一种家庭环境智能控制方法及控制系统与流程

本发明属于空气净化领域，具体涉及一种可进行智能化控制的家庭用空气净化系统。

背景技术：

根据《中国智能空气净化器专题研究报告》，2014年国内品牌海尔，小米，360等互联网厂家推出了智能空气净化器。根据几年的数据统计，海尔推出的产品在软件部分具有海尔云，u+协议等基础平台的优势，并以此推出了一系列智能家电如智能空气系列；小米推出的产品经过1代，2代的改良，在智能方面体现出具有自动模式，开关模式，并一直降低噪音，降低能耗。但现有的几款空气净化器，其智能化还局限于人为的远程控制，或者预约控制，还未能做到依据用户的状态自动地进行净化功能。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够根据用户状态进行智能控制的空气净化装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种家庭环境智能控制方法，采用智能化控制，包括以下步骤：

（1）预设：预设空气污染阈值；

（2）用户状态判断：对用户位置进行实时定位，对用户速度进行监控，判断用户状态和离家距离；

（3）智能控制：实时监控室内空气质量，根据用户状态进行净化器开启控制：用户在家时，当空气质量超过空气污染预设阈值时，开启净化器；用户离家时或空气质量未达到空气污染预设阈值时，关闭净化器；用户归家时，根据当前室内空气质量判断净化空气所需时间，结合用户的离家距离和速度计算归家所需时间，综合净化空气所需时间和用户归家所需时间，判断净化器开启时间，使用户归家时室内为净化的空气。

其中，用户归家所需时间的计算方法为：对用户位置进行实时定位并储存近期用户行动轨迹，根据用户实时位置和行动轨迹判断离家实际距离，结合用户短时间内的行走距离判断用户实时行走速度，从而计算用户归家所需时间。

本发明家庭环境智能控制方法包括可选择切换的手动控制、全净化控制和上述智能化控制；当采用手动控制时，实时监控室内空气质量并发送至用户，由用户发送净化指令，控制净化器工作；当采用全净化控制时，将实时控制质量与预设空气污染阈值进行对比，超过阈值时开启净化器，否则关闭净化器。

室内实时空气质量数据依次通过wi-fi模块、互联网传输至服务器，通过服务器传输至用户终端；用户位置通过设置在用户终端内的gps模块传输至服务器；用户指令通过用户终端经服务器发送至净化器。

上述空气污染阈值设置采用pm2.5浓度值，阈值设置为40-50微克/立方米；室内实时控制质量数据通过激光pm2.5小体积空气质量检测传感器采集。

本发明还提供了一种家庭环境智能控制系统，包括空气净化器、空气质量检测器、单片机、wi-fi模块、服务器、用户终端；单片机分别与空气净化器、空气质量检测器、wi-fi模块相连；wi-fi模块与服务器通讯相连；服务器与用户终端通讯相连；用户终端上设有gps模块。

其中，用户终端为多个，分别与服务器通讯相连；用户终端采用智能手机。

单片机通过继电器与空气净化器相连。

上述控制系统还包括显示屏；显示屏与单片机相连；空气质量检测器包括pm2.5检测模块、温度传感器和湿度传感器；pm2.5检测模块、温度传感器和湿度传感器分别与单片机相连。

pm2.5检测模块采用激光pm2.5小体积空气质量检测传感器；单片机采用stc89c52rc；空气净化器采用等离子带集成片空气净化器。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明能够根据使用者的习惯进行“记忆”，能根据使用者的位置及状态进行判断，能够根据用户的实际状态来智能转换工作模式，更加符合智能化的要求：当用户离家后，本产品可以检测到该事件并能够自动关闭电源，节省能源。并可以通过gps模块监控用户的实时位置并存储生成用户近期主要的回家路线。当检测到用户准备回家后，能够根据用户近期的行动轨迹预计用户从出发地到家的时间，并结合此刻室内的pm2.5浓度大小，智能选择合适的工作时间，使用户到家后可以呼吸到最佳的空气，同时也可以最大程度地节省能源的消耗。

