智能家居實訓系統的製作方法
2023-09-21 01:06:40 2
專利名稱：智能家居實訓系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及智能家居領域，特別涉及一種智能家居實訓系統。
背景技術：
樓宇控制類專業教育近年來發展迅速，該專業人才的培養需要相關的實驗實訓裝 置。現有的樓宇控制技術實驗實訓裝置分為兩類，一種是專項實驗臺，如安防設備、消防設 備或者視頻監控中的一種或幾種集成在一個實訓操作臺上，配有專用報警控制器，學生可 以練習設備的檢測與專用報警控制器的信號連接與設置；另一類採用網格板或掛件的形 式，學生可以練習不同標準設備的布線方法，驗證不同功能的實現。智能家居控制作為樓宇控制技術的重要範例，被廣泛應用在樓宇控制課程教學 中，而現有的教學儀器設備對樓宇控制技術的內容多是用標準開關量和模擬量進行模擬。現有樓宇控制(智能家居)實訓系統是將通用設備集中到一塊或幾塊操作面板上 模擬真實系統工作過程，其設備連接方式與實際應用系統連接方式有一定差別，由此帶來 的缺陷有連接方式固定，系統功能擴展不便，系統控制結果演示不夠直觀，實驗方式與演 示功能較單一，實訓內容比較局限，不具有系統設計的訓練內容等等。這一類實訓系統比較 適合高職高專以及相關從業人員進行認識實習和操作實訓，培養現場操作工程師。對於樓控專業本科生，及自動化類樓控方向的本科生來講，上述樓宇控制實訓系 統是不能滿足要求的。因為除了設備認識和接線操作，本科生需要通過實訓培養更多的綜 合能力，如選擇不同樓宇控制器進行控制系統設計、功能定製和軟體實現方面的能力，多 控制器的組合設計能力等。現有的樓宇控制實訓系統重操作、輕設計，不便於擴展定製，難 以滿足這種需求。
實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是提供一種智能家居實訓系統，以解決現有樓宇控 制實訓系統重操作、輕設計，不能擴展應用、實驗方式與演示功能較單一以及實訓內容比較 局限等缺陷。
實用新型內容為此，本實用新型提供的一種智能家居實訓系統，用於控制家居系統，包括供電管理模塊，用於給所述家居系統的家電提供電源；環境控制模塊，用於採集所述家居系統的不同位置的環境參數，然後根據設置的 環境參考參數，控制所述家居系統的影響環境參數的家電的運行；所述環境參數包括光 照度、溫度、溼度和有害氣體濃度；家電控制模塊，用於對所述家居系統的家電的使用狀態進行控制；安全管理模塊，用於對所述家居系統的家居安全信號進行檢測和報警；系統管理與實訓操作模塊，與所述供電管理模塊、環境控制模塊、家電控制模塊和安全管理模塊相連接，用於控制所述供電管理模塊、環境控制模塊、家電控制模塊和安全管 理模塊中的任一或任意組合在實訓狀態和演示狀態之間進行轉換；且在實訓狀態下為操作 者提供信號接口和操作模塊。所述供電管理模塊包括供電控制單元，用於控制太陽能電池單元和/或蓄電池單元給所述家居系統提 供電源，當太陽能供電功率不足時控制太陽能電源和市電進行切換；太陽能電池單元，用於把太陽能轉換為電能；蓄電池單元，用於存儲並管理由太陽能轉換得到的電能。所述供電管理模塊的供電方式包括太陽能電池、蓄電池、市電中的任一種或任意組合。所述環境控制模塊包括採集單元，用於檢測並採集所述家居系統的不同位置的環境參數；環境控制單元，用於根據所述環境參數和設置的理想環境參數，控制所述家居系 統中影響環境參數的家電的運行。所述家電控制模塊包括終端單元，用於和用戶進行人機互動，給家電控制單元發出指令；家電控制單元，用於根據所述終端單元發出的指令對家電進行控制。其中所述終端單元以遙控設備或行動裝置的形式對家電的使用狀態進行控制。所述安全管理模塊包括門禁控制與管理單元，用於所述家居系統的門禁控制。安防報警與監控單元，用於對未經授權闖入所述家居系統的人員進行限制管理， 對家居安全信號進行檢測和報警。