基于室內(nèi)環(huán)境因素的暖氣設(shè)備自動控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于室內(nèi)環(huán)境因素的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，包括：供熱量調(diào)節(jié)裝置；環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)、信號處理和控制系統(tǒng)和電源。該環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)包括攝像頭、壓力傳感器和聲音傳感器。該信號處理和控制系統(tǒng)包括信號處理子系統(tǒng)和控制器，信號處理子系統(tǒng)接收和處理來自所述環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)的信號，然后將處理后的信息發(fā)送給所述控制器，控制器對供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送指令以調(diào)節(jié)所述暖氣設(shè)備的供熱量，從而實現(xiàn)對于暖氣設(shè)備的溫度的自動調(diào)節(jié)。
【專利說明】基于室內(nèi)環(huán)境因素的暖氣設(shè)備自動控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能溫度控制系統(tǒng)，更具體而言涉及用于取暖設(shè)備的基于室內(nèi)環(huán)境因素的自動控溫裝置。此外，本發(fā)明的自控控溫裝置還具有報警和防盜功能。
【背景技術(shù)】
[0002]在天氣寒冷的地方或者在寒冷的時候，需要采用取暖設(shè)備來調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。常見取暖設(shè)備一般分為集中供熱式暖氣設(shè)備和獨立供暖式暖氣設(shè)備。
[0003]例如在公共場所常見的暖氣設(shè)備是以水作為供暖介質(zhì)的暖氣設(shè)備，這些暖氣設(shè)備與供熱鍋爐連接，供熱鍋爐通過管道將熱量以水為介質(zhì)進行傳輸。但是，在目前的學(xué)校，公司等辦公區(qū)，以及家庭內(nèi)，屋內(nèi)的暖氣設(shè)備存在大量的能源浪費。例如在對辦公區(qū)域供熱時，有些辦公室或者教室有人，而有些辦公室或者教室沒人，目前對于沒有人的房間，仍然進行著持續(xù)的供暖。對于一個辦公室或者教室而言，在使用過程中，也會存在沒有人的情況發(fā)生，但目前對于沒有人的房間仍然是持續(xù)供暖的。上述這些情況對于熱能是極大的浪費。在一些居住場所，例如學(xué)生宿舍、家庭住宅也同樣存在上述沒人的情況下仍然持續(xù)供暖的情況。對于采取自供暖的房間內(nèi)，也同樣存在以上的能源浪費的情況。
[0004]由此可見，目前的供暖系統(tǒng)缺乏有效的動態(tài)管理機制，這與我國大力倡導(dǎo)的建設(shè)資源節(jié)約型社會是背道而馳的。此外，在同一供熱系統(tǒng)中往往存在不同的用戶，每一個人對于溫度的要求都不一樣，供熱系統(tǒng)缺乏靈活的控制手段，造成了資源的大量浪費。
[0005]此外，在一些安裝暖氣的場所，例如辦公場所、學(xué)?；蚓用褡≌瑑?nèi)，有時會發(fā)生盜竊的事情，這是由于室內(nèi)缺乏有效的安全保護措施，造成了室內(nèi)財產(chǎn)的大量丟失，給人們帶來了很大的麻煩。
[0006]綜上所述，急需一種用于室內(nèi)安裝暖氣設(shè)備的自動控溫裝置，該自動控溫裝置不僅能夠安全、快捷和智能化地控制室內(nèi)溫度，而且該裝置具有報警功能，這對于控制室內(nèi)的溫度、保護室內(nèi)的財產(chǎn)起到了很好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于室內(nèi)環(huán)境因素的暖氣設(shè)備自動控溫裝置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種基于室內(nèi)環(huán)境因素的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，該控溫裝置包括:安裝在暖氣設(shè)備上的供熱量調(diào)節(jié)裝置；環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)，該環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)包括攝像頭、壓力傳感器和聲音傳感器；信號處理和控制系統(tǒng)，該信號處理和控制系統(tǒng)包括信號處理子系統(tǒng)和控制器，該信號處理子系統(tǒng)接收和處理來自所述環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)的信號，然后將處理后的信息發(fā)送給所述控制器，所述控制器對所述供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送指令以調(diào)節(jié)所述暖氣設(shè)備的供熱量；以及電源。