CN109032217A - 一种室内电器自动化控制***及实现方法 - Google Patents

一种室内电器自动化控制***及实现方法 Download PDF

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高波
倪吉
于佳佳
陈红林
许川
苏英杰
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Abstract

一种室内电器自动化控制***及实现方法，所述方法包括以下步骤：(S1)数据采集:各个传感器采集室内的数据，并将所采集的数据转换成数字信号；(S2)数据接收：主控单元接收数字信号，存储接收到的数字信号，并通过无线网络与用户智能手机进行交互；(S3)数据计算、控制：对主控单元接收到数据进行计算，根据计算结果执行控制程序；(S4)数据上传：将计算后的数据以及监控信息通过GSM通信模块上传总控中心；(S6)信息显示：在监控室内通过液晶显示单元显示办公室内的控制信息。本发明能够感测室内状况，并将感测信息上传至总控中心，并将感测信息传递给室内办公人员手机，当室内无人时，及时将室内电器运行状态传递给用户并自动切断电源。

Description

一种室内电器自动化控制***及实现方法
技术领域
本发明涉及室内电器控制领域，且更具体地涉及一种办公环境内室内电器自动化控制***及实现方法。
背景技术
目前，办公室内的电器控制都是经由独立的开关进行操作，也有一些是通过一遥控器进行部份电器的开关，例如：日光灯或空调等。然而，现有技术存在以下缺点:
1、这些电器开关位置固定于墙壁，使用者必需靠近开关才能进行操作；
2、遥控器必需对应接收器的位置进行信号传递，或是通过有线连接的方式进行信号传递。
3、当办公人员忘记关灯或空调，无法提醒人员，也无法使上层控制中心获知遗漏信息；
4、无法从外部得知室内电器状态，不能将室内的电器状态信息传递给室内办公人员。
如上所述，目前传统的办公室内电器控制有诸多困扰以及待改进的地方，如何提升电器操控的便利性，是目前极需提升的技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开一种室内电器自动化控制***及实现方法，在室内无人状态下，能够及时将室内电器运行状态传递给用户，并进行自动化控制。
本发明采用以下技术方案：一种用于室内电器自动化控制***，包括总控中心、GSM通信模块和设置在办公室内的主控单元，所述总控中心与主控单元通过GSM通信模块进行数据通讯，其中所述主控单元设置于办公室内，所述主控单元连接有光照度传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器、红外热释电传感器和监控装置，其中所述光照度传感器感测办公室内的光强度，所述红外热释电传感器感测办公室内有无人员，所述温湿度传感器感测办公室内温度和湿度，所述CO2传感器感测办公室内CO2含量，所述超声波传感器通过接收与反射能准确地检测到物体的距离，感测办公室内人的位置，所述监控装置监控办公室内的状况，并将监控数据上传总控中心进行统一管理，所述总控中心还连接有预警装置。
进一步地，所述主控单元为基于AVR主控单元ATmega16控制核心的单元。
进一步地，所述GSM通信模块采用内置SIM300的工业级GPRS Modem。
进一步地，所述主控单元还设置有无线通讯接口，所述主控单元通过无线通讯接口与室内办公人员的智能手机进行信息通讯。
进一步地，所述监控装置为与360网络摄像头或工业摄像头。
进一步地，所述主控单元、光照度传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器、红外热释电传感器和监控装置集成设置在壳体安装部件内，所述壳体安装部件设置在办公室合适的位置。
一种用于室内电器自动化控制的方法，所述方法使用上述用于室内电器自动化控制***，具体包括以下步骤：
(S1)数据采集:各个传感器采集室内的数据，并将所采集的数据转换成数字信号；
(S2)数据接收：主控单元接收数字信号，存储接收到的数字信号，并通过无线网络与用户智能手机进行交互；