其中所述安防報警與監控單元包括玻璃破碎報警單元、煙感報警單元、紅外報警 單元及視頻監控單元中的一種或幾種；所述門禁控制與管理單元包括讀卡器、指紋採集和 可視對講。所述系統管理與實訓操作模塊包括實訓操作單元，用於提供實訓操作功能。當所述智能家居實訓系統的各個模塊處 於實訓狀態時，為實訓操作者提供信號接口和操作界面；系統管理單元，與所述供電控制單元、環境控制單元、家電控制單元以及安全控制 單元相連接，用於控制所述供電控制單元、環境控制單元、家電控制單元、安全控制單元在 實訓狀態和演示狀態之間任意切換。演示狀態是指家居系統中全部傳感器及LED燈，各種家電設備都接入到上述各 模塊相應控制單元，在系統管理單元預裝程序管理下協同工作，全面展示家居系統應具備 的功能及工作過程。實訓狀態是指向參與實訓設計的操作者全部或部分開放傳感器輸入接口，以及 LED燈和各種家電的控制接口，由操作者選擇傳感器、執行器，與自行選定的單片機、PLC等 控制器相連接，完成智能家居實訓系統的設計、連接與調試工作。(三)有益效果上述技術方案具有如下有益效果通過給智能家居實訓系統的各個模塊設置總控制單元和各自的控制單元，使得智能家居實訓系統的各個模塊能夠方便的在實訓狀態和演 示狀態之間切換；且本實訓系統預留多個接口，使得學生可以靈活配置智能家居實訓系統 的接線和功能，給予學生全方位的鍛鍊；另外本實用新型智能家居實訓系統的控制對象為 真實家居設備，演示效果直觀，具有現場感，且成本低廉。
圖1是本實用新型智能家居實訓系統實施例一結構示意圖；圖2是本實用新型智能家居實訓系統實施例二結構示意圖；圖3是圖2中的系統管理與實訓操作模塊結構示意圖。其中，1 供電管理模塊；2 環境控制模塊；3 家電控制模塊；4 安全管理模塊； 5 系統管理與實訓操作模塊；11 供電控制單元；12 太陽能電池單元；13 蓄電池單元； 21 採集單元；22 環境控制單元；31 終端單元；32 家電控制單元；41 門禁控制與管理單 元；42 安防報警與監控單元；51 實訓操作單元；52 系統管理單元。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下 實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。如圖1所示，為本實用新型智能家居實訓系統實施例一結構示意圖，本實施例智 能家居實訓系統用於控制家居系統，其中家居系統為一處居所及其室內傳感器、控制器和 所有家電的統稱。本實用新型包括供電管理模塊1、環境控制模塊2、家電控制模塊3、安 全管理模塊4及系統管理與實訓操作模塊5。其中供電管理模塊1用於給家居系統的家電提供供電電源，可在太陽能和市電之 間切換；環境控制模塊2用於採集家居系統的不同位置的環境參數，然後根據設置的理想 環境參數，控制家居系統中影響環境參數的家電的運行；該環境參數包括室內光照度、溫 度、溼度和有害氣體濃度等；家電控制模塊3用於對家居系統的家用電器的使用狀態進行 控制；安全管理模塊4用於對所述家居系統的家居安全信號進行檢測和報警；系統管理與 實訓操作模塊5與供電管理模塊1、環境控制模塊2、家電控制模塊3和安全管理模塊4相 連接，用於控制供電管理模塊1、環境控制模塊2、家電控制模塊3和安全管理模塊4中的任 一或任意組合在實訓狀態和演示狀態之間進行轉換；還用於當供電管理模塊1、環境控制 模塊2、家電控制模塊3以及安全管理模塊4處於演示狀態時控制這四個模塊協調工作，當 該四個模塊處於實訓狀態時，為實訓操作者提供所需檢測與控制信號接口。其中演示狀態 是指家居系統中全部傳感器，LED燈和各種家電設備都接入到上述各模塊相應控制單元， 即接入供電管理模塊1、環境控制模塊2、家電控制模塊3以及安全管理模塊4的控制單元， 在系統管理單元預裝程序管理下協同工作，全面展示家居系統應具備的功能及工作過程。