2、采用本发明控制方法，能达到的以下功能：（a）净化器能根据室内实时情况自动关闭或开启电源，用户可以使用微信小程序或app软件进行远程控制，在达到净化效果的同时能够最大程度的节省能源；（b）分析用户的实时状态，能够通过gps定位计算出用户回家的时间，依据家中污染物浓度程度，提前开启净化功能，使用户回到室内立马能享受到净化后的空气，而不必等待净化的过程。

3、室内空气质量能够通过显示屏进行实时显示，更加直观；同时空气质量数据能够通过净化器内置的wi-fi模块经互联网传输至服务器，再由用户终端接收，方便用户对室内控制质量进行远程监控。

4、本发明能够进行手动控制、全净化控制和智能化控制的多种模式切换，方便不同的用户进行个性化选择使用。且智能化控制既能够使用户时刻享受到净化后的空气，完成其净化功能，又能够最大效率的省电节能。

附图说明

图1为本发明家庭环境智能控制系统的结构示意图；

图2为本发明家庭环境智能控制系统的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明家庭环境智能控制系统包括电源、单片机、显示屏、空气净化器、空气质量检测器、wi-fi模块、服务器和用户终端。电源为整个电路提供电力。单片机采用stc89c52rc芯片，通过继电器控制负离子空气净化器的开关（参见图2）。空气质量检测器包括激光pm2.5小体积空气质量检测传感器、温度传感器和湿度传感器，将采集到的pm2.5浓度、湿度和温度发送至单片机，然后由通过串口相连的显示屏进行当前空气质量数据显示。单片机通过wi-fi模块经互联网将空气质量数据传输至服务器。串口wi-fi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或ttl电平转为符合wifi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协ieee802.11b.g.n协议栈以及tcp/ip协议栈。本空气净化器嵌入wi-fi模块后可以直接利用wifi联入互联网，实现将实测数据导入到服务器。本模块支持多种无线网络加密方式，能充分保证用户数据的安全：包括wep64/wep128/tkip/ccmp(aes)wep/wpa-psk/wpa2-psk等加密模式。同时wi-fi模块接收控制指令，传输至单片机进行空气净化器的开启控制。用户终端可为多个，根据该户实际居住人口进行设定。用户终端采用智能手机，通过内置的gps定位模块进行该手机用户的实时定位，将位置信息经服务器发送给单片机，进行用户状态判断。同时用户终端可通过app软件或微信小程序，连接到服务器的api接口，获得后台室内实时的空气质量数据，进行显示，同时还可以通过app软件或微信小程序进行该控制系统控制模式选择和参数设定，并可直接发送空气净化器开启指令。

本发明家庭环境智能控制方法包括以下功能：

（1）通过用户终端进行系统参数设定：预设pm2.5浓度范围u0-u1（该范围可根据用户需求进行设定，如40-50微克/立方米）。

（2）通过用户终端选择系统控制模式：全净化模式、手动模式和智能化模式。

（3）全净化模式下，通过空气质量检测器实时进行空气质量数据采集，当pm2.5浓度超过u1时，单片机控制开启空气净化器；当pm2.5浓度小于u0时，单片机控制关闭空气净化器。

（4）手动模式下，由用户通过用户终端发送空气净化器的开启、关闭指令。

（5）智能化模式下，根据用户的实时位置（gps模块定位）和短时间内位置变化判断用户状态：离家、归家或在家。当有一个用户在家时，转入全净化模式。当所有用户离家时，关闭空气净化器。当用户归家时：根据实时空气质量数据，判断净化空气所需时间t0；根据用户实时位置和行动轨迹（该行动轨迹根据近期内（如一周内）用户的全天各时刻的位置存储所生成）判断离家实际距离，结合用户短时间内的行走距离判断用户实时行走速度，从而计算用户归家所需时间，当只要有一个用户所需时间达到t0（也可预设为t0+10min）时，开启空气净化器，当实时pm2.5浓度小于u0时，关闭空气净化器，当实时pm2.5浓度超过u1时，继续开启空气净化器，这样用户到家后可以呼吸到最佳的空气，同时也可以最大程度的节省能源消耗。