(S3)数据计算、控制：对主控单元接收到数据进行计算，根据计算结果执行控制程序；
(S4)数据上传：将计算后的数据以及监控信息通过GSM通信模块上传总控中心；
(S6)信息显示：在监控室内通过液晶显示单元显示办公室内的控制信息。
进一步地，所述步骤(S3)中的数据计算的方法为：
(S31)设置阈值：在主控单元内设置光照度阈值、温湿度阈值、CO2含量阈值、超声波距离阈值；
(S32)数据判断：
当采集到的光照数据大于光照度阈值时，并且持续时间为5-10分钟，则判断为办公室内无人，需要自动启动日光灯自动关闭程序，或者通过预警装置预警，以进行人工干预；
当采集到的温湿度值大于或者小于温湿度阈值范围时，并且持续时间为6-15分钟，则判断为办公室内无人，需要自动关闭空调，或者通过预警装置预警，以进行人工干预；
当采集到的CO2含量大于CO2含量阈值，则认为办公室内有发生火灾的可能，通过预警装置预警，以进行人工干预；
进一步地，所述光照度阈值为300lx，温度阈值2l℃～28℃，湿度阈值范围40％～70％，CO2含量阈值0.6％、超声波反射距离为6米。
积极有益效果：
1、本发明将光照度传感器、红外热释电传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器集成为一体，改变传统分散分布的机构布局，集成度高，大大节约了占地面积；
2、能够自适应感测室内环境状况，并将感测信息上传至总控中心，同时将感测信息传递给室内办公人员手机；
3、根据计算数据，能够做出自动化控制，在室内办公人员忘记关灯、关空调的情况下，能够自动关闭；
4、对于室内异常状况，通过预警装置提醒，进行人工预警。
附图说明
图1是一种室内电器自动化控制***总体结构示意图；
图2是一种室内电器自动化控制***中主控单元的结构示意图；
图3是一种用于室内电器自动化控制的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，一种用于室内电器自动化控制***，包括总控中心、GSM通信模块和设置在办公室内的主控单元，所述总控中心与主控单元通过GSM通信模块进行数据通讯，其中所述主控单元设置于办公室内，所述主控单元连接有光照度传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器、红外热释电传感器和监控装置，其中所述光照度传感器感测办公室内的光强度，所述红外热释电传感器感测办公室内有无人员，所述温湿度传感器感测办公室内温度和湿度，所述CO2传感器感测办公室内CO2含量，所述超声波传感器通过接收与反射能准确地检测到物体的距离，感测办公室内人的位置，所述监控装置监控办公室内的状况，并将监控数据上传总控中心进行统一管理，所述总控中心还连接有预警装置。
在本发明中，所述主控单元为基于AVR主控单元ATmega16控制核心的单元。主控单元为基于AVR主控单元ATmega16的控制核心，拥有丰厚的片内资源，大大节省其他电气设备，可利用效率高。其具有I/O接口以及***设备，具有较好的人机界面，操作简单。其本身具有开关电源、键盘控制电路、打印机接口电路、时钟电路、串行通讯接口电路、输入信息采集与转换电路，信号显示及报警电路。其中，开关电源电路提供主控单元及各电路所需要的电源。其中AVR主控单元A口引脚内置有A/D转换电路，其可将模拟信号转换成相应的数字信号。ATmega16主控单元具有一个10位的逐次逼近型ADC，ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接，能对来自端口A的8路单端输入电压进行采样。该芯片还能将主控单元送来的4-20Ma电流信号转换成主控单元所能接收的0-5V电压信号，即I/U转换。
在本发明中，所述GSM通信模块采用内置SIM300的工业级GPRS Modem。所述GSM通信模块采用内置SIM300的工业级GPRS Modem,该产品内置TCP/IP协议，IP数据包的传输对用户来说是透明的，简化了接口设计。通信接口采用标准RS232接口。采用SMA天线接口和滑入式SIM卡存储器，可用AT命令控制发送短信或者发起语音呼叫，串连波特率由300至115200bits/s。