實訓狀態是指向參與實訓設計的操作者全部或部分開放傳感器輸入接口，以及 LED燈和各種家電設備的控制接口，由操作者選擇傳感器、執行器，與自行選定的單片機、 PLC等控制器相連接，完成智能家居實訓系統的設計、連接與調試工作。如圖2所示，為本實用新型智能家居實訓系統實施例二結構示意圖，本實施例的 智能家居實訓系統的各個模塊都擁有各自的控制單元，本實施例的任何一個控制單元都可以根據實際需要單獨控制家居系統的相應子系統。其中，供電管理模塊1包括供電控制單元11、太陽能電池單元12、蓄電池單元13。 供電管理模塊1體現綠色能源的概念。其中供電控制單元11用於控制太陽能電池單元12，蓄電池單元13，並在太陽能供 電功率不足時實現太陽能供電與市電切換功能；太陽能電池單元12將太陽能轉換為電能， 為室內燈，包括LED冷光源系統，監控設備以及功率小的小家電設備供電。蓄電池單元用於 存儲轉換自太陽能的電能並將其轉化為220V標準電源。本實施例的家居環境控制模塊2包括採集單元21和環境控制單元22、其中採 集單元21包括多個傳感器，布設在家居系統室內，全面檢測家居系統室內不同位置的光照 度、溫度、溼度以及空氣品質參數；環境控制單元22則根據採集到的環境參數和用戶設定 存儲的理想環境參數，控制影響環境參數的家電的運行。影響環境參數的家電包括LED冷 光源照明系統、空調、加溼器、臭氧機和電動窗等。用戶可自行設定期望的理想環境參數， 環境控制單元22根據實際環境參數和理想環境參數的差值大小，控制空調的溫度、工作模 式，加溼器和臭氧機的啟動停止，LED冷光源照明系統照明強度，以及電動窗的調整，保證家 居系統室內的光照度、溫溼度等環境參數使人能感覺到安全舒適。比如採集單元21採集到 的溫度比預先設定的理想溫度值高，則環境控制單元22就會控制與溫度相關的空調、百 葉窗等家電，使得空調的溫度降低，百葉窗的開啟程度根據季節調大或調小。本實施例的環 境控制單元22還可以配備帶觸控螢幕的人機界面LCD，用戶可以方便的通過其觸控螢幕設置理 想環境參數等。以光照度參數為例，用戶可以根據需要選擇照明模式，包括閱讀、休閒、睡眠等不 同模式。採集單元21檢測並採集到家居系統室內的光照度數據後，環境控制單元22根據 該光照度數據自動控制調節百葉窗的啟閉角度以及室內照明強度，以實現光照度控制。還 可以通過設置滿足一些特定的假日或外出需求，如當家居系統室內長時間無人時，定時開 啟家居系統的某些位置的照明等。家電控制模塊3包括終端單元31和家電控制單元32。家電控制單元32根據用 戶發出的指令控制家電的使用狀態，包括家電的啟停，以及部分功能狀態，比如空調的「通 風」 「製冷」 「風力調節」等各種功能狀態；終端單元31可以是一個遙控設備，供用戶在家時 使用；也可以是一個行動裝置，當用戶不在室內時，可通過手機實現對家居系統中各家用電 器進行統一控制。安全管理模塊4包括門禁控制與管理單元41和安防報警與監控單元42。其中 門禁控制與管理單元41由讀卡器、指紋採集器、門禁控制器和可視對講等組成，實現對進 出入家居系統的人員進行限制管理，只有具備相應權限或取得系統管理員認可的人才可以 合法進出家居系統。安防報警與監控單元42包括玻璃破碎報警單元、煙感報警單元、紅外 報警單元及視頻監控單元中的一種或幾種，以及獨立的安防伺服器和控制操作臺。玻璃破 碎報警單元檢測到有玻璃破碎信號時則報警，防止非法進入者由玻璃窗進入；煙感報警單 元檢測火災或其他事件造成的空氣中的煙霧濃度，在煙霧濃度達到一定閾值時發出火災報 警信號；紅外報警單元通過紅外感應方式監視家居系統內人體活動信號，如果在安防報警 與視頻監控單元42設定工作狀態為布防時感應到人體活動信號，則發出非法闖入報警信 號，也可以用於輔助監視家居系統中生活能力障礙人士的情況，等等。