CN105353794A - 嵌入式多功能温度控制***及控制方法 - Google Patents

嵌入式多功能温度控制***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种嵌入式多功能温度控制***，包括主控芯片，Wifi模块，云服务器，温湿度传感器模块，红外传感器模块，电容触摸屏模块，射频和红外模块，执行模块，具备安全模式，当开启安全模式时，通过手机APP进行报警。主控芯片，通过Wifi模块以及远程云服务器，获取实时天气信息；通过内置温湿度传感器获取室内温湿度信息；通过红外传感器模块，探测室内是否有人以及方位。通过温控器上的电容触摸屏或手机APP应用，可以对控制***参数进行。通过红外和射频以及电动阀门，实现对空调和暖气的控制。当家中无人时，可以开启安全模式，红外传感器模块自动检测家中是否遭到入侵，当入侵发生时，通过手机APP向主人发送警报。

Description

嵌入式多功能温度控制***及控制方法
技术领域
本发明涉及一种温度控制技术，特别涉及一种嵌入式多功能温度控制***及控制方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，人们对生活品质的要求也越来越高。如何营造一个舒适的家居环境，成为了一个日益重要的课题。而舒适的温度则成为了生活品质很重要的方面。但另一方面，随着我国经济规模扩大造成能源紧张，以及能源过度消耗而造成的环境问题日益凸显。中国现有的经济规模相当于美国的1/3,但能源消耗量却已经超过美国，我国能源将面临重大挑战。如何通过节能高效的方式营造舒适的家居环境，也成为社会各方面的共同愿望。
传统的室内温度调节方式，主要包括空调以及暖气供暖。传统的空调调节，只构成温度的单闭环反馈控制，不能根据用户的使用习惯以及室内是否有人等信息进行智能调节。传统的暖气供暖，需要消耗掉大量的能源造成严重的环境污染，却也很难给用户良好舒适的温度体验。
随着物质生活的提高，人们对家庭安防的需求也越来越高，温度调节器若能在调节舒适的温度的同时，还能提供入侵报警功能，对人么的生活会带来极大地方便。
发明内容
本发明是针对人们对生活环境要求越来越高的问题，提出了一种嵌入式多功能温度控制***及控制方法，既能够快速、精确地控制室内温度，又能够学习用户的使用习惯，使用户得到最舒适的用户体验，节能环保，同时还能检测房间内人员位置，并且具有入侵报警功能。
本发明的技术方案为：一种嵌入式多功能温度控制***，包括主控芯片，Wifi模块，云服务器，温湿度传感器模块，红外传感器模块，电容触摸屏模块，射频和红外模块，执行模块，主控芯片通过Wifi模块与云服务器3进行通信和数据传输；Wifi模块则通过串口通信的方式与主控芯片进行数据通信；温湿度传感器模块通过IIC数据总线向主控芯片发送数据；红外传感器模块、射频和红外模块通过导线与主控芯片相连，电容触摸屏模块通过排线与主控芯片相连，执行模块电动阀门则直接安装在供暖暖气上并通过导线与主控芯片相连，以控制阀门的开度。
所述嵌入式多功能温度控制***，还包括手机APP端，云服务器通过手机网络与手机APP端通信；手机APP端通过wifi模块与主控芯片之间通信。
所述嵌入式多功能温度控制***的控制方法，具体包括如下步骤：
1）开始***，进行***初始化；
2）判断***是否为安全模式，如果是安全模式，则关闭温度控制功能，通过红外传感器模块检测是否有外人闯入，如果有人闯入，则通过Wifi模块向手机app端发送报警信息，如果没有，则返回，重新判断是否为安全模式，如果是非安全模式，则执行步骤3）；
3）检测室内温湿度，每30s检测一次，将温湿度信息提供给主控芯片中判断是否收到控制指令，控制指令通过控制器电容触摸屏发出，或者由手机APP发出；若主控芯片收到指令，则将指令输入遗传控制算法，对其进行记录，分析，通过计算，控制室温达到指定温度；若主控芯片没有发出指令，则根据此遗传控制算法，根据当前温度参数及用户使用习惯，自动设定最适宜的温度；
4）根据遗传控制算法的计算，由主控芯片发出控制指令，通过红外或射频控制空调温度，或由电动阀门控制暖气温度，由红外传感器模块检测房间内是否有人，如果检测到房间内无人超过5分钟，则调低空调功率或减小电动阀门流量，使***处于热备用状态，若检测到房间无人超过20分钟，则关闭设备；当检测到房间有人时，返回步骤2）。
所述遗传控制算法首先将采集到的室内外温度组成染色体，作为遗传算法输入量，求解最适合温度，再将最适合温度与根据用户个人习惯的学习结果进行比较判定，最终输出当前所需的调节温度。
本发明的有益效果在于：本发明嵌入式多功能温度控制***及控制方法，既能做到快速、精确的控制室内温度，又能学习用户的使用习惯，使用户得到最舒适的用户体验，同时通过手机APP远程控制，方便快捷，具备防入侵及无人降耗功能，安全节能。
附图说明
图1为本发明嵌入式多功能温度控制***结构示意图；
图2为本发明手机APP端显示和控制图；
图3为本发明温度控制***的控制流程图；
图4为本发明遗传控制算法在温度控制***中的功能示意图；
图5为本发明遗传控制算法在温度控制***中的流程框图。
具体实施方式
如图1所示嵌入式多功能温度控制***结构示意图，包括STM32主控芯片1，CC3000Wifi模块2，云服务器3，温湿度传感器模块4，红外传感器模块5，电容触摸屏模块6，射频和红外模块7，执行模块8。其中，主控芯片1通过Wifi模块2与云服务器3进行通信和数据传输；Wifi模块2则通过串口通信的方式与主控芯片1进行数据通信；温湿度传感器模块4通过IIC数据总线向主控芯片1发送数据；红外传感器模块5、射频和红外模块7通过导线与主控芯片1相连，电容触摸屏模块6通过排线与主控芯片1相连，执行模块8电动阀门则直接安装在供暖暖气上并通过导线与主控芯片1相连，以控制阀门的开度，以控制供暖暖气的温度。
如图2所示手机APP端显示和控制图，该部分包括主控芯片1，Wifi模块2，云服务器3通过手机3G网络与APP端9通信，遵循http(s)等网络传输协议；APP端9是通过wifi模块2与主控芯片1之间通信，建立套接字，遵循自定义协议通信。
本发明主要是针对人们对生活质量的要求和生活习惯提出来的。通过本温度控制***的监测，我们能及时了解室内外的环境状况。另外，根据所在城市的天气状况，我们也能够提前准备好室内的防护措施。APP端9和云服务器3的应用，使我们即使不能出现在室内，一样能及时了解室内外的环境质量状况和天气状况；老式的遥控器通过红外线传送智能，我们仅通过APP端9来对主控芯片1发出指令，主控芯片1控制电机的运动。充分利用的手机的功能，也方便了日常的生活。
如图3所示温度控制***的控制流程图，步骤一：开始***，进行***初始化；步骤二：判断***是否为安全模式，如果是安全模式，则关闭温度控制功能，通过红外传感器模块检测是否有外人闯入，如果有人闯入，则通过Wifi模块向手机app端发送报警信息，如果没有，则返回，重新判断是否为安全模式，如果是非安全模式，则执行步骤三；步骤三：检测室内温湿度，每30s检测一次，将温湿度信息提供给主控芯片中判断是否收到控制指令，控制指令可以通过控制器电容触摸屏发出，也可由手机APP发出。若收到指令，则将指令输入遗传控制算法，对其进行记录，分析，通过计算，控制室温快速、精确的达到指定温度。若没有发出指令，则根据此遗传控制算法，根据当前温度参数及用户使用习惯，自动设定最适宜的温度；步骤四：根据遗传控制算法的计算，由主控芯片发出控制指令，通过红外或射频433控制空调温度，或由电动阀门控制暖气温度，由红外传感器模块检测房间内是否有人，如果检测到房间内无人超过5分钟，则调低空调功率或减小电动阀门流量，使***处于热备用状态，若检测到房间无人超过20分钟，则关闭设备。当检测到房间有人时，返回步骤二。
如图4所示是遗传控制算法在温度控制***中的功能示意图，首先将采集到的室内外温度组成染色体，作为遗传算法输入量，求解最适合温度，再将最适合温度与根据用户个人习惯的学习结果进行比较判定，最终输出当前所需的调节温度。
如图5所示是遗传控制算法在温度控制***中的流程框图，首先都采集到的数据（室外温度和室内温度）进行二进制编码，构成染染色体，确定染色体长度；然后根据设定的种群大小生成初始种群，根据适应度函数计算得到适应度；根据设定的价差概率、变异概率，进行遗传迭代计算；如果满足终止条件，则进行解码获得最优解，否则继续进行遗传迭代计算；将最优解和采集后满足人的习惯的温度进行对比，确定当前所需调节的温度。

