CN111818477A - 一种无线节能***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线节能***及方法,该***由数据采集节点、路由节点和协调器节点组成,***中的协调器节点构建网络后将数据采集节点与路由节点加入网络并维护网络的稳定性;数据采集节点检测所处位置的开合状态与温湿度数据,显示实时温湿度,并实现数据无线传输;路由节点对分布在不同位置的数据采集节点进行数据收集,并把数据传输至各类电器的控制***,各电器的控制***对各类电器进行调节,起到节能减排作用。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种无线节能***及方法,属于节能技术领域。
背景技术
目前空调等电器的使用满足了人们对适宜环境温湿度的需求,也解决了工业场所对恒温或低温的环境要求,但是依然存在大量的电力资源浪费,因此采用一定的节能策略至关重要。而现有的节能技术大多从硬件角度出发或者于管道和室内安装大量传感器,大多使用有线方式连接传输,不具备显示数据功能,安装困难且功能单一,使用成本过高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有背景技术中的不足,提供一种无线节能***及方法,针对家用、商用、工用、医用等场所中央空调等电器需要降低能耗的需求,结合温湿度传感器和无线传输技术,对门窗等装置的开合状态和温湿度数据监测,将数据传输至电器控制***进行开关与状态调节,降低室内电器的能耗,提高能源利用率。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
第一方面,本发明提供一种无线节能***,包括数据采集节点、路由节点和协调器节点,所述数据采集节点和路由节点连接协调器节点构建的共同网络;
所述数据采集节点包括均与第一电源模块和第一控制器连接的开合检测模块、温湿度检测模块、显示模块,所述第一电源模块与第一控制器连接;所述数据采集节点还包括磁铁,所述磁铁安装于能够移动的装置上;
所述路由节点包括第二控制器,与所述第二控制器相连的第二电源模块;所述路由节点与电器控制***连接;
所述协调器节点包括第三控制器,与所述第三控制器相连的第三电源模块。
结合第一方面,进一步的,所述开合检测模块包括干簧管,所述干簧管中的簧片接近磁铁时被磁化,将装置开合信息转换为电平信号,所述开合检测模块对应打开或闭合两种状态。
进一步的,所述磁铁为磁性可调的磁铁,利用旋钮调节磁铁磁极之间的间隙,调节磁极产生的磁场强度分布,进而实现干簧管与磁铁之间被磁化距离调节;所述开合检测模块可通过磁体旋钮设定干簧管与磁铁之间的磁化距离临界值,实现打开状态和闭合状态临界距离的调节。
进一步的,所述第一电源模块与温湿度检测模块连接,通过REG1117芯片进行降压后与第一控制器、显示模块连接;所述第二电源模块采用3.3V可充电锂电池为第二主控制器供电,所述第三电源模块采用3.3V可充电锂电池为第三主控制器供电。
进一步的,所述第一控制器、第二控制器、第三控制器均采用基于无线传感技术的CC2530芯片。
进一步的,所述第一主控制器内置连接的时钟芯片和无线通信模块。
进一步的,所述第二控制器与电器控制***之间采用串口方式连接。
进一步的,所述数据采集节点和路由节点安装于多个场所内,路由节点识别数据采集节点位置信息并过滤其他场所数据采集节点的信息。
第二方面,本发明提供一种无线节能方法,包括如下步骤:
协调器节点通电后进行初始化配置,构建共同网络;
数据采集节点通电后进行初始化配置并接入共同网络,进行装置开合状态的检测、数据传输,温湿度数据的采集、显示和传输;
路由节点通电后进行初始化配置并接入共同网络,接收数据采集节点的采集信息,传输数据至电器控制***。
结合第二方面,进一步的,所述数据采集节点进行装置开合状态的检测、数据传输,温湿度数据的采集、显示和传输,包括如下步骤:
数据采集节点通电后进行初始化配置并接入共同网络,检测装置的开合状态;
当检测到装置状态为打开时,数据采集节点进入休眠状态,等待装置的状态发生变化;
当装置状态为闭合或由打开转换为闭合时,数据采集节点每间隔固定时间采集一次温湿度数据,并将数据传输至路由节点;
采集过程结束后,数据采集节点进入休眠状态;
