报模块32，安全关窗语音播报模块32启动进行语音播报。

机械动力单元4包括指令接收模块41、电磁力关窗模块42、自动伸缩雨棚模块43、智能通风净化窗幕44和电源极性转换模块45，指令接收模块41分别与自动伸缩雨棚模块43、智能通风净化窗幕44、电源极性转换模块45连接，指令接收模块41接收指令发送模块26发送的指令数据，并将接收的指令数据发送分别发送至自动伸缩雨棚模块43和智能通风净化窗幕44和电源极性转换模块45，电源极性转换模块45采用极性反转电源转换器，用于将电源处理单元6传输的电源极性进行转换，进而实现开关窗和雨棚动作。

窄带物联网通信单元5分别与电源处理单元6、微处理器单元2连接，窄带物联网通信单元5分别与电源处理单元6、微处理器单元2连接，窄带物联网通信单元5包括通信模块51和数据传输模块52，通信模块51通过数据传输模块52与微处理器单元2中的无线传输模块21连接；其中通信模块51通过蜂窝数据连接移动终端，并将移动终端发出的指令信号进行转换处理，经数据传输模块52发送至微处理器单元2，实现移动终端对设备的无线控制。

电源处理单元6包括第一电压输出模块61和第二电压输出模块62，第一电压输出模块61分别与环境数据采集单元1和机械动力单元4连接，用于为环境数据采集单元1和机械动力单元4提供12V的供电需求；第二电压输出模块62分别与微处理器单元2、安全防护单元3和窄带物联网通讯单元5连接，用于为微处理器单元2、安全防护单元3和窄带物联网通讯单元5提供5V的供电需求。

当外界雨水信号达到设定的雨水量阈值，而风力信号未达到设定的风力阈值时，主控模块24发送控制指令经指令发送模块26至自动伸缩雨棚模块43，实现对自动伸缩雨棚的控制，可防止雨水淋入室内，且可满足室内人员正常通风的要求。

当室外的PM2.5浓度达到设定的阈值时，主控模块24发送控制指令经指令发送模块26至智能通风净化窗幕44，实现对通风净化窗幕的控制，进而阻断室外的PM2.5进入室内。

当室外未检测到风力和雨水信号时，若此时TVOC检测模块13检测室内的有害气体浓度超过设定的阈值时，主控模块24发送控制指令经指令发送模块26至电磁力关窗模块42，实现对窗户的开启控制，当人员活动探 测模块15检测到人员信号时，微处理器单元2将自动模式切换成手动模式。

本系统在环境数据采集单元进行环境参数采集的过程中，若人员活动探测模块15和移动终端发出信号时，机械动力单元4调整为手动模式，反之为自动模式，在自动模式中涉及到数据优先级的处理顺序，依次对TVOC、PM2.5、风速和雨水信号进行处理，其中手动模式为人员手动控制，自动模式为根据检测的外界环境以及数据处理的优先级顺序对机械动力单元4进行控制，以防止外界的环境对室内物品造成损失。

当外界的条件满足关窗要求时，微处理器单元2发送控制信号至机械动力单元4，机械动力单元4中的电磁动力模块42进行关窗动作，其中电磁动力模块42充分利用了杠杆原理，避免了因电磁力作用距离较短而无法控制开关窗动作。

如图2所示，可旋转伸缩杆4201与固定杆4202进行交接，且通过转轴4203实现，即转轴4203贯穿可旋转伸缩杆4201与固定杆4202的交叉处，可旋转伸缩杆4201可绕转轴4203进行旋转，可旋转伸缩杆4201的下端与第一电磁力吸盘4204连接，可旋转伸缩杆4201的上端与单扇窗4206的一侧连接；固定杆4202的下端与第二电磁力吸盘4205连接，固定杆4202的上端固定在墙壁上。

当电磁动力模块42启动时，由于电磁力的作用，第一电磁力吸盘4204向第二电磁力吸盘4205移动，进而第一电磁力吸盘4204带动可旋转伸缩杆4201顺时针旋转，可旋转伸缩杆4201带动单扇窗4206从一侧移动到另一侧，实现防雨防风关窗的功能；反之，根据第一电磁力吸盘4204和第二电磁力吸盘4205同性相斥的原理，可旋转伸缩杆4201带动单扇窗4206进 行移动，实现开窗的功能。