Claims (4)

1.一种嵌入式多功能温度控制***，其特征在于，包括主控芯片，Wifi模块，云服务器，温湿度传感器模块，红外传感器模块，电容触摸屏模块，射频和红外模块，执行模块，主控芯片通过Wifi模块与云服务器3进行通信和数据传输；Wifi模块则通过串口通信的方式与主控芯片进行数据通信；温湿度传感器模块通过IIC数据总线向主控芯片发送数据；红外传感器模块、射频和红外模块通过导线与主控芯片相连，电容触摸屏模块通过排线与主控芯片相连，执行模块电动阀门则直接安装在供暖暖气上并通过导线与主控芯片相连，以控制阀门的开度。
2.根据权利要求1所述嵌入式多功能温度控制***，其特征在于，还包括手机APP端，云服务器通过手机网络与手机APP端通信；手机APP端通过wifi模块与主控芯片之间通信。
3.根据权利要求2所述嵌入式多功能温度控制***的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）开始***，进行***初始化；
2）判断***是否为安全模式，如果是安全模式，则关闭温度控制功能，通过红外传感器模块检测是否有外人闯入，如果有人闯入，则通过Wifi模块向手机app端发送报警信息，如果没有，则返回，重新判断是否为安全模式，如果是非安全模式，则执行步骤3）；
3）检测室内温湿度，每30s检测一次，将温湿度信息提供给主控芯片中判断是否收到控制指令，控制指令通过控制器电容触摸屏发出，或者由手机APP发出；若主控芯片收到指令，则将指令输入遗传控制算法，对其进行记录，分析，通过计算，控制室温达到指定温度；若主控芯片没有发出指令，则根据此遗传控制算法，根据当前温度参数及用户使用习惯，自动设定最适宜的温度；
4）根据遗传控制算法的计算，由主控芯片发出控制指令，通过红外或射频控制空调温度，或由电动阀门控制暖气温度，由红外传感器模块检测房间内是否有人，如果检测到房间内无人超过5分钟，则调低空调功率或减小电动阀门流量，使***处于热备用状态，若检测到房间无人超过20分钟，则关闭设备；当检测到房间有人时，返回步骤2）。
4.根据权利要求3所述嵌入式多功能温度控制方法，其特征在于，所述遗传控制算法首先将采集到的室内外温度组成染色体，作为遗传算法输入量，求解最适合温度，再将最适合温度与根据用户个人习惯的学习结果进行比较判定，最终输出当前所需的调节温度。
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