在所述控溫裝置中，該信號處理子系統(tǒng)還包括圖像處理裝置，該圖像處理裝置連接至所述攝像頭，該圖像處理裝置對攝像頭所拍攝的影像進行處理，從而判斷室內(nèi)是否有人，圖像處理裝置將所獲得的室內(nèi)有人或者無人的狀態(tài)信息發(fā)送給控制器；所述壓力傳感器安裝在房間的出入門附近，該壓力傳感器檢測出入門附近的壓力變化，并且將檢測到的壓力變化信號發(fā)送至所述信號處理子系統(tǒng)；該聲音傳感器將檢測到的聲音信息發(fā)送至所述信號處理子系統(tǒng)。所述信號處理子系統(tǒng)根據(jù)來自所述圖像處理裝置、所述壓力傳感器和所述聲音傳感器的信號來判斷室內(nèi)是否有人，并將上述判斷結(jié)果發(fā)送至所述控制器。當(dāng)有人時所述控制器則對所述供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)出增大供熱量的指令，當(dāng)信號處理子系統(tǒng)判定室內(nèi)無人時，所述控制器則對所述熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)出減小供熱量的指令，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)來自控制器的指令來調(diào)節(jié)供熱量，從而實現(xiàn)對于暖氣設(shè)備的溫度的自動調(diào)節(jié)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在所述暖氣設(shè)備自動控溫裝置中，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置可以是安裝在暖氣設(shè)備的供熱管上的流量調(diào)節(jié)器。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在所述暖氣設(shè)備自動控溫裝置中，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置可以是安裝在暖氣設(shè)備的熱源發(fā)生器上的功率調(diào)節(jié)裝置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在本發(fā)明的是一個實施方式中，所述電源包括光儲能電源，所述流量調(diào)節(jié)裝置包括安裝在暖氣設(shè)備的供熱管上的流量閥和驅(qū)動流量閥的步進馬達，在對室內(nèi)是否有人做出判定后，控制器根據(jù)判定結(jié)果來發(fā)送控制信號至所述步進馬達，所述控制器通過輸出端信號的變化來改變步進馬達的轉(zhuǎn)速和方向，進而控制所述流量閥的開閉狀態(tài)和開啟程度，從而控制供熱介質(zhì)的流量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在本發(fā)明的暖氣設(shè)備自動控溫裝置的一個實施方式中，所述暖氣設(shè)備是水暖設(shè)備，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置是供水管的水量調(diào)節(jié)閥以及該水量調(diào)節(jié)閥上安裝的步進馬達，所述控制器通過改變步進馬達的輸入電流的大小和方向來改變步進馬達的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度和方向，從而達到控制水量調(diào)節(jié)閥的快慢以及開關(guān)狀態(tài)；水暖設(shè)備的暖氣片和所述控制器之間設(shè)置有測溫裝置，使得控制系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)，通過檢測暖氣溫度的變化來影響控制器的輸入，避免溫度變化幅度過大，使得溫度維持在相對穩(wěn)定的數(shù)值上；所述信號處理和控制系統(tǒng)設(shè)置有顯示裝置，該顯示裝置顯示檢測到的當(dāng)前室內(nèi)的溫度值，所述信號處理和控制系統(tǒng)在室內(nèi)溫度高于或者低于預(yù)定值時通過警報裝置發(fā)出警報。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在本發(fā)明的一個實施方式中，所述暖氣設(shè)備自動控溫裝置還包括自供電裝置，所述自供電裝置包括所述光儲能電源，所述光儲能電源在內(nèi)部具有能量轉(zhuǎn)化模塊，通過該模塊使光能轉(zhuǎn)化成電能，并進行存儲；所述自供電裝置還包括位于所述步進馬達內(nèi)的發(fā)電模塊，所述步進馬達的工作模式分為“發(fā)電”模式和“用電”模式，該步進馬達根據(jù)水流調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)動方向的不同所引起的步進馬達轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)的方向而處于上述的兩種工作模式之一，當(dāng)步進馬達處于“發(fā)電模式”時，水量調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)動通過所述發(fā)電模塊轉(zhuǎn)化成電能并且儲存電能。