基於NB‑IoT網絡的空調器控制方法以及空調器與流程
2023-12-04 00:56:16 2
本發明涉及空氣調節設備技術領域，尤其涉及一種基於nb-iot網絡的空調器控制方法以及一種空調器。
背景技術：
近年來，iot(物聯網)發展迅速，通過傳感器將人們身邊各種物品、服務連接到網際網路上。其中包括一些高速率業務，如視頻類業務等，以及一些低速率業務，如智能查表等。由於低速率業務沒有良好的蜂窩技術提供支持，所以，iot通信技術迅速發展，其中廣域網通信技術的發展尤其明顯，廣域網通信技術根據頻譜是否授權分為非授權和授權兩類，其中授權頻譜下的一個子分類，即窄帶物聯網技術（nb-iot）具有迫切的市場需求，同時也具備良好的通信網絡支撐，因此擁有廣闊的發展前景。
現有技術中公開了利用nb-iot控制空調器的方法，如中國專利申請（申請號201611131700.x）所公開的技術內容，「用戶可以在遠程監控電腦和手機上下達命令，下達的命令通過nb-iot無線通訊網絡傳送到nb-iot模塊，nb-iot模塊將命令經過解析傳至中央處理器，從而實現了空調的遠程控制。」同時還進一步公開了「所述系統中還包括溫度傳感器，溫度傳感器與中央處理器電連接。」因此，在現有技術中，用於檢測空調器控制系統（如控制壓縮機、風機運行的控制系統）輸入參數的傳感器還是和空調器的主處理晶片相連接，並在主處理晶片中對數據進行分析和處理。因此，與傳統的空調器類似，傳感器必須設置在空調殼體附近而且傳感器採樣信號的種類也需要收到限制。而且，如果希望在遠程監控電腦、手機上達到狀態數據的同步，則需要先經過空調器主處理器晶片進行處理，然後再通過nb-iot網絡傳輸至遠程監控電腦和手機上，這一方面增大了系統的數據處理量，另一方面終端處得到的檢測信號明顯滯後，無法利用遠程設備自動根據空調房間的狀態對空調器進行控制。
因此，現有技術中利用nb-iot控制空調器的方法存在數據處理量大且無法利用遠程設備自動根據空調房間的狀態對空調器進行控制的問題。
技術實現要素：
本發明提供一種基於nb-iot網絡的空調器控制方法，旨在解決現有技術nb-iot控制空調器的方法存在數據處理量大且無法利用遠程設備自動根據空調房間的狀態對空調器進行控制的問題。
一種基於nb-iot網絡的空調器控制方法，包括：
賦予每一臺設置有nb-iot模塊的空調器唯一身份標識；
終端和伺服器建立通信；
所述終端識別空調器的所述身份標識，並通過所述伺服器和對應的空調器建立綁定關係，所述伺服器獲取所述終端和空調器之間的綁定關係；
綁定後的終端被配置為對應空調器的唯一主控制終端；
空調器處於上電狀態，空調器中的nb-iot模塊通過基站連入nb-iot網絡；伺服器通過基站連入nb-iot網絡；參數檢測中心通過基站連入nb-iot網絡，其中參數檢測中心用於檢測空調房間狀態數據；
進入觸發狀態，所述參數檢測中心將檢測到的空調房間狀態數據經過nb-iot網絡傳輸至伺服器後由所述伺服器傳輸至主控制終端；所述主控制終端比較空調房間狀態數據和所述主控制終端中預先存儲的設定數據，根據比較結果自動輸出控制指令，所述控制指令通過伺服器經過nb-iot網絡傳輸至所述空調器，以控制所述空調器根據空調房間狀態數據執行所述控制指令對應的動作。
為了克服傳感器設置位置的限制，所述參數檢測中心通過無線網絡連接至少一個傳感器並接收所述傳感器採樣的空調房間狀態數據。
進一步的，所述參數檢測中心通過無線網絡連接多個傳感器並接收多個所述傳感器分別獨立採樣的多個空調房間狀態數據，所述參數檢測中心將檢測到的多個空調房間狀態數據經過nb-iot網絡通過伺服器並行傳輸至所述主控制終端，所述主控制終端分配多個空調房間狀態數據優先級，並按照優先級將接收的多個空調房間狀態數據與存儲的對應的設定數據進行比較；所述主控制終端根據優先級輸出控制指令，以控制所述空調器根據空調房間狀態數據執行所述控制指令的對應動作。