當授權用戶通過門禁控制與管理單元41正常進入家居後，安防報警與視頻監控單元42自動轉換工作模式，屏蔽 紅外報警單元等活動信號報警並停止對家居內部進行視頻監控。安防報警與視頻監控單元 42具有單獨的安防數據伺服器和控制操作臺，能夠使安全管理模塊4脫離家居系統中其它 的模塊而獨立運行。系統管理與實訓操作模塊5用於控制供電管理模塊1、環境控制模塊2、家電控制 模塊3和安全管理模塊4中的任一或任意組合在實訓狀態和演示狀態之間進行轉換；還能 夠提供信號擴展接口和操作界面。本實施例的系統管理與實訓操作模塊5包括實訓操作單 元51和系統管理單元52，其中實訓操作單元51用於提供實訓操作功能，其提供的操作界 面上包括信號輸入區511、工作指示區512、定製實驗接口區513以及演示實驗區514。其 中信號輸入區511設置有多路轉接端子，供電管理模塊1、環境控制模塊2、家電控制模塊 3、安全管理模塊4和系統管理與實訓操作模塊5的信號均從信號輸入區511接入實訓操作 單元51 ；工作指示區512用於動態顯示上述各模塊控制信號的狀態；定製實驗接口區513 包括各種擴展接口，可以根據實際情況和實訓需要接入各種控制器或新增家電設備；演示 實驗區514包括對應於智能家居實訓系統的各個模塊的切換開關，當某個模塊對應的開關 處於閉合狀態時，該模塊處於演示狀態，此時該模塊對應的功能受到系統管理單元52的控 制，為使用者演示完整的智能家居控制系統功能，並顯示各單元的檢測參數、控制參數和控 制邏輯關係。當某個模塊對應的開關處於斷開狀態時，該模塊處於實訓狀態；此時該模塊對 應所有信號輸入輸出接線端子開放，學生可以根據實訓要求和實際情況自由設置各信號與 控制單元的連線方式和接入關係，也可以為各個模塊選擇不同的控制器(如PLC，DDC等)， 取代智能家居實訓系統提供的控制器，完成系統設計，認知不同的控制器帶來的不同的控 制效果。系統管理單元52為智能家居實訓系統的總控制單元，操作控制單元52與供電控 制單元11、環境控制單元22、家電控制單元32以及安全管理單元42相連接，當智能家居實 訓系統的各個模塊處於演示狀態時，操作控制單元52可以控制供電控制單元11、環境控制 單元22、家電控制單元32和安全管理單元協調工作。當智能家居實訓系統的各個模塊處 於實訓狀態時，系統管理單元52可以為供電控制單元11、環境控制單元22、家電控制單元 32和安全管理單元42中的任意一個或多個單元定製信號連接方式和控制邏輯；使得任一 模塊都可以在實訓狀態和演示狀態之間自由轉換。本實用新型的供電管理模塊、環境控制模塊、家電控制模塊、安全管理模塊以及操 作控制模塊之間用乙太網互聯，同時也支持其它數據總線連接到乙太網的連接方式。本實用新型提供的技術方案，通過給智能家居實訓系統的各個模塊設置總控制單 元和各自的控制單元，使得智能家居實訓系統的各個模塊能夠方便的在實訓狀態和演示狀 態之間切換；且預留多個接口，使得學生可以靈活配置智能家居實訓系統的接線和功能，給 予學生全方位的鍛鍊；另外本實用新型智能家居實訓系統的控制對象為真實家居設備，演 示效果直觀，具有現場感，且成本低廉。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改 進和變型也應視為本實用新型的保護範圍。
8
權利要求1.一種智能家居實訓系統，用於控制家居系統，其特徵在於，包括 供電管理模塊，用於給所述家居系統的家電提供電源；環境控制模塊，用於採集所述家居系統的不同位置的環境參數，然後根據設置的環境 參考參數，控制所述家居系統的影響環境參數的家電的運行；家電控制模塊，用於對所述家居系統的家電的使用狀態進行控制； 安全管理模塊，用於對所述家居系統的家居安全信號進行檢測和報警； 系統管理與實訓操作模塊，與所述供電管理模塊、環境控制模塊、家電控制模塊和安全 管理模塊相連接，用於控制所述供電管理模塊、環境控制模塊、家電控制模塊和安全管理模 塊中的任一或任意組合在實訓狀態和演示狀態之間進行轉換；且在實訓狀態下為操作者提 供信號接口和操作模塊。