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在所述暖氣設(shè)備自動控溫裝置中的一個實施方式中，所述控制器是51單片機，并且該51單片機帶有無線通訊模塊；通過所述51單片機輸出的脈沖的變化，進而控制步進馬達一步步旋轉(zhuǎn)從而控制水量調(diào)節(jié)閥的旋轉(zhuǎn)程度；通過無線通訊模塊，用戶可通過配對的遙控器來控制控制器的對所述供熱量調(diào)節(jié)裝置所發(fā)送的指令，從而改變室內(nèi)溫度，并且該無線通訊模塊與其它房間內(nèi)的自動控溫裝置的無線通訊裝置相互通訊，從而實現(xiàn)信息共享和統(tǒng)一控制。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在所述暖氣設(shè)備自動控溫裝置中的一個實施方式中，所述壓力傳感器設(shè)置在房間的入口通道處，所述壓力傳感器檢測人員進入房間所引起的第一壓力變化以及人員離開房間所引起的第二壓力變化，并且將檢測信號發(fā)送給所述信號處理和控制系統(tǒng)；信號處理和控制系統(tǒng)統(tǒng)計壓力傳感器所檢測到的第一壓力變化和第二壓力變化的次數(shù)，當(dāng)?shù)谝粔毫ψ兓拇螖?shù)大于第二壓力變化的次數(shù)時，所述信號處理和控制系統(tǒng)則判定室內(nèi)有人，從而控制器向供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送增大供熱量的指令；當(dāng)?shù)谝粔毫ψ兓螖?shù)等于第二壓力變化的次數(shù)時，所述信號處理和控制系統(tǒng)則判定室內(nèi)無人，所述控制器則向所述熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送減小供熱量的指令。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置中，所述圖像處理設(shè)備還具有人臉辨識模塊，所述人臉識別模塊對攝像頭所拍攝到的人臉圖像進行處理，判斷室內(nèi)的人的面孔是否是預(yù)儲存的用戶面孔，當(dāng)判定為室內(nèi)的人是新面孔時，則驅(qū)動報警裝置
發(fā)出警告信號。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置中，所述顯示裝置具有顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度和/或報警信息的顯示屏，同時所述報警裝置的所述警告信號是圖像信號、光信號、聲音信號、手機短信、電子郵件等信號中的至少一種。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參考附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點將通過本發(fā)明實施方式的如下描述得以闡明，附圖中:
[0019]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示意圖。
[0020]圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的原理圖。
[0021]圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的暖氣設(shè)備自動控溫裝置的一個實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0022]通過參考示范性實施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實施例；可以通過不同形式來對其加以實現(xiàn)。說明書的實質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細節(jié)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，提出了一種基于室內(nèi)環(huán)境因素的暖氣設(shè)備的自動控溫裝置，該自動控溫裝置可以實現(xiàn)對于暖氣設(shè)備的動態(tài)管理，有效避免能源的浪費。下文中，以水作為供熱介質(zhì)來說明本發(fā)明的自動控溫裝置，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于其他供熱介質(zhì)，例如導(dǎo)熱油、蒸汽、高溫水等的流體類供熱介質(zhì)。
[0024]圖1至圖3示出了本發(fā)明的示意圖。圖1概括地出了根據(jù)本發(fā)明的原理圖。圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的原理圖，其中供熱量調(diào)節(jié)裝置是安裝在暖氣設(shè)備的供熱管上的流量調(diào)節(jié)器。
[0025]圖1示出了本發(fā)明的用于暖氣設(shè)備的自動控溫裝置1000。該控溫裝置包括:安裝在暖氣設(shè)備400上的供熱量調(diào)節(jié)裝置300、環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)100、信號處理和控制系統(tǒng)200以及電源900。環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)100包括攝像頭140、壓力傳感器170和聲音傳感器180