優選的，所述空調房間狀態數據包括空調房間溫度值、空調房間溼度值、空調房間人體感應信號和空調房間空氣品質。
進一步的，所述空調房間狀態數據的優先級由高至低為，空調房間溫度值，空調房間溼度值，空調房間空氣品質和空調房間人體感應信號。
為了實現主控制終端的智能顯示，並且實現伺服器存儲數據的同步，設定定期上報模式，在所述定期上報模式中：
空調器控制晶片輸出空調器狀態信號至空調器中的nb-iot模塊，空調器中的nb-iot模塊在每一個所述模式周期中通過nb-iot網絡上傳一次空調器狀態至伺服器；
空調器控制晶片按照設定的模式周期計算空調器耗電量並將空調器耗電量輸出至空調器中的nb-iot模塊，空調器中的nb-iot模塊將每一個所述模式周期中的耗電量依次通過nb-iot網絡上傳至伺服器；
空調器中的nb-iot模塊在每一個所述模式周期中同步上傳一次nb-iot信號強度至伺服器。
對於變化頻率較高的數據，在定期上報模式中，所述模式周期被均分為多個設定周期；
所述參數檢測中心在每個設定周期結束時，將多個實時空調房間狀態數據經過nb-iot網絡傳輸至所述伺服器，並由所述伺服器將多個空調房間狀態數據傳輸至所述主控制終端；
所述主控制終端首先將接收到的空調房間狀態數據與預先存儲的設定數據比較，如果比較結果符合設定條件，則退出定期上報模式並根據比較結果自動輸出控制指令；
如果比較結果不符合設定條件，則將接收到的空調房間狀態數據與設定閾值比較，如果超出所述設定閾值，則退出定期上報模式；
如果沒有超出設定閾值，則所述主控制終端分別比較連續兩個設定周期中的空調房間狀態數據，如果所述空調房間狀態數據發生變化，則所述主控制終端顯示後一個設定周期中的空調房間狀態數據。
優選的，所述模式周期為30分鐘，所述設定周期為10秒。
優選的，所述參數檢測中心通過藍牙，zigbee或nb-iot網絡檢測所述空調房間狀態數據。
本發明所公開的基於nb-iot網絡的空調器控制方法，可以通過主控制模塊和參數檢測中心的配合實現對唯一綁定的空調器的精確控制，相對於現有技術，優化了指令傳輸路徑，降低了數據處理量，同時還可以使得用戶通過主控制模塊及時的了解到空調器的狀態。
本發明同時還公開一種空調器，採用基於nb-iot網絡的空調器控制方法，所述nb-iot網絡的空調器控制方法包括：
賦予每一臺設置有nb-iot模塊的空調器唯一身份標識；
終端和伺服器建立通信；
所述終端識別空調器的所述身份標識，並通過所述伺服器和對應的空調器建立綁定關係，所述伺服器獲取所述終端和空調器之間的綁定關係；
綁定後的終端被配置為對應空調器的唯一主控制終端；
空調器處於上電狀態，空調器中的nb-iot模塊通過基站連入nb-iot網絡；伺服器通過基站連入nb-iot網絡；參數檢測中心通過基站連入nb-iot網絡，其中參數檢測中心用於檢測空調房間狀態數據；
進入觸發狀態，所述參數檢測中心將檢測到的空調房間狀態數據經過nb-iot網絡傳輸至伺服器後由所述伺服器傳輸至主控制終端；所述主控制終端比較空調房間狀態數據和所述主控制終端中預先存儲的設定數據，根據比較結果自動輸出控制指令，所述控制指令通過伺服器經過nb-iot網絡傳輸至所述空調器，以控制所述空調器根據空調房間狀態數據執行所述控制指令對應的動作。
本發明所提供的空調器具有安全性好且控制效率高的優點。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明所公開的基於nb-iot網絡的空調器控制方法中的網絡架構示意圖；
圖2為本發明所公開的基於nb-iot網絡的空調器控制方法第一種實施例的流程圖；