2.如權利要求1所述的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述供電管理模塊包括供電控制單元，用於控制太陽能電池單元和/或蓄電池單元給所述家居系統提供電 源，當太陽能供電功率不足時控制太陽能電源與市電進行切換； 太陽能電池單元，用於將太陽能轉換為電能； 蓄電池單元，用於存儲並管理由太陽能轉換得到的電能。
3.如權利要求2所述的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述供電管理模塊的供電方 式包括太陽能電池、蓄電池、市電的任一種或任意組合。
4.如權利要求1所述的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述環境控制模塊包括 採集單元，用於檢測並採集所述家居系統的不同位置的環境參數；環境控制單元，用於根據所述環境參數和設置的理想環境參數，控制所述家居系統中 影響環境參數的家電的運行。
5.如權利要求1所述的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述家電控制模塊包括 終端單元，用於和用戶進行人機互動，給家電控制單元發出指令；家電控制單元，用於根據終端單元發出的指令對家電進行控制。
6.如權利要求5所述的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述終端單元以遙控設備或 行動裝置的形式對家電的使用狀態進行控制。
7.如權利要求1所述的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述安全管理模塊包括 門禁控制與管理單元，用於所述家居系統的門禁控制；安防報警與監控單元，用於對未經授權闖入所述家居系統的人員進行限制管理，對家 居安全信號進行檢測和報警。
8.如權利要求7所述的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述安防報警與監控單元包 括玻璃破碎報警單元、煙感報警單元、紅外報警單元及視頻監控單元中的一種或幾種；所述 門禁控制與管理單元包括讀卡器、指紋採集和可視對講。
9.如權利要求1-8所述任一的智能家居實訓系統，其特徵在於，所述系統管理與實訓 操作模塊包括實訓操作單元，用於提供實訓操作功能，當所述智能家居實訓系統的各個模塊處於實 訓狀態時，為實訓操作者提供信號接口和操作界面；系統管理單元，與所述供電控制單元、環境控制單元、家電控制單元以及安全控制單元 相連接，用於控制所述供電控制單元、環境控制單元、家電控制單元、安全控制單元在實訓狀態和演示狀態之間任意切換。
專利摘要本實用新型公開了一種智能家居實訓系統，用於控制家居系統，包括供電管理模塊，用於給所述家居系統的家電提供電源；環境控制模塊，用於採集所述家居系統的不同位置的環境參數，然後根據設置的環境參考參數，控制所述家居系統的影響環境參數的家電的運行；家電控制模塊，用於對所述家居系統的家電的使用狀態進行控制；安全管理模塊，用於對所述家居系統的家居安全信號進行檢測和報警；系統管理與實訓操作模塊，與所述供電管理模塊、環境控制模塊、家電控制模塊和安全管理模塊相連接，用於控制所述供電管理模塊、環境控制模塊、家電控制模塊和安全管理模塊中的任一或任意組合在實訓狀態和演示狀態之間進行轉換。
文檔編號G09B9/00GK201853380SQ20102025195
公開日2011年6月1日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者史運濤, 宋浩, 徐繼寧, 胡敦利 申請人:北方工業大學