坐寸ο
[0026]信號處理和控制系統(tǒng)200包括信號處理子系統(tǒng)和控制器。其中，信號處理子系統(tǒng)接收和處理來自環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)100的信號，然后將處理后的信息發(fā)送給控制器。控制器然后對供熱量調(diào)節(jié)裝置300發(fā)送指令，以調(diào)節(jié)暖氣設(shè)備400的供熱量。
[0027]信號處理子系統(tǒng)還包括圖像處理裝置250 (如圖2所示)，該圖像處理裝置250連接至攝像頭140，對攝像頭140所拍攝的影像進行處理，從而判斷室內(nèi)是否有人。圖像處理裝置將所獲得的室內(nèi)有人或者無人的狀態(tài)信息V發(fā)送給控制器。
[0028]壓力傳感器170安裝在房間的出入門附近，用于檢測出入門附近的壓力變化，并且將檢測到的壓力變化信號P發(fā)送至信號處理子系統(tǒng)。
[0029]聲音傳感器180將檢測到的聲音信號S發(fā)送至信號處理子系統(tǒng)。
[0030]信號處理子系統(tǒng)根據(jù)來自攝像頭140、壓力傳感器170和聲音傳感器180的信號來判斷室內(nèi)是否有人，并將上述判斷結(jié)果發(fā)送至所述控制器。
[0031]當(dāng)信號處理子系統(tǒng)判定室內(nèi)有人時，控制器則對所述供熱量調(diào)節(jié)裝置300發(fā)出增大供熱量的指令；當(dāng)信號處理子系統(tǒng)判定室內(nèi)無人時，控制器則對熱量調(diào)節(jié)裝置300發(fā)出減小供熱量或者關(guān)閉供熱的指令。供熱量調(diào)節(jié)裝置300根據(jù)來自控制器的指令來調(diào)節(jié)供熱量，從而實現(xiàn)對于暖氣設(shè)備400的溫度的自動調(diào)節(jié)，有效避免了能源的浪費。
[0032]在本發(fā)明的一個實施方式中，供熱量調(diào)節(jié)裝置可以是安裝在暖氣設(shè)備的供熱管上的流量調(diào)節(jié)器?？蛇x地，例如對于自供暖的居民供暖設(shè)備，供熱量調(diào)節(jié)裝置也可以是安裝在暖氣設(shè)備的熱源發(fā)生器上的功率調(diào)節(jié)裝置。該功率調(diào)節(jié)器例如可以是對燃氣爐的燃燒功率、電熱率的發(fā)熱功率等進行調(diào)節(jié)的各類調(diào)節(jié)器。
[0033]優(yōu)選地，在暖氣設(shè)備自動控溫裝置中，電源包括光儲能電源901。該光儲能電源可以為控制器以及其他部件提供電力。
[0034]在本發(fā)明的一個實施方式中，流量調(diào)節(jié)裝置300包括安裝在供熱管上的流量閥330和驅(qū)動該流量閥的步進馬達320。在對室內(nèi)是否有人做出判定后，控制器(例如單片機210)根據(jù)判定結(jié)果發(fā)送控制信號至步進馬達320，控制器通過輸出端信號的變化來改變步進馬達320的轉(zhuǎn)速和方向，進而控制流量閥330的開閉狀態(tài)和開啟程度，從而控制供熱介質(zhì)的流量。
[0035]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的暖氣設(shè)備自動控溫裝置可以用于水暖設(shè)備，供熱量調(diào)節(jié)裝置300是安裝在供水管的水量調(diào)節(jié)閥330以及該水量調(diào)節(jié)閥上安裝的步進馬達320?？刂破鳎谠搶嵤┓绞街锌梢允菃纹瑱C210。該單片機210通過改變步進馬達320的輸入電流的大小和方向來改變步進馬達320的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度和方向，從而達到控制水量調(diào)節(jié)閥330的快慢以及開關(guān)狀態(tài)。
[0036]水暖設(shè)備的暖氣片410和控制器之間設(shè)置有測溫裝置110，使得對于溫度的控制系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)，通過檢測暖氣溫度的變化來影響控制器的輸入，避免溫度變化幅度過大，使得溫度維持在相對穩(wěn)定的數(shù)值上；
[0037]控制器上還可以設(shè)置顯示裝置211，該顯示裝置顯示檢測到的當(dāng)前室內(nèi)的溫度值，控制器在室內(nèi)溫度高于或者低于預(yù)定值時通過警報裝置(未示出)發(fā)出警報。
[0038]優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的暖氣設(shè)備自動控溫裝置中，還包括自供電裝置，例如，該自供電裝置包括光儲能電源901，所述光儲能電源在內(nèi)部具有能量轉(zhuǎn)化模塊，通過該模塊使光能轉(zhuǎn)化成電能，并進行存儲。此外，自供電裝置還可以包括位于步進馬達內(nèi)的發(fā)電模塊。在本發(fā)明中，步進馬達的工作模式可以分為“發(fā)電”模式和“用電”模式，步進馬達根據(jù)水流調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)動方向的不同所引起的步進馬達轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)的方向而處于的上述的兩種工作模式之一。當(dāng)步進馬達處于“發(fā)電模式”時，水量調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)動通過發(fā)電模塊轉(zhuǎn)化成電能并且儲存電能。
