全新智能窗的制作方法

本发明涉及智能窗技术领域，特别是涉及一种全新智能窗。

背景技术：

随着科学技术的发展和人们对生活、工作环境要求的不断提高，智能建筑的发展已经不仅仅是楼宇自控水平的提高和安防设施的齐备，而是向着自动化、智能化和环保节能的方向发展。智能窗是智能建筑中的楼宇智能化设备，应用于智能建筑上，如各类住宅，尤其是使用家用空调的住宅，各类酒店、宾馆、大型写字楼等，大空间的建筑：如体育场馆、各种会展馆与其它场馆等。

人们在享受空调的同时往往会觉得远不及自然风舒适，天气突然的起风和降雨时往往想起家里的窗子忘了关，看到室外强烈的阳光想起家里的窗帘拉起来就好了。而对有些高层建筑，特别是那些大空间的体育场馆、展览场馆等建筑，即使环境温度适宜，由于窗子的安装位置和方式，使开窗照明和通风不是很方便，室外阳光明媚、室内也要开启大量的照明灯具和通风设备，还要消耗大量的电能。

鉴于此，本发明提供了一种全新智能窗。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种全新智能窗，以满足用户的使用需求。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种全新智能窗，包括智能窗、控制中心、手持遥控器以及远程控制终端、服务器，所述手持遥控器通过控制中心与智能窗相连接；所述远程控制终端与服务器相连接，服务器通过控制中心与智能窗相连接，所述智能窗包括温湿度检测器、气体检测器、光照检测器检测的分别为室外的温湿度、空气质量和光照数据，所述温湿度检测器、气体检测器、光照检测器检测、防盗检测器以及执行机构均利用通讯模块通过近程无线通信与家中的控制中心互联。

本发明，与现有技术相比，提供了一种功能全面的智能窗系统，可以通过远程控制终端和手持遥控器两种方式，对屋内的温湿度、气体、光照、防盗等进行调节；同时，设置温湿度检测器、气体检测器、防盗检测器、光照检测器、通讯模块以及执行机构，还可以实现室外温湿度检测室内自动调节、室外空气检测室内自动调节，室外光照检测室内自动调节满足了用户的使用需求，便于在产业上推广和使用。

附图说明

图1所示为本发明的结构示意图；

图2所示为本发明控制中心工作原理示意图；

图3所示为本发明智能窗第一实施例工作原理示意图；

图4所示为本发明智能窗第二实施例工作原理示意图；

图5所示为本发明智能窗手持遥控器工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明所采用的技术方案是一种全新智能窗，包括智能窗、控制中心、手持遥控器以及远程控制终端、服务器，所述手持遥控器通过控制中心与智能窗相连接；所述远程控制终端与服务器相连接，服务器通过控制中心与智能窗相连接。

控制中心的工作原理如图2所示。

控制中心是家庭整套智能窗的“大脑”，一般安装在用户客厅中。用户可以在控制中心上对所有智能窗进行个性化功能配置，也可以直接使用预存的默认配置。

所述远程控制终端可以为装有APP的手机、pad、笔记本等。通过手机自身的网络和网络服务器相连，再与控制中心互联，可以读取控制中心上所有数据，即家中控制中心的APP版。实现远程数据全覆盖和对家庭所有智能窗的全控制。

其中，所述智能窗为下述中的一种或几种：

第一种：包括温湿度检测器、气体检测器、防盗检测器、光照检测器、通讯模块以及执行机构；其工作原理，如图3所示。

第二种：温湿度检测器、防盗检测器、通讯模块以及执行机构；

第三种：防盗检测器、通讯模块；其工作原理，如图4所示。

通过近程通讯系统连接了所有窗，进行双向通信，即可以接收各窗上传感器的状态并通过控制中心预设的算法和用户配置参数来控制窗上的执行机构。同时控制中心通过3G/4G通讯模块与服务器相连再与手机APP互联，以实现远程控制。

同时控制中心上也有温湿度传感器、气体检测器、光照传感器，数据代表现在室内的温湿度、空气质量、光照强度。

其中，所述温湿度检测器、气体检测器、光照检测器检测的分别为室外的温湿度、空气质量和光照数据，所述温湿度检测器、气体检测器、光照检测器检测、防盗检测器以及执行机构均利用通讯模块通过近程无线通信与家中的控制中心互联。

需要说明的是，温湿度检测器、气体检测器、光照检测器检测的都是室外的温湿度、空气质量和光照数据。这些数据代表此时刻室外的整体环境境况。

所有的执行机构、传感器、防盗检测器都通过该智能窗上的通讯模块通过近程无线通信与家中的控制中心互联。所述的执行机构在收到控制中心发送的控制信号后，自动执行进行调节，执行结构可包括：中央空调装置、警报装置、消防装置及电致变色膜中的一种或多种。

所述手持控制器每个家庭可以根据家庭成员数量和房间配套3-4个，在家中可以通过手持控制器控制本房间的执行机构启动或者关闭。同时，也可以对单个或整个家庭智能窗的安防设备进行设防和撤防。手持控制器不直接和智能窗无线连接，而是和家中控制中心连接，数据都通过控制中心中转至各扇智能窗。

