一種家庭環境智能控制方法及控制系統與流程

2023-09-10 22:44:31 2

本發明屬於空氣淨化領域，具體涉及一種可進行智能化控制的家庭用空氣淨化系統。

背景技術：

根據《中國智能空氣淨化器專題研究報告》，2014年國內品牌海爾，小米，360等網際網路廠家推出了智能空氣淨化器。根據幾年的數據統計，海爾推出的產品在軟體部分具有海爾雲，u+協議等基礎平臺的優勢，並以此推出了一系列智能家電如智能空氣系列；小米推出的產品經過1代，2代的改良，在智能方面體現出具有自動模式，開關模式，並一直降低噪音，降低能耗。但現有的幾款空氣淨化器，其智能化還局限於人為的遠程控制，或者預約控制，還未能做到依據用戶的狀態自動地進行淨化功能。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種能夠根據用戶狀態進行智能控制的空氣淨化裝置。

為了達到上述目的，本發明提供了一種家庭環境智能控制方法，採用智能化控制，包括以下步驟：

（1）預設：預設空氣汙染閾值；

（2）用戶狀態判斷：對用戶位置進行實時定位，對用戶速度進行監控，判斷用戶狀態和離家距離；

（3）智能控制：實時監控室內空氣品質，根據用戶狀態進行淨化器開啟控制：用戶在家時，當空氣品質超過空氣汙染預設閾值時，開啟淨化器；用戶離家時或空氣品質未達到空氣汙染預設閾值時，關閉淨化器；用戶歸家時，根據當前室內空氣品質判斷淨化空氣所需時間，結合用戶的離家距離和速度計算歸家所需時間，綜合淨化空氣所需時間和用戶歸家所需時間，判斷淨化器開啟時間，使用戶歸家時室內為淨化的空氣。

其中，用戶歸家所需時間的計算方法為：對用戶位置進行實時定位並儲存近期用戶行動軌跡，根據用戶實時位置和行動軌跡判斷離家實際距離，結合用戶短時間內的行走距離判斷用戶實時行走速度，從而計算用戶歸家所需時間。

本發明家庭環境智能控制方法包括可選擇切換的手動控制、全淨化控制和上述智能化控制；當採用手動控制時，實時監控室內空氣品質並發送至用戶，由用戶發送淨化指令，控制淨化器工作；當採用全淨化控制時，將實時控制質量與預設空氣汙染閾值進行對比，超過閾值時開啟淨化器，否則關閉淨化器。

室內實時空氣品質數據依次通過wi-fi模塊、網際網路傳輸至伺服器，通過伺服器傳輸至用戶終端；用戶位置通過設置在用戶終端內的gps模塊傳輸至伺服器；用戶指令通過用戶終端經伺服器發送至淨化器。

上述空氣汙染閾值設置採用pm2.5濃度值，閾值設置為40-50微克/立方米；室內實時控制質量數據通過雷射pm2.5小體積空氣品質檢測傳感器採集。

本發明還提供了一種家庭環境智能控制系統，包括空氣淨化器、空氣品質檢測器、單片機、wi-fi模塊、伺服器、用戶終端；單片機分別與空氣淨化器、空氣品質檢測器、wi-fi模塊相連；wi-fi模塊與伺服器通訊相連；伺服器與用戶終端通訊相連；用戶終端上設有gps模塊。

其中，用戶終端為多個，分別與伺服器通訊相連；用戶終端採用智慧型手機。

單片機通過繼電器與空氣淨化器相連。

上述控制系統還包括顯示屏；顯示屏與單片機相連；空氣品質檢測器包括pm2.5檢測模塊、溫度傳感器和溼度傳感器；pm2.5檢測模塊、溫度傳感器和溼度傳感器分別與單片機相連。

pm2.5檢測模塊採用雷射pm2.5小體積空氣品質檢測傳感器；單片機採用stc89c52rc；空氣淨化器採用等離子帶集成片空氣淨化器。

本發明相比現有技術具有以下優點：

1、本發明能夠根據使用者的習慣進行「記憶」，能根據使用者的位置及狀態進行判斷，能夠根據用戶的實際狀態來智能轉換工作模式，更加符合智能化的要求：當用戶離家後，本產品可以檢測到該事件並能夠自動關閉電源，節省能源。並可以通過gps模塊監控用戶的實時位置並存儲生成用戶近期主要的回家路線。當檢測到用戶準備回家後，能夠根據用戶近期的行動軌跡預計用戶從出發地到家的時間，並結合此刻室內的pm2.5濃度大小，智能選擇合適的工作時間，使用戶到家後可以呼吸到最佳的空氣，同時也可以最大程度地節省能源的消耗。