[0039]在一個實施方式中，控制器可以是51單片機，并且該51單片機帶有無線通訊模塊，例如紅外線、藍牙、Wifi等無線模塊。通過51單片機輸出的脈沖的變化，進而控制步進馬達一步步旋轉(zhuǎn)從而控制水流調(diào)節(jié)閥的旋轉(zhuǎn)程度。通過無線通訊模塊，用戶可通過配對的遙控器來控制控制器對供熱量調(diào)節(jié)裝置所發(fā)送的指令，從而改變室內(nèi)溫度。該無線通訊模塊可以與其它房間內(nèi)的自動控溫裝置的無線通訊裝置相互通訊，從而實現(xiàn)信息共享和統(tǒng)一控制。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的暖氣設(shè)備自動控溫裝置1000還可以通過壓力傳感器170來判斷室內(nèi)是否有人。壓力傳感器170可以設(shè)置在房間的入口通道處，例如布置在通道的地毯上。壓力傳感器可以通過檢測人員進入房間所引起壓力變化。例如，在通道的地毯或者地磚上布置多個壓力傳感器。人員在經(jīng)過通道時，進入到室內(nèi)的人員會先引起室外的壓力傳感器變化，然后才引起室內(nèi)的壓力傳感器變化。將上述人員進入房間所引起的壓力變化標(biāo)記為第一壓力變化。而外出的人員在經(jīng)過通道時，會先引起室內(nèi)的傳感器壓力變化，然后引起室外的壓力變化。將離開房間所引起的壓力變化標(biāo)記為第二壓力變化。
[0041]壓力傳感器將檢測信號發(fā)送給信號處理和控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的信號處理器統(tǒng)計壓力傳感器所檢測到的第一壓力變化和第二壓力變化的次數(shù)。當(dāng)?shù)谝粔毫ψ兓拇螖?shù)大于第二壓力變化的次數(shù)時，則判定室內(nèi)有人，控制器由此向供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送增大供熱量的指令；當(dāng)?shù)谝粔毫ψ兓螖?shù)等于第二壓力變化的次數(shù)時，所述信號處理和控制系統(tǒng)則判定室內(nèi)無人，所述控制器則向所述熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送減小供熱量的指令。
[0042]在其它的實施方式中，壓力傳感器也可以布置在房門上，根據(jù)房門開關(guān)所引起的壓力的變化來判斷室內(nèi)是否有人(下文描述)。
[0043]此外，圖像處理設(shè)備還可以具有人臉辨識模塊。該人臉識別模塊對攝像頭所拍攝到的人臉圖像進行處理，判斷室內(nèi)的人的面孔是否是預(yù)儲存的用戶面孔，當(dāng)判定為室內(nèi)的人是新面孔時，則驅(qū)動報警裝置(未示出)發(fā)出警告信號。
[0044]優(yōu)選地，顯示裝置可以具有顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度和/或報警信息的顯示屏。報警裝置的警告信號可以是圖像信號、光信號、聲音信號、手機短信、電子郵件等信號中的至少一種。
[0045]圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的暖氣設(shè)備自動控溫裝置的一個實施方式的結(jié)構(gòu)圖。下面結(jié)合圖2和圖3來說明一種用于水暖暖氣設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的自動控溫裝置。
[0046]在圖3所示的實施方式中，在水量調(diào)節(jié)閥330的上面連接有步進馬達320，步進馬達320根據(jù)輸入電流的大小和方向來改變自身轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度和方向，從而控制水量調(diào)節(jié)閥的快慢以及開關(guān)狀態(tài)。具體而言，步進馬達320是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的控制元件。在非超載的情況下，馬達的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給馬達加一個脈沖信號，馬達則轉(zhuǎn)過一個步距角，從而達到穩(wěn)定的控制水量調(diào)節(jié)閥330的快慢以及開關(guān)狀態(tài)。
[0047]控制器(51單片機210)由光儲能電源901提供能量，輸入端連接信號處理器260、圖像處理設(shè)備250和測溫裝置110的輸出，通過三者信號的改變影響51單片機210的輸入端。