当下一个采集过程到来时,数据采集节点通过中断自动退出休眠过程,再次进行数据采集与数据传输。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果:
本发明一种无线节能***及方法通过数据检测节点、路由节点和协调器节点,对空调等电器的开关进行控制,起到节能减排作用,并且可以检测温湿度数据进行反馈,让体感温湿度始终处于舒适区。
附图说明
图1是本发明实施例一种无线节能***结构示意图;
图2是本发明实施例数据检测节点工作流程图;
图3是本发明实施例路由节点工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,为本发明实施例一种无线节能***结构示意图,该***基于CC2530芯片,由数据采集节点、路由节点和协调器节点等部分组成。该***利用数据采集节点用于检测所处位置的开合状态与温湿度数据,显示实时温湿度,并实现数据无线传输;利用路由节点对分布在不同位置的数据采集节点进行数据收集,并把数据传输至电器控制***,利用协调器节点构建网络;
数据采集节点按需求与实际情况安装于门窗等装置控制室内外空气流通的装置旁的墙体或其他固定位置上,配套的磁铁安装于门窗等可移动的装置上;数据采集节点完成门窗等装置开合状态的检测、传输,温湿度数据的采集、显示和传输;数据采集节点包括第一控制器、开合状态检测模块、温湿度检测模块、显示模块、第一电源模块。 其中,数据采集节点能够实现检测装置开合信息、采集温湿度数据、实时显示温湿度信息、无线传输开合信息与温湿度信息。
开合状态检测模块采用MKA10110常开型干簧管、可调磁铁与旋钮,当可调磁铁接近簧片时,簧片所在磁场达到一定强度时被磁化,干簧管的常开节点的状态就发生了转变,控制相连引脚的电平发生改变,对应打开和闭合两种状态;同时通过旋钮可以调节磁铁磁极之间的间隙,调节磁极产生的磁场强度分布,进而实现干簧管与磁铁之间的被磁化距离调节,实现打开和闭合状态所对应的干簧管和磁铁之间距离临界值调节。
开合信息包含对应装置打开与闭合两种状态,两种状态间转换的临界值,通过旋钮设定临界值为该装置从完全闭合状态至完全打开状态之间。状态间转换阈值,需根据各类电器的具体功能要求,在对应电器控制***中设定。电器关闭或工作与同一场所内装置打开数量低于或高于阈值的对应关系,根据电器具体功能及具体需求在对应电器控制***中设定。
第一控制器采用CC2530芯片,使用单周期的8051内核,内嵌支持IEEE 802.15.4协议的无线信号收发器,与开合状态检测模块、温湿度检测模块和显示模块相连接,负责接收数据并将其无线传输至路由节点。
温湿度检测模块采用DHT11数字型温湿度传感器,它已校准数字信号输出,并且由于较为价格低廉,体积小、功耗低;显示模块采用基于SSD1306驱动的0.49寸(64*32)OLED显示屏,用于显示温湿度信息。
第一电源模块采用5V可充电式锂电池供电,如果锂电池电量耗尽,能够独立快速充电,提高使用的可重复性;第一电源模块基于5V电压为DHT11数字型温湿度传感器供电,采用REG1117芯片将5V电压转换为3.3V电压,为控制器模块和显示模块供电,同时可根据其他模块具体要求通过调节电阻自动调整所需电压。
路由节点安装于空调等电器的主机附近,实现接收数据采集节点采集的门窗等装置开合状态信息和温湿度数据,并将数据串口传输至空调等电器的控制***中;路由节点包括第二控制器和第二电源模块。
第二控制器采用CC2530芯片,可以接收无线传输的数据,并将数据传输至空调等电器的控制***中,第二电源模块采用3.3V可充电锂电池为路由节点主控制器供电;
协调器节点包括第三控制器和第三电源模块,实现共同网络的构建,使数据采集节点和路由节点加入共同网络,并负责网络的维护。第三控制器采用CC2530芯片,负责网络的构建与维护,第三电源模块采用3.3V可充电锂电池为协调器节点主控制器供电;
如图2所示,为本发明实施例数据检测节点工作流程图,数据采集节点通电后进行初始化配置并接入网络;数据采集节点检测门窗等装置的开合状态,并将状态信息发送至路由节点;当门窗等装置的状态为闭合时,温湿度检测模块不工作,数据采集节点进入休眠状态,等待门窗等装置的状态发生变化,数据采集节点通过中断自动退出休眠过程并传输数据;当门窗等装置的状态为打开时,每隔30秒采集一次温湿度数据和开合信息,并将数据无线传输至路由节点;单次采集过程结束后,数据采集节点进入休眠状态以降低能耗,并且休眠定时器进入工作状态;当下一个采集过程到来时,通过休眠定时器的中断自动退出休眠过程,再次进行数据采集与数据传输;显示器模块独立工作,可在按下按钮后实时检测温湿度并显示。
