基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫控系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫控系統(tǒng)和方法，屬于智能控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，智慧家庭的發(fā)展已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)全新的階段，智能家電產(chǎn)品多種多樣。但 是現(xiàn)階段，市面上的主流空調(diào)依舊是普通空調(diào)，只有定頻與變頻之分，只能固定到單一的溫 度，而且每一次溫度的調(diào)節(jié)都需要人為手動(dòng)設(shè)置，無(wú)法達(dá)到智能化。
[0003] 為了解決上述問(wèn)題，人們提出了許多智能控制方法或者系統(tǒng)，如申請(qǐng)?zhí)枮?CN201110332281.7的中國(guó)專利中，提出了用溫度傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫度，利用紅外線探 測(cè)器探測(cè)室內(nèi)人的數(shù)量，從而根據(jù)溫度信息以及人口數(shù)量來(lái)達(dá)到溫度智能控制的系統(tǒng)。雖 然該方法達(dá)到了一定的智能化，但是溫度的設(shè)置都是提前預(yù)設(shè)的，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí) 調(diào)控，用戶體驗(yàn)不夠理想。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210504849. 3的中國(guó)專利提出了一種自適應(yīng)的溫控技術(shù)，通過(guò)溫 度傳感器采集室內(nèi)溫度信息，同時(shí)通過(guò)采集用戶人臉圖像以及用戶操作記錄，利用云服務(wù) 平臺(tái)進(jìn)行特征值提取以及分析，利用與用戶圖譜匹配的設(shè)置對(duì)空調(diào)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到智 能空調(diào)針對(duì)不同用戶、不同場(chǎng)景的更加智能化的服務(wù)。該方法達(dá)到了溫度的自適應(yīng)調(diào)控，有 較好的用戶體驗(yàn)，但是該系統(tǒng)根據(jù)用戶圖譜進(jìn)行分析，并且需要云服務(wù)平臺(tái)參與，系統(tǒng)復(fù)雜 度較高，價(jià)格昂貴，并且無(wú)法與現(xiàn)有的空調(diào)進(jìn)行兼容，需要用戶統(tǒng)一更換空調(diào)；而且只能達(dá) 到單一用戶的良好體驗(yàn)，無(wú)法同時(shí)滿足家庭內(nèi)年齡不同、性別不同的人對(duì)適宜溫度的需求。
[0005] 目前還沒有一種設(shè)備，具有高度的兼容性，在兼容現(xiàn)有家用空調(diào)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多溫 區(qū)、分布式的溫度調(diào)控，以滿足家庭內(nèi)部年齡段不同、性別不同的成員對(duì)最適宜溫度的需 求，即，能夠根據(jù)家庭中不同成員的需求，達(dá)到室內(nèi)智能控制溫度的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)目前智能空調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜度高、兼容性差、用戶體驗(yàn)效果差等問(wèn)題，提出 一種能夠與現(xiàn)有空調(diào)兼容，操作簡(jiǎn)單，并針對(duì)性別不同以及年齡段不同的人的坐姿習(xí)慣以 及對(duì)溫度的需求，對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、區(qū)域化的智能溫控系統(tǒng)。利用 該系統(tǒng)，無(wú)需對(duì)原有空調(diào)進(jìn)行更換，只需在原有空調(diào)出風(fēng)口處安裝溫度及濕度控制部件，并 布置簡(jiǎn)單的傳感器網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)原有空調(diào)的智能控制。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] 一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫控系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)家庭成員對(duì)溫度的需求，將一個(gè)房 間分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的對(duì)溫度的要求可相同亦可不同，通過(guò)采集位于每個(gè)區(qū)域的溫 濕度傳感器的信息，與每個(gè)家庭成員對(duì)當(dāng)前自己所在區(qū)域的溫度需求對(duì)比，做出相應(yīng)的處 理，實(shí)現(xiàn)多區(qū)域的智能控制，所述系統(tǒng)包括以下兩個(gè)部分：分布于室內(nèi)不同位置的多個(gè)溫濕 度傳感器，和安裝于空調(diào)出風(fēng)口的溫度控制部件；其中，溫濕度傳感器用于接收當(dāng)前所處位 置的溫度與濕度，并傳輸?shù)綔囟瓤刂撇考?；溫度控制部件用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以便控制風(fēng) 速、控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速以便控制制冷強(qiáng)度、控制風(fēng)葉的擺動(dòng)角度和風(fēng)葉處于當(dāng)前擺動(dòng)角度 的時(shí)間，所述溫濕度傳感器與溫度控制部件之間通過(guò)通信協(xié)議無(wú)線連接，構(gòu)成一個(gè)小型傳 感器網(wǎng)絡(luò)，采用模糊PID算法來(lái)計(jì)算采集數(shù)據(jù)與初始數(shù)據(jù)的差異，獲得溫度控制部件中要 做的處理。
[0009] 優(yōu)選地，所述溫度控制部件包括如下三個(gè)組成部分：