在本发明中，所述主控单元还设置有无线通讯接口，所述主控单元通过无线通讯接口与室内办公人员的智能手机进行信息通讯。当室内办公人员在室内办公人员忘记关灯、关空调的情况下，能够将此信息发送至室内办公人员手机上进行提醒。在具体实施时，通常将手机号码与主控单元的数据存储单元进行绑定，或者在手机上下载一个与主控单元的应用程序相吻合的软件(或者手机APP)，从而实现信息交互。
在本发明中，所述监控装置为与360网络摄像头或工业摄像头。在办公室内可装360网络摄像头，在用户手机上安装360网络摄像头软件，实现与室内360网络摄像头的连接，使得室内办公人员在任何地方，只要打开手机上的360网络摄像头软件，即可实现远程连接，可实时地远程监控室内状况。这种方法使用方便，价格低廉，适用范围很广。
在本发明中，所述主控单元、光照度传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器、红外热释电传感器和监控装置集成设置在壳体安装部件内，所述壳体安装部件设置在办公室合适的位置，改变传统分散分布的机构布局，集成度高，大大节约了占地面积。
一种用于室内电器自动化控制的方法，所述方法使用上述用于室内电器自动化控制***，具体包括以下步骤：
(S1)数据采集:各个传感器采集室内的数据，并将所采集的数据转换成数字信号；
在本步骤中，光照度传感器、红外热释电传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器分别采集识别室内数据。具体来说，光照度传感器采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器，使用这种传感器测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便。
红外热释电传感器热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。本发明采用红外热释电传感器判断室内是否进去人，有人走过时其电平由低变高，根据这一原理判断室内有人进入，同时也能粗略的计数。
CO2传感器检测二氧化碳浓度，当室内CO2超过一定的数值时，将会启动烟雾报警器，提示室内有火灾的可能性。
超声传感器通过接收与反射能准确地检测到物体的距离，通过有人无人时检测距离的不同，设定一个范围，当所测的距离小于某一值时，就证明有人。如果检测到没有人，则会启动自动关闭程序。
(S2)数据接收：主控单元接收数字信号，存储接收到的数字信号，并通过无线网络与用户智能手机进行交互；
在本步骤中，可以将主控单元接收数字信号上传到总控中心，也可以通过无线通讯的方式发送给室内办公人员手机。
(S3)数据计算、控制：对主控单元接收到数据进行计算，根据计算结果执行控制程序，在步骤中，数据计算的方法为：
(S31)设置阈值：
在主控单元内设置光照度阈值、温湿度阈值、CO2含量阈值、超声波距离阈值；在本发明中，所述光照度阈值为300lx，温度阈值2l℃～28℃，湿度阈值范围40％～70％，CO2含量阈值0.6％、超声波反射距离为6米。
(S32)数据判断：
当采集到的光照数据大于光照度阈值时(不同的季节采集的数据会有差别)，并且持续时间为5-10分钟，则判断为办公室内无人，需要自动启动日光灯自动关闭程序，或者通过预警装置预警，以进行人工干预；
当采集到的温湿度值大于或者小于温湿度阈值范围时，并且持续时间为6-15分钟，则判断为办公室内无人，需要自动关闭空调，或者通过预警装置预警，以进行人工干预；
当采集到的CO2含量大于CO2含量阈值，则认为办公室内有发生火灾的可能，通过预警装置预警，以进行人工干预；
在上述步骤中，日光灯、空调自动关闭程序通常采用继电器或者伺服器完成，继电器和伺服器均为现有技术，再次不做详细描述。
(S4)数据上传：将计算后的数据以及监控信息通过GSM通信模块上传总控中心；
在本步骤中，通过总控中心能够即时监控各个办公室内的情况，总控中心能同时接收成千上万间办公室内主控单元的处理信息，便于综合管理，总控中心还设置有预警装置，当个别办公室内的电器出现非正常运行时，可启动预警装置提醒，可再进行人工干预。