[0048]光儲能電源901為控制器等提供電能，在光儲能電源901內(nèi)部安裝有太陽能電池，通過吸收光照為自己充電，同時該電源內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)化電路，也可以將步進馬達320傳輸?shù)碾娔艽鎯Α?br> [0049]單片機210的輸入端連接信號處理器260、圖像處理設(shè)備250和測溫裝置110的輸出。通過三者信號的變化影響單片機的輸入端，輸入端在信號發(fā)生變化下改變單片機中的控制電路和時鐘電路的電壓脈沖，進而改變單片機的輸出電路電壓信號。單片機210的輸出端連接步進馬達320。由于控制器采用傳統(tǒng)的51單片機，這使得輸出為脈沖信號，通過輸出端脈沖信號的變化從而改變步進馬達320的轉(zhuǎn)速和方向，
[0050]在控制器的輸入端還連接有攝像頭140，該攝像頭可以通過紅外線捕捉室內(nèi)的人的圖像并且首先將圖像數(shù)字化，然后將輸入信息信號輸入到圖像處理裝置250中的人臉識別系統(tǒng)，輸入信號在人臉識別系統(tǒng)中經(jīng)過人臉捕獲與跟蹤模塊、人臉識別比對模塊、人臉檢索模塊和圖像質(zhì)量檢測模塊的判斷，以判斷室內(nèi)是否有人以及該人是否為陌生人，從而通過控制器決定暖氣設(shè)備處于開通還是關(guān)閉狀態(tài)。
[0051]在控制器輸入端連接有壓力傳感器170和聲音傳感器180。
[0052]當(dāng)門開通或者關(guān)閉時，在壓力傳感器170中的片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力(壓力)使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號，通過電信號的變化情況判斷室內(nèi)的門處于開通或者關(guān)閉的狀態(tài)。壓力傳感器170同時具有計數(shù)功能，根據(jù)所得壓力變化次數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，可以判斷出人是在屋內(nèi)還是在屋外。
[0053]例如，在一個實施方式中，壓力傳感器170具有計數(shù)功能，通過感知室內(nèi)門附近壓力變化的次數(shù)，從而判斷變化次數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，當(dāng)是奇數(shù)時，表示室內(nèi)有人，控制器根據(jù)壓力傳感器的信號進行控制，使得室內(nèi)溫度逐漸升高，當(dāng)是偶數(shù)時，則執(zhí)行相反的操作。
[0054]同時，當(dāng)門開通與關(guān)閉以及人在室內(nèi)走動時，都會發(fā)出聲音，聲音傳感器180通過聲波使話筒內(nèi)的駐極體薄膜振動，導(dǎo)致電容的變化，而產(chǎn)生與之對應(yīng)變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉(zhuǎn)化成0-5V的電壓，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換(數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換)被數(shù)據(jù)采集器接受，并傳送給控制器以變化判斷室內(nèi)是否有人。
[0055]通過上述三種傳感器的信號相互配合，能夠達到控制室內(nèi)暖氣設(shè)備溫度的效果。
[0056]另外，測溫裝置110通過使用溫度傳感器連接于暖氣片410和控制器之間，使得控制系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)。通過檢測暖氣溫度的變化，從而影響溫度傳感器的輸入和輸出，最終影響控制器的輸入，從而避免溫度變化幅度過大，使得溫度維持在相對穩(wěn)定的數(shù)值上。
[0057]在控制器上還可以安裝小液晶顯示器211，其內(nèi)部安裝有喇叭、放大電路和報警電路。該顯示器211顯示當(dāng)前室內(nèi)的溫度值，并且當(dāng)室內(nèi)溫度過高、過低時以及室內(nèi)有陌生人進入時，進行報警。
[0058]步進馬達320同時還具有發(fā)電模塊，在水量調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)動的過程中，分為“發(fā)電”模式和“用電”模式，由步進馬達轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向決定采用哪種模式。在正轉(zhuǎn)的情況下，步進馬達320通過光儲能電源901消耗電能轉(zhuǎn)動，在反轉(zhuǎn)的情況下步進馬達320將自己轉(zhuǎn)動的機械能轉(zhuǎn)化為電能，存儲在光儲能電源901里面，實現(xiàn)循環(huán)利用能量。
[0059]控制器由典型的51單片機組成，并且?guī)в兴{牙功能。通過單片機輸出的脈沖的變化，進而控制步進馬達一步步旋轉(zhuǎn)，以及根據(jù)脈沖信號逐步旋轉(zhuǎn)；應(yīng)用藍牙功能，用戶可通過遙控器控制控制器的輸出信號，以改變室內(nèi)溫度；同時不同室內(nèi)的藍牙擁有共享功能，當(dāng)室內(nèi)沒有人時，藍牙信息相互溝通，起到統(tǒng)一控制效果。