在进行窗的开关动作时，单片机通过发送控制指令至极性反转电源转换器，极性反转电源转换器将第一电压输出模块61输出的电源极性进行改变，进而改变第一电磁力吸盘4204和第二电磁力吸盘4205间的极性，实现相互吸引或排斥。

本实用新型通过电磁力关窗模块、自动伸缩雨棚模块和智能通风净化窗幕能够集风雨防护、室内净化功能于一体，为室内空气品质和室内环境维护提供了保障；通过人员活动探测模块检测范围内是否有人，进而切换开关窗的控制方式，便于人员手动控制窗的开关；通过采用电磁力关窗模块能够对窗的开关进行控制，具有稳定性好、和安全性高的的特点；通过数据的无线发送，减少室内布线，便于对窗的开关进行控制，提高了室内的美感，安装方便、节约成本，该系统具有结构简单、操作方便的特点，同时提高了用户生活环境的舒适度。

以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，其特征在于：包括环境数据采集单元(1)、微处理器单元(2)、安全防护单元(3)、机械动力单元(4)、窄带物联网通讯单元(5)和电源处理单元(6)；

所述微处理器单元(2)分别与环境数据采集单元(1)、安全防护单元(3)、机械动力单元(4)、窄带物联网通讯单元(5)连接；

所述电源处理单元(6)分别与环境数据采集单元(1)、微处理器单元(2)、安全防护单元(3)、机械动力单元(4)和窄带物联网通讯单元(5)连接，用于为各单元提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，其特征在于：所述环境数据采集单元(1)包括雨水信号采集模块(11)、风力信号采集模块(12)、TVOC检测模块(13)、PM2.5检测模块(14)、人员活动探测模块(15)，数模转换模块(16)，传感数据无线发送模块(17)；所述雨水信号采集模块(11)、风力信号采集模块(12)、TVOC检测模块(13)、PM2.5检测模块(14)和人员活动探测模块(15)检测的数据信息通过数模转换模块(16)转换为数字信号后，并通过传感数据无线发送模块(17)发送至微处理器单元(2)。

3.根据权利要求1所述的一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，其特征在于：所述微处理器单元(2)包括无线传输模块(21)、传感数据无线接收模块(22)、数据存储模块(23)、主控模块(24)、时钟和复位模块(25)、指令发送模块(26)，所述主控模块(24)分别与无线传输模块(21)、传感数据无线接收模块(22)、数据存储模块(23)、 时钟和复位模块(25)、指令发送模块(26)连接，所述无线传输模块(21)与窄带物联网通讯单元(5)连接；所述传感数据无线接收模块(22)分别与传感数据无线发送模块(17)和数据存储模块(23)连接；所述指令发送模块(26)分别与安全防护单元(3)和机械动力单元(4)连接。

4.根据权利要求1所述的一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，其特征在于：所述安全防护单元(3)包括语音关窗指令接收模块(31)和安全关窗语音播报模块(32)，所述语音关窗指令接收模块(31)接收指令发送模块(26)发出的指令数据，并将接收的指令数据发送至安全关窗语音播报模块(32)。

5.根据权利要求1所述的一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，其特征在于：所述机械动力单元(4)包括指令接收模块(41)、电磁力关窗模块(42)、自动伸缩雨棚模块(43)、智能通风净化窗幕(44)和电源极性转换模块(45)，所述指令接收模块(41)分别与自动伸缩雨棚模块(43)、智能通风净化窗幕(44)和电源极性转换模块(45)连接，所述电源极性转换模块(45)与电磁力关窗模块(42)连接。

6.根据权利要求1所述的一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，其特征在于：所述窄带物联网通信单元(5)包括通信模块(51)和数据传输模块(52)，所述通信模块(51)通过数据传输模块(52)与微处理器单元(2)中的无线传输模块(21)连接，其中通信模块(51)通过蜂窝数据连接移动终端。

7.根据权利要求1所述的一种室内空气品质监测及防风防雨的开关窗系统，其特征在于：所述电源处理单元(6)包括第一电压输出模块(61) 和第二电压输出模块(62)，所述第一电压输出模块(61)分别与环境数据采集单元(1)和机械动力单元(4)连接，用于为环境数据采集单元(1)和机械动力单元(4)提供12V的供电需求；所述第二电压输出模块(62)分别与微处理器单元(2)、安全防护单元(3)和窄带物联网通讯单元(5)连接，用于为微处理器单元(2)、安全防护单元(3)和窄带物联网通讯单元(5)提供5V的供电需求。