(S6)信息显示：在监控室内通过液晶显示单元显示办公室内的控制信息。
在本步骤中，由于总控中心能够同时接收成千上万间办公室内主控单元的处理信息，这些处理信息可通过液晶显示单元来显示，有利于管理处对所有楼层办公室内状况进行监督、管理。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和***的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种用于室内电器自动化控制***，包括总控中心、GSM通信模块和设置在办公室内的主控单元，所述总控中心与主控单元通过GSM通信模块进行数据通讯，其特征在于：所述主控单元设置于办公室内，所述主控单元连接有光照度传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器、红外热释电传感器和监控装置，其中所述光照度传感器感测办公室内的光强度，所述红外热释电传感器感测办公室内有无人员，所述温湿度传感器感测办公室内温度和湿度，所述CO2传感器感测办公室内CO2含量，所述超声波传感器通过接收与反射能准确地检测到物体的距离，感测办公室内人的位置，所述监控装置监控办公室内的状况，并将监控数据上传总控中心进行统一管理，所述总控中心还连接有预警装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于室内电器自动化控制***，其特征在于：所述主控单元为基于AVR主控单元ATmega16控制核心的单元。
3.根据权利要求1所述的一种用于室内电器自动化控制***，其特征在于：所述GSM通信模块采用内置SIM300的工业级GPRS Modem。
4.根据权利要求2所述的一种用于室内电器自动化控制***，其特征在于：所述主控单元还设置有无线通讯接口，所述主控单元通过无线通讯接口与室内办公人员的智能手机进行信息通讯。
5.根据权利要求1所述的一种用于室内电器自动化控制***，其特征在于：所述监控装置为与360网络摄像头或工业摄像头。
6.根据权利要求4所述的一种用于室内电器自动化控制***，其特征在于：所述主控单元、光照度传感器、温湿度传感器、CO2传感器、烟雾报警器、超声波传感器、红外热释电传感器和监控装置集成设置在壳体安装部件内，所述壳体安装部件设置在办公室合适的位置。
7.一种用于室内电器自动化控制的方法，其特征在于：所述方法使用如权利要求1-5任一项用于室内电器自动化控制***，具体包括以下步骤：
(S1)数据采集:各个传感器采集室内的数据，并将所采集的数据转换成数字信号；
(S2)数据接收：主控单元接收数字信号，存储接收到的数字信号，并通过无线网络与用户智能手机进行交互；
(S3)数据计算、控制：对主控单元接收到数据进行计算，根据计算结果执行控制程序；
(S4)数据上传：将计算后的数据以及监控信息通过GSM通信模块上传总控中心；
(S6)信息显示：在监控室内通过液晶显示单元显示办公室内的控制信息。
8.根据权利要求7所述的一种用于室内电器自动化控制的方法，其特征在于：所述步骤(S3)中的数据计算的方法为：
(S31)设置阈值：在主控单元内设置光照度阈值、温湿度阈值、CO2含量阈值、超声波距离阈值；
(S32)数据判断：
当采集到的光照数据大于光照度阈值时，并且持续时间为5-10分钟，则判断为办公室内无人，需要自动启动日光灯自动关闭程序，或者通过预警装置预警，以进行人工干预；
当采集到的温湿度值大于或者小于温湿度阈值范围时，并且持续时间为6-15分钟，则判断为办公室内无人，需要自动关闭空调，或者通过预警装置预警，以进行人工干预；
当采集到的CO2含量大于CO2含量阈值，则认为办公室内有发生火灾的可能，通过预警装置预警，以进行人工干预。
9.根据权利要求8所述的一种用于室内电器自动化控制的方法，其特征在于：所述光照度阈值为300lx，温度阈值2l℃～28℃，湿度阈值范围40％～70％，CO2含量阈值0.6％、超声波反射距离为6米。
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