[0060]圖像處理設(shè)備250不僅具有處理圖像的能力，還具有人臉辨識的能力。該圖像處理設(shè)備根據(jù)拍攝的圖像判斷屋內(nèi)是否有人，更重要的是判斷進來的人是熟悉的人還是陌生人，當(dāng)是陌生人時，會驅(qū)動小液晶顯示器進行報警。
[0061]光儲能電源901可以具有自給自足的能力，在電源內(nèi)部具有能量轉(zhuǎn)化模塊，通過模塊使光能轉(zhuǎn)化成電能，并進行存儲；同時當(dāng)步進馬達反轉(zhuǎn)時，也能通過轉(zhuǎn)化電路儲存電倉泛。
[0062]小液晶顯示器211連接至控制器，具有顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度的功能，同時在顯示器內(nèi)部安裝有喇叭、放大電路和報警電路，能發(fā)出報警聲，具有報警功能。
[0063]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的是，雖然上述的示例性實施方式是以水暖暖氣設(shè)備為例來說明的，但本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于自取暖的家用式暖氣設(shè)備，而且也可以應(yīng)用于采用其他供熱介質(zhì)例如蒸汽、導(dǎo)熱油等的暖氣設(shè)備。
[0064]本發(fā)明的保護范圍不限于上述實施方式，凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)原理所作的顯而易見的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。發(fā)明的范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于室內(nèi)環(huán)境因素的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于，該控溫裝置包括: 安裝在暖氣設(shè)備上的供熱量調(diào)節(jié)裝置； 環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)，該環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)包括攝像頭、壓力傳感器和聲音傳感器； 信號處理和控制系統(tǒng)，該信號處理和控制系統(tǒng)包括信號處理子系統(tǒng)和控制器，該信號處理子系統(tǒng)接收和處理來自所述環(huán)境因素監(jiān)測系統(tǒng)的信號，然后將處理后的信息發(fā)送給所述控制器，所述控制器對所述供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送指令以調(diào)節(jié)所述暖氣設(shè)備的供熱量；以及 電源； 其中，該信號處理子系統(tǒng)還包括圖像處理裝置，該圖像處理裝置連接至所述攝像頭，該圖像處理裝置對攝像頭所拍攝的影像進行處理，從而判斷室內(nèi)是否有人，圖像處理裝置將所獲得的室內(nèi)有人或者無人的狀態(tài)信息發(fā)送給控制器； 所述壓力傳感器安裝在房間的出入門附近，該壓力傳感器檢測出入門附近的壓力變化，并且將檢測到的壓力變化信號發(fā)送至所述信號處理子系統(tǒng)； 該聲音傳感器將檢測到的聲音信號發(fā)送至所述信號處理子系統(tǒng)； 所述信號處理子系統(tǒng)根據(jù)來自所述攝像頭、所述壓力傳感器和所述聲音傳感器的信號來判斷室內(nèi)是否有人，并將上述判斷結(jié)果發(fā)送至所述控制器， 當(dāng)信號處理子系統(tǒng)判定室內(nèi)有人時，所述控制器則對所述供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)出增大供熱量的指令，當(dāng)信號處理子系統(tǒng)判定室內(nèi)無人時，所述控制器則對所述熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)出減小供熱量的指令，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)來自控制器的指令來調(diào)節(jié)供熱量，從而實現(xiàn)對于暖氣設(shè)備的溫度的自動調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置是安裝在暖氣設(shè)備的供熱管上的流量調(diào)節(jié)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置是安裝在暖氣設(shè)備的熱源發(fā)生器上的功率調(diào)節(jié)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于， 所述電源包括光儲能電源， 所述流量調(diào)節(jié)裝置包括安裝在暖氣設(shè)備的供熱管上的流量閥和驅(qū)動該流量閥的步進馬達， 在對室內(nèi)是否有人做出判定后，控制器根據(jù)判定結(jié)果來發(fā)送控制信號至所述步進馬達，所述控制器通過輸出端信號的變化來改變步進馬達的轉(zhuǎn)速和方向，進而控制所述流量閥的開閉狀態(tài)和開啟程度，從而控制供熱介質(zhì)的流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2和4中之一所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于， 