电器控制***接收到的数据为同一场所内所有装置的打开或闭合状态,根据装置打开数量控制电器关闭或工作,电器控制***在多种电器中对应进行功能上的增减,部分拥有控制环境温湿度功能,根据接收到的温湿度信息,并通过内置的自动调节***,动态调节输出的温湿度。
如图3所示,为本发明实施例路由节点工作流程图,具体工作流程如下:路由节点通电后进行初始化配置并接入网络;路由节点接收数据采集节点发送的门窗等装置的开合信息与温湿度信息;路由节点接收完毕后,将门窗等装置的开合信息与温湿度信息传输至空调等电器的控制***中。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种无线节能***,其特征在于,包括数据采集节点、路由节点和协调器节点,所述数据采集节点和路由节点连接协调器节点构建的共同网络;
所述数据采集节点包括均与第一电源模块和第一控制器连接的开合检测模块、温湿度检测模块、显示模块,所述第一电源模块与第一控制器连接;所述数据采集节点还包括磁铁,所述磁铁安装于能够移动的装置上;
所述路由节点包括第二控制器,与所述第二控制器相连的第二电源模块;所述路由节点与电器控制***连接;
所述协调器节点包括第三控制器,与所述第三控制器相连的第三电源模块。
2.根据权利要求1所述的一种无线节能***,其特征在于,所述开合检测模块包括干簧管,所述干簧管中的簧片接近磁铁时被磁化,将装置开合信息转换为电平信号,所述开合检测模块对应打开或闭合两种状态。
3.根据权利要求1所述的一种无线节能***,其特征在于,所述磁铁为磁性可调的磁铁,利用旋钮调节磁铁磁极之间的间隙,调节磁极产生的磁场强度分布,进而实现干簧管与磁铁之间被磁化距离调节;所述开合检测模块可通过磁体旋钮设定干簧管与磁铁之间的磁化距离临界值,实现打开状态和闭合状态临界距离的调节。
4.根据权利要求1所述的一种无线节能***,其特征在于,所述第一电源模块与温湿度检测模块连接,通过REG1117芯片进行降压后与第一控制器、显示模块连接;所述第二电源模块采用3.3V可充电锂电池为第二主控制器供电,所述第三电源模块采用3.3V可充电锂电池为第三主控制器供电。
5.根据权利要求1所述的一种无线节能***,其特征在于,所述第一控制器、第二控制器、第三控制器均采用基于无线传感技术的CC2530芯片。
6.根据权利要求1所述的一种无线节能***,其特征在于,所述第一主控制器内置连接的时钟芯片和无线通信模块。
7.根据权利要求1所述的一种无线节能***,其特征在于,所述第二控制器与电器控制***之间采用串口方式连接。
8.根据权利要求1所述的一种无线节能***,其特征在于,所述数据采集节点和路由节点安装于多个场所内,路由节点识别数据采集节点位置信息并过滤其他场所数据采集节点的信息。
9.一种无线节能方法,其特征在于,包括如下步骤:
协调器节点通电后进行初始化配置,构建共同网络;
数据采集节点通电后进行初始化配置并接入共同网络,进行装置开合状态的检测、数据传输,温湿度数据的采集、显示和传输;
路由节点通电后进行初始化配置并接入共同网络,接收数据采集节点的采集信息,传输数据至电器控制***。
10.根据权利要求9所述的一种无线节能方法,其特征在于,所述数据采集节点进行装置开合状态的检测、数据传输,温湿度数据的采集、显示和传输,包括如下步骤:
数据采集节点通电后进行初始化配置并接入共同网络,检测装置的开合状态;
当检测到装置状态为打开时,数据采集节点进入休眠状态,等待装置的状态发生变化;
当装置状态为闭合或由打开转换为闭合时,数据采集节点每间隔固定时间采集一次温湿度数据,并将数据传输至路由节点;
采集过程结束后,数据采集节点进入休眠状态;
当下一个采集过程到来时,数据采集节点通过中断自动退出休眠过程,再次进行数据采集与数据传输。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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