2、採用本發明控制方法，能達到的以下功能：（a）淨化器能根據室內實時情況自動關閉或開啟電源，用戶可以使用微信小程序或app軟體進行遠程控制，在達到淨化效果的同時能夠最大程度的節省能源；（b）分析用戶的實時狀態，能夠通過gps定位計算出用戶回家的時間，依據家中汙染物濃度程度，提前開啟淨化功能，使用戶回到室內立馬能享受到淨化後的空氣，而不必等待淨化的過程。

3、室內空氣品質能夠通過顯示屏進行實時顯示，更加直觀；同時空氣品質數據能夠通過淨化器內置的wi-fi模塊經網際網路傳輸至伺服器，再由用戶終端接收，方便用戶對室內控制質量進行遠程監控。

4、本發明能夠進行手動控制、全淨化控制和智能化控制的多種模式切換，方便不同的用戶進行個性化選擇使用。且智能化控制既能夠使用戶時刻享受到淨化後的空氣，完成其淨化功能，又能夠最大效率的省電節能。

附圖說明

圖1為本發明家庭環境智能控制系統的結構示意圖；

圖2為本發明家庭環境智能控制系統的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

如圖1所示，本發明家庭環境智能控制系統包括電源、單片機、顯示屏、空氣淨化器、空氣品質檢測器、wi-fi模塊、伺服器和用戶終端。電源為整個電路提供電力。單片機採用stc89c52rc晶片，通過繼電器控制負離子空氣淨化器的開關（參見圖2）。空氣品質檢測器包括雷射pm2.5小體積空氣品質檢測傳感器、溫度傳感器和溼度傳感器，將採集到的pm2.5濃度、溼度和溫度發送至單片機，然後由通過串口相連的顯示屏進行當前空氣品質數據顯示。單片機通過wi-fi模塊經網際網路將空氣品質數據傳輸至伺服器。串口wi-fi模塊，屬於物聯網傳輸層，功能是將串口或ttl電平轉為符合wifi無線網絡通信標準的嵌入式模塊，內置無線網絡協ieee802.11b.g.n協議棧以及tcp/ip協議棧。本空氣淨化器嵌入wi-fi模塊後可以直接利用wifi聯入網際網路，實現將實測數據導入到伺服器。本模塊支持多種無線網絡加密方式，能充分保證用戶數據的安全：包括wep64/wep128/tkip/ccmp(aes)wep/wpa-psk/wpa2-psk等加密模式。同時wi-fi模塊接收控制指令，傳輸至單片機進行空氣淨化器的開啟控制。用戶終端可為多個，根據該戶實際居住人口進行設定。用戶終端採用智慧型手機，通過內置的gps定位模塊進行該手機用戶的實時定位，將位置信息經伺服器發送給單片機，進行用戶狀態判斷。同時用戶終端可通過app軟體或微信小程序，連接到伺服器的api接口，獲得後臺室內實時的空氣品質數據，進行顯示，同時還可以通過app軟體或微信小程序進行該控制系統控制模式選擇和參數設定，並可直接發送空氣淨化器開啟指令。

本發明家庭環境智能控制方法包括以下功能：

（1）通過用戶終端進行系統參數設定：預設pm2.5濃度範圍u0-u1（該範圍可根據用戶需求進行設定，如40-50微克/立方米）。

（2）通過用戶終端選擇系統控制模式：全淨化模式、手動模式和智能化模式。

（3）全淨化模式下，通過空氣品質檢測器實時進行空氣品質數據採集，當pm2.5濃度超過u1時，單片機控制開啟空氣淨化器；當pm2.5濃度小於u0時，單片機控制關閉空氣淨化器。

（4）手動模式下，由用戶通過用戶終端發送空氣淨化器的開啟、關閉指令。

（5）智能化模式下，根據用戶的實時位置（gps模塊定位）和短時間內位置變化判斷用戶狀態：離家、歸家或在家。當有一個用戶在家時，轉入全淨化模式。當所有用戶離家時，關閉空氣淨化器。當用戶歸家時：根據實時空氣品質數據，判斷淨化空氣所需時間t0；根據用戶實時位置和行動軌跡（該行動軌跡根據近期內（如一周內）用戶的全天各時刻的位置存儲所生成）判斷離家實際距離，結合用戶短時間內的行走距離判斷用戶實時行走速度，從而計算用戶歸家所需時間，當只要有一個用戶所需時間達到t0（也可預設為t0+10min）時，開啟空氣淨化器，當實時pm2.5濃度小於u0時，關閉空氣淨化器，當實時pm2.5濃度超過u1時，繼續開啟空氣淨化器，這樣用戶到家後可以呼吸到最佳的空氣，同時也可以最大程度的節省能源消耗。