所述暖氣設(shè)備是水暖設(shè)備，所述供熱量調(diào)節(jié)裝置是供水管的水量調(diào)節(jié)閥以及該水量調(diào)節(jié)閥上安裝的步進馬達， 所述控制器通過改變步進馬達的輸入電流的大小和方向來改變步進馬達的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度和方向，從而達到控制水量調(diào)節(jié)閥的快慢以及開關(guān)狀態(tài)； 水暖設(shè)備的暖氣片和所述控制器之間設(shè)置有測溫裝置，使得控制系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)，通過檢測暖氣溫度的變化來影響控制器的輸入，避免溫度變化幅度過大，使得溫度維持在相對穩(wěn)定的數(shù)值上；所述信號處理和控制系統(tǒng)設(shè)置有顯示裝置，該顯示裝置顯示檢測到的當(dāng)前室內(nèi)的溫度值，所述信號處理和控制系統(tǒng)在室內(nèi)溫度高于或者低于預(yù)定值時通過警報裝置發(fā)出警報。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于， 所述暖氣設(shè)備自動控溫裝置還包括自供電裝置，所述自供電裝置包括所述光儲能電源，所述光儲能電源在內(nèi)部具有能量轉(zhuǎn)化模塊，通過該模塊使光能轉(zhuǎn)化成電能，并進行存儲； 所述自供電裝置還包括位于所述步進馬達內(nèi)的發(fā)電模塊，所述步進馬達的工作模式分為“發(fā)電”模式和“用電”模式，該步進馬達根據(jù)水流調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)動方向的不同所引起的步進馬達轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)的方向而處于上述的兩種工作模式之一，當(dāng)步進馬達處于“發(fā)電模式”時，水量調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)動通過所述發(fā)電模塊轉(zhuǎn)化成電能并且儲存電能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于， 所述控制器是51單片機，并且該51單片機帶有無線通訊模塊； 通過所述51單片機輸出的脈沖的變化，進而控制步進馬達一步步旋轉(zhuǎn)從而控制水量調(diào)節(jié)閥的旋轉(zhuǎn)程度； 通過無線通訊模塊，用戶可通過配對的遙控器來控制控制器的對所述供熱量調(diào)節(jié)裝置所發(fā)送的指令，從而改變室內(nèi)溫度，并且該無線通訊模塊與其它房間內(nèi)的自動控溫裝置的無線通訊裝置相互通訊，從 而實現(xiàn)信息共享和統(tǒng)一控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于， 所述壓力傳感器設(shè)置在房間的入口通道處，所述壓力傳感器檢測人員進入房間所引起的第一壓力變化以及人員離開房間所引起的第二壓力變化，并且將檢測信號發(fā)送給所述信號處理和控制系統(tǒng)； 信號處理和控制系統(tǒng)統(tǒng)計壓力傳感器所檢測到的第一壓力變化和第二壓力變化的次數(shù)， 當(dāng)?shù)谝粔毫ψ兓拇螖?shù)大于第二壓力變化的次數(shù)時，所述信號處理和控制系統(tǒng)則判定室內(nèi)有人，從而控制器向供熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送增大供熱量的指令； 當(dāng)?shù)谝粔毫ψ兓螖?shù)等于第二壓力變化的次數(shù)時，所述信號處理和控制系統(tǒng)則判定室內(nèi)無人，所述控制器則向所述熱量調(diào)節(jié)裝置發(fā)送減小供熱量的指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于， 所述圖像處理設(shè)備還具有人臉辨識模塊，所述人臉識別模塊對攝像頭所拍攝到的人臉圖像進行處理，判斷室內(nèi)的人的面孔是否是預(yù)儲存的用戶面孔，當(dāng)判定為室內(nèi)的人是新面孔時，則驅(qū)動報警裝置發(fā)出警告信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的暖氣設(shè)備自動控溫裝置，其特征在于，所述顯示裝置具有顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度和/或報警信息的顯示屏，同時所述報警裝置的所述警告信號是圖像信號、光信號、聲音信號、手機短信、電子郵件等信號中的至少一種。
【文檔編號】F24D19/10GK103604161SQ201310642023
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】王震宇, 張文廣, 賈劍鋒 申請人:華北電力大學(xué)