圖3為本發明所公開的基於nb-iot網絡的空調器控制方法第二種實施例的流程圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明涉及基於nb-iot網絡的空調器的控制方法。在一個實施例中，通過採用這種方法可以根據空調房間的狀態參數，通過主控制終端自動遠程控制空調器的運行。
圖1示出了基於nb-iot網絡的空調器控制方法中的網絡架構示意圖。其中，用於輸出控制指令的終端可以是行動電話、平板電腦、觸摸板、可攜式或臺式計算機、可攜式媒體播放器、可穿戴設備等等。終端本身具有一個獨立的處理器且具有聯網能力，終端的處理器中具有獨立的存儲單元，處理器可以調用存儲單元中的設定數據將其與輸入埠輸入的數據比較並生成比較結果。終端優選設置有一個顯示單元，可以顯示空調房間狀態數據。
本實施例中所指的空調器中設置有nb-iot模塊，nb-iot模塊在上電狀態下會自動根據設定的算法通過基站連入nb-iot網絡。nb-iot模塊可以選用現有技術中所開發的集成nb-iot模塊，故連入nb-iot網絡的設定算法不是本發明的保護重點，在此不再贅述。在本實施例中，每一臺設置有nb-iot模塊的空調器均被賦予唯一身份標識。終端通過識別空調器的唯一身份標識識別對應的空調器。終端識別出空調器後和對應的空調器建立匹配關係。例如，終端可以通過短距離數據交換或者區域網得到空調器的唯一身份標識，如設備的物理地址，還可以通過掃描二維碼的形式識別空調器的唯一身份標識。同時，每一臺設置有nb-iot模塊的空調器均在伺服器中進行註冊。終端和空調器建立匹配關係的具體過程優選為，首先終端被配置為開放模式，即未被任意一臺設置有nb-iot模塊的空調器綁定，處於開放模式的終端和伺服器建立通信並保持通信狀態。終端嘗試識別一臺空調器的身份標識。終端將採集到的空調器身份標識上傳至伺服器，並與伺服器中註冊的空調器身份標識進行匹配。如果匹配成功，則判定為識別成功。識別成功後，伺服器將終端本身的信息和識別成功的設置有nb-iot模塊的空調器的唯一身份標識關聯，建立二者之間的唯一綁定關係，伺服器開放終端的控制權限，終端被配置為對應空調器的唯一主控制終端。在伺服器一端，優選設置有權限資料庫，存儲終端和空調器的綁定關係。在上述採用二維碼作為唯一身份標識的綁定過程中，空調器本身處於非上電狀態，從而在不影響空調器運行的狀態下完成整個綁定的過程。
終端優選通過行動應用程式和伺服器建立通信，該種應用程式優選為根據不同系統平臺和不同終端進行開發，並可以在多種系統平臺下運行。配置為開放模式的終端的身份驗證在首次綁定之前進行。優選的，在首次綁定之前，伺服器首先通過特定的通信協議，如mqtt協議等，通過應用程式收到終端發出的開戶請求，伺服器響應終端的所述開戶請求，判定終端輸入的帳號密碼是否符合開戶條件，若符合，則完成終端的身份驗證。進一步的，如果完成身份驗證且處於開放狀態的終端和一臺空調器匹配成功，則伺服器分配主控制令牌至該終端，建立終端、終端身份、空調器和主控制令牌的一一對應關係。伺服器使用主控制令牌來執行主控制終端的各項驗證。主控制令牌中即包含對終端控制權限的授權信息，標識該終端為該空調器的唯一主控制終端。伺服器還可以使用如otp(onetimepassword)等其它通信模式來執行主控制終端的各項驗證。
空調器電源通電，空調器處於上電狀態，空調器中的nb-iot模塊自動通過基站連入nb-iot網絡，伺服器也通過基站連入nb-iot網絡作為整個網絡架構的垂直業務中心。在本發明中，還設置有一個參數檢測中心，其中也設置有nb-iot模塊，參數檢測中心用於檢測空調房間狀態數據。參數檢測中心一方面是整個nb-iot網絡中的一個節點。另一方面，參數檢測中心也是無線傳感器的檢測數據的數據中樞。空調房間內的至少一個傳感器，優選為多個無線傳感器分別和參數檢測中心無線通信。無線通信的方式可以是藍牙，zigbee，甚至是nb-iot網絡，如果採用nb-iot網絡接收傳感器的信號，則需要在每一個無線傳感器中均設置一個nb-iot模塊。採用無線傳輸的方式，無線傳感器無需和空調器的控制晶片有線連接，因此可以布設在空調房間中的理想位置。同時也無需增加空調器控制晶片的數據處理量。參數檢測中心同樣也通過基站連入nb-iot網絡。在上述綁定匹配過程均完成且空調器處於上電條件下，空調器進入觸發狀態。