[0010] 1.接收裝置：用于接收溫濕度傳感器的溫濕度信息和溫控信息，溫控信息是指使 用者向控制部件發(fā)出的使當(dāng)前使用者感覺最為舒適的溫度，與使用空調(diào)遙控器來(lái)調(diào)整普通 空調(diào)的冷風(fēng)溫度以達(dá)到適宜溫度相類似；
[0011] 2.計(jì)算裝置：根據(jù)溫控系統(tǒng)處于初始狀態(tài)的溫控?cái)?shù)據(jù)以及接收到的溫控信息，計(jì) 算當(dāng)前空調(diào)需要調(diào)整的電機(jī)與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)葉的擺動(dòng)角度與風(fēng)葉的擺動(dòng)時(shí)間；
[0012] 3.傳動(dòng)裝置：根據(jù)計(jì)算裝置得到的數(shù)據(jù)，調(diào)整電機(jī)與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，風(fēng)葉的擺動(dòng) 角度和擺動(dòng)時(shí)間，使空調(diào)吹出的冷風(fēng)達(dá)到預(yù)設(shè)要求。
[0013] 優(yōu)選地，所述溫濕度傳感器均采用電池供電；
[0014] 優(yōu)選地，溫度控制部件中的傳動(dòng)裝置安裝在原有空調(diào)的出風(fēng)口，控制電機(jī)與壓縮 機(jī)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)葉的擺動(dòng)角度與擺動(dòng)時(shí)間，與原有空調(diào)系統(tǒng)完成互聯(lián)兼容；原有風(fēng)葉保持水 平、豎直方向各90度狀態(tài)，風(fēng)葉風(fēng)力為默認(rèn)設(shè)置，風(fēng)擺均勻擺動(dòng)。
[0015] 優(yōu)選地，溫度控制部件中的計(jì)算裝置的初始狀態(tài)默認(rèn)保持上次用戶關(guān)機(jī)狀態(tài)，直 到用戶進(jìn)行新的設(shè)置。
[0016] 優(yōu)選地，整個(gè)系統(tǒng)自組網(wǎng)、自愈合，系統(tǒng)可以隨時(shí)更新溫濕度傳感器數(shù)目，不影響 系統(tǒng)正常工作。
[0017] 優(yōu)選地，所述模糊PID算法的任務(wù)包括：
[0018] 根據(jù)室內(nèi)多溫區(qū)的要求，設(shè)計(jì)出不同的溫度控制函數(shù)；
[0019] 根據(jù)輸入量，通過(guò)模糊PID控制器設(shè)定的模糊推理，得出PID參數(shù)；
[0020] 利用其得到的PID參數(shù)和輸入量，計(jì)算出輸出量，將指令發(fā)送給傳動(dòng)裝置，調(diào)節(jié)電 機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)葉擺向。
[0021] 優(yōu)選地，所述模糊PID算法包括：
[0022] 數(shù)字表示形式的輸入量轉(zhuǎn)化為通常語(yǔ)言值表示的某一限定碼的序數(shù)，每一個(gè)限定 碼表示論域內(nèi)的一個(gè)模糊子集，并由其隸屬度函數(shù)來(lái)定義。
[0023] 優(yōu)選地，所述模糊PID算法包括：
[0024] 根據(jù)不同區(qū)域選擇不同的模糊化函數(shù)并制定不同的模糊控制規(guī)則。
[0025] 一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫控方法，首先將多個(gè)溫濕度傳感器安裝在室內(nèi)不同位 置，將一個(gè)溫度控制部件安裝在空調(diào)出風(fēng)口處，所述溫濕度傳感器和溫度控制部件之間通 過(guò)Zigbee技術(shù)連接，構(gòu)成一個(gè)小型傳感器網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，該方法還包括如下步驟：
[0026] a:系統(tǒng)上電，傳感器網(wǎng)絡(luò)完成組網(wǎng)過(guò)程，與溫度控制部件完成連接；
[0027] b:根據(jù)室內(nèi)設(shè)施擺放情況以及家庭老人、兒童、女性的常坐位置與坐姿習(xí)慣，對(duì)溫 度控制部件進(jìn)行初始化設(shè)置，讓其了解室內(nèi)結(jié)構(gòu)圖，然后輸入不同家庭成員對(duì)于最適宜溫 濕度的需求，即形成一個(gè)多區(qū)域多要求的溫度需求表，使空調(diào)根據(jù)溫度需求進(jìn)行初始化設(shè) 置；
[0028] c:分布在室內(nèi)不同位置的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫濕度傳感器將其采集的溫濕度信息分別 發(fā)送到溫度控制部件，同時(shí)溫度控制部件接收來(lái)自用戶設(shè)定的指令信息，綜合以上信息，溫 度控制部件實(shí)時(shí)改變電機(jī)與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)葉的擺動(dòng)角度與風(fēng)葉的擺動(dòng)時(shí)間；
[0029] d:當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)溫濕度已達(dá)到所需要求時(shí)，溫度控制部件暫停工作，溫濕度傳感 器仍連續(xù)不斷傳送室內(nèi)溫濕度信息，當(dāng)室內(nèi)溫度變化較大或用戶進(jìn)行重新設(shè)定時(shí)，溫度控 制部件激活以完成設(shè)定信息；
[0030] e:通過(guò)連續(xù)不斷地接收來(lái)自溫濕度傳感器的實(shí)時(shí)信息，溫度控制部件做出相應(yīng)的 實(shí)時(shí)調(diào)整，從而達(dá)到對(duì)溫濕度自適應(yīng)控制。
[0031] 本發(fā)明的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了兼容現(xiàn)有空調(diào)的溫控裝置，可以根據(jù)室內(nèi)不同用戶 的需求，將室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)為多溫區(qū)、模塊化、分布式效果，從而使現(xiàn)有空調(diào)無(wú)需大范圍的更 換，并且更加人性化、智能化的貼近人們生活。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是溫度控制部件安裝圖；
[0033] 圖2是家庭活動(dòng)區(qū)域示意圖；
[0034] 圖3是