其中，所述控制中心包括MCU、近距通讯芯片和按键矩阵组成。

需要说明的是，控制中心部分主要是MCU、近距通讯芯片和按键矩阵组成。MCU采用进口意法半导体(ST)的STM8L系列，是超低功耗8位MCU,可以在保证稳定性的同时延长电池使用时间。

内核：高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构；扩展指令集；程序存储器：8K字节Flash；10K次擦写后在55℃环境下数据可保存20年；EEPROM；可达30万次擦写；RAM：1K字节。

其中，所述温湿度检测器是以聚酰亚胺(PI)有机高分子薄膜为介质的平行板电容器。

需要说明的是，采用聚酰亚胺做电介质可以改变容值的原理如下：在通常情况下，空气中含有水汽，而水是一种极性电介质，水分子为强权性分子，当水被PI吸附后引人了强极性分子，在外电场的作用下，就发生极化，使感湿膜的偶极矩增加，宏观上表现出介电常数增加。

所以以PI有机高分子薄膜为介质的平行板电容器实际上是以PI和水的复合物为介质。当水分子浓度在空间变化时，该膜吸附水分子数量也跟着相应变化，从而引起介电常数的变化PI本身的介电常数很小，只有2.93，而水的介电常数在室温时为80。

其中，所述气体检测器为光散射式气体检测器。

其中，所述防盗检测器为隧道磁电阻(TMR)传感器，所述TMR传感器中包括磁性隧道结(MTJ)，所述MTJ的结构包括被中间的一层很薄的绝缘层分隔开来的两个磁性层。

需要说明的是，现有的窗磁传感器都是用的机械式的干簧管，优势是方案成本低，缺点是只能表示非零即一的两个状态，而且安防性能不好，入侵者只需要用一块强磁体即可解除警报。在智能家居方面，使用磁阻传感器做窗磁传感器，有几个方面是干簧管无法比拟的：1、磁信号是连续变化的，结合现在多种开合模式的窗户，可以明确窗户现在的状态是关闭、全开、通风甚至是漏了一条缝没有关好；2、防入侵性能提升，由于磁阻可以精确感应正常锁门情况下磁通量，所以入侵者无法再使用磁铁来破坏门磁系统；3、不存在机械损伤和寿命问题。

本方案中我们采用隧道磁电阻(TMR)传感器方案。将自旋阀结构中的非磁性金属层替换为一层薄绝缘层，就构成了一个磁性隧道结(MJT)。磁性隧道结(MTJ)最基本的结构是被中间的一层很薄的绝缘层分隔开来的两个磁性层。中间的绝缘层一般被做的很薄(大约是几纳米或者更薄)，使得可以有很大量的电子依据量子隧穿效应通过这个阻挡层。通过磁隧道结的电流依赖于两个磁性层的磁化强度矢量的相对取向,这使得可以通过运用改变外加磁场的方式,来实现对磁性隧道结电阻的改变。

其中，所述光照检测器包括两个光电二极管，其中一个采用对可见光和红外光都很灵敏感的光电二极管，另一个采用只对红外光敏感的光电二极管。

需要说明的是，现在的传感器单元主要使用光敏电阻和光敏二极管这两种。光敏电阻常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏二极管模块对环境光强最敏感，一般用来检测周围环境的亮度和光强，在大多数场合可以与光敏电阻传感器模块通用，二者区别在于，光敏二极管模块方向性较好，可以感知固定方向的光源。故在智能家居中被广泛使用。

光敏二极管理想情况下，应确保环境光的测量模似了人眼对光线的响应机制。这通常借助CIE提供的视学亮度曲线(见图)。然而，光电二极管很少能够完全模拟这种响应机制，因为它们通常具有很高的红外灵敏度。在红外强度较大的光照条件(譬如白炽灯或日光)下，这种红外灵敏度会造成错误地判断光线强度。

本发明解决上述问题的方法就是使用两个光电二极管：一个采用对可见光和红外光都很灵敏感的光电二极管，另一个采用只对红外光敏感的光电二极管。最终用前都的响应值减去后者的响应值，将红外干扰降到最小，获得准确的可见光响应。

其中，所述通讯模块采用Z-Wave无线通信方式。

Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz(美国)-868.42MHz(欧洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄带宽应用场合。随着通信距离的增大，设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加，相对于现有的各种无线通信技术，Z-Wave技术将是最低功耗和最低成本的技术，有力地推动着低速率无线个人区域网。

Z-Wave技术设计用于住宅、照明商业控制以及状态读取应用，例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。Z-Wave可将任何独立的设备转换为智能网络设备，从而可以实现控制和无线监测。Z-Wave技术在最初设计时，就定位于智能家居无线控制领域。采用小数据格式传输，40kb/s的传输速率足以应对，早期甚至使用9.6kb/s的速率传输。与同类的其他无线技术相比，拥有相对较低的传输频率、相对较远的传输距离和一定的价格优势。

Z-Wave技术专门针对窄带应用并采用创新的软件解决方案取代成本高的硬件，因此只需花费其它类似技术的一小部份成本就可以组建高质量的无线网络。

如图2所示，提供了一种智能窗结构，执行机构设置在窗体的上方，传感器和通讯模块可以设置在窗体上，控制中心的位置设置较为随意，只要在可通讯距离内，用户可按照自己的实际情况安装。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。