進入觸發狀態後，所述參數檢測中心將檢測到的空調房間狀態數據經過nb-iot網絡傳輸至伺服器後由所述伺服器傳輸至所述主控制終端。優選的，多路房間狀態數據通過多路輸入埠輸入所述主控制終端的處理器。所述主控制終端的處理器調用存儲單元中存儲的設定數據，比較輸入的空調房間狀態數據和所述主控制終端中預先存儲的設定數據，根據比較結果自動輸出控制指令，所述控制指令通過伺服器經過nb-iot網絡傳輸至所述空調器，以控制所述空調器根據空調房間狀態數據執行所述控制指令對應的動作。如實時房間溫度高於設定數據25℃，則自動輸出開機指令，控制空調器開機。
通過上述實施方式所具體介紹的空調器控制方法，伺服器直接獲得空調房間的實時狀態參數並輸出至主控制終端，主控制終端接收到實時狀態參數後，可以直接和設定值進行對比並自動生成控制信號控制空調器動作，無需等待空調器一端的參數反饋，在空調器控制晶片一端，僅需要根據控制指令動作，而無需對狀態參數進行判定，降低了整機的數據處理量。
除了採用物理地址作為空調器的唯一身份標識外，nb-iot模塊中設置有sim卡，可以根據sim卡的身份信息生成唯一身份標識。在生成nb-iot模塊的身份標識時，優選為在出廠時根據sim卡的身份信息經過離散算法生成二維碼，並將二維碼設置在空調器的機身上。帶有攝像頭的終端即可以通過掃描二維碼的方式採樣二維碼，並識別空調器的身份標識。採用二維碼作為身份標識可以進一步提高設備的安全性，降低網絡安全風險。
影響空調房間環境的因素很多，因此，當參數檢測中心通過無線網絡連接多個傳感器並接收多個傳感器分別獨立採樣的多個空調房間狀態數據後，參數檢測中心將檢測到的多個空調房間狀態數據經過nb-iot網絡並行傳輸至所述主控制終端。為了進一步優化控制流程，提高控制指令的生成效率，降低數據的處理量，主控制終端分配多個空調房間狀態數據優先級，並按照優先級將接收的多個空調房間狀態數據與存儲的對應設定數據進行比較。所述主控制終端根據優先級輸出控制指令，以控制所述空調器根據空調房間狀態數據執行所述控制指令的對應動作。優選的，空調房間狀態數據包括空調房間溫度值，空調房間溼度值，空調房間人體感應信號和空調房間空氣品質，參數檢測中心將檢測到的上述四個數據並行傳輸至所述主控制終端。主控制終端分配上述四個數據優先級，優選由高到低為，空調房間溫度值，空調房間溼度值、空調房間空氣品質和空調房間人體感應信號。舉例來說，夏季如果空調房間溫度高於設定數據，比如大於25℃，則由於空調房間溫度值的優先級最高，主控制終端自動輸出控制信號控制空調器開機，主控制終端不再判定溼度、空氣品質和人體感應信號。如果空調房間溫度低於設定數據，則判定空調房間溼度值和設定數據的關係，如果空調房間溼度高於設定數據，則由於空調房間溼度值的優先級為僅次於空調房間溼度值，主控制終端自動輸出控制信號控制空調器開機，主控制終端不再判定空氣品質和人體感應信號。如果空調房間的溫度和溼度均低於設定數據，則判定空調房間空氣品質和設定數據的關係，如果空調房間空氣品質低於設定數據，主控制終端自動輸出控制信號控制空調器開機，主控制終端不再判定人體感應信號。如果空調房間的溫度、溼度均低於設定數據，且空調房間空氣品質優於設定數據，則判定空調房間是否有人，如果沒有人，則主控制終端控制空調器停機。其中，溫度、溼度分別通過溫度傳感器和溼度傳感器檢測，空氣品質通過pm2.5,甲醛氣體傳感器、voc傳感器、二氧化碳傳感器的其中之一或者其中若干個的組合進行檢測。人體感應信號通過紅外傳感器進行檢測。參數檢測中心接收的傳感器檢測信號不限於以上四個，還可以根據實際需要設置如雷達、溫冷感等其它傳感器，並調整優先級和設定數據，以使得主控制終端智能化的生成控制指令。
由於空調器通過與之綁定的主控制終端智能控制。所以，用戶需要通過主控制終端了解空調器的運行狀態。因此，在本方法中，還設定定期上報模式。在所述定期上報模式中，
空調器控制晶片輸出空調器狀態信號值空調器中的nb-iot模塊，空調器中的nb-iot模塊在每一個所述模式周期中通過nb-iot網絡上傳依次空調器狀態至伺服器。其中空調器狀態為空調器的整機狀態，如制熱、製冷和除溼等。
空調器控制晶片按照設定的模式周期計算空調器耗電量並將空調器耗電量輸出至空調器中的nb-iot模塊，空調器中的nb-iot模塊將每一個所述模式周期中的耗電量依次通過nb-iot網絡上傳至伺服器。
空調器中的nb-iot模塊在每一個所述模式周期中同步上傳一次nb-iot信號強度至伺服器。
由於上述的空調器狀態、耗電量以及nb-iot信號強度對空調器設備運行狀態影響小，且變化頻率相對較低。所以模式周期優選設置為30分鐘。伺服器優選在每一個模式周期的終止時的時間節點判定空調器狀態、耗電量以及nb-iot信號強度是否相對於上一個模式周期終止時的時間節點，或者起始時刻發生變化，如果發生變化，則將上述參數傳輸至所述主控制終端顯示。
而對於其它的參數，尤其是參數檢測中心檢測的參數來說，可能在30分鐘的周期中發生頻繁的變化。因此，在定期上報模式中，模式周期被均分為多個設定周期。優選的設定周期為10秒。
參數檢測中心在每個設定周期結束時，將多個實時空調房間狀態數據經過nb-iot網絡傳輸至所述伺服器，並由所述伺服器將多個空調房間狀態數據傳輸至所述主控制終端。
所述主控制終端首先將接收到的空調房間狀態數據與預先存儲的設定數據比較，如果比較結果符合設定條件，則退出定期上報模式並根據比較結果自動輸出控制指令。
如果比較結果不符合設定條件，則將接收到的空調房間狀態數據與設定閾值比較，如果超出所述設定閾值，則退出定期上報模式。
如果沒有超出設定閾值，則所述主控制終端分別比較連續兩個設定周期中的空調房間狀態數據，如果所述空調房間狀態數據發生變化，則所述主控制終端顯示後一個設定周期中的空調房間狀態數據。
其中，設定閾值不超過設定條件。舉例來說，以溫度值為例，如果設定條件為判定檢測值是否大於25攝氏度，則設定閾值的上限為24攝氏度，當接收到的空調房間狀態數據超出設定閾值時，則可能在很短的時間內，空調器即會在主控制終端輸出的控制指令的作用下改變狀態，因此，在接收到的檢測值高於24攝氏度的條件下，則退出定期上報模式，並可能在下一步的控制中提高上報的頻率。
如果沒有超出設定閾值，則說明接收到的空調房間狀態數據相對比較平穩，因此，主控制終端分別比較連續兩個設定周期中的空調房間數據，只有空調房間狀態數據發生變化時，才更新主控制終端的顯示數據。
在整個定期上報模式中，如果空調器發生故障，則強制退出定期上報模式。
通過上述實施例所公開的基於nb-iot網絡的空調器控制方法，可以通過主控制模塊和參數檢測中心的配合實現對唯一綁定的空調器的精確控制，相對於現有技術，優化了指令傳輸路徑，降低了數據處理量，同時還可以使得用戶通過主控制模塊及時的了解到空調器的狀態，具有安全性好且控制效率高的優點。
本發明同時還公開了一種採用上述基於nb-iot網絡的控制方法的空調器，控制方法具體參見上述實施例的詳細描述和說明書附圖的詳細示例，在此不再贅述，採用上述控制方法的空調器可以達到同樣的技術效果。
最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。