环境检测控制装置及方法与流程

本发明涉及环境检测领域，尤其涉及环境检测控制装置及方法。

背景技术：

由于疫情的原因，人们越来越关注健康问题，而室内外空气质量的好坏直接影响到每个人的日常生活。当前市场上存在的环境检测装置有的精度很高，但是价格昂贵；有的只适合室外使用，用于检测室外pm2.5浓度；有的室内空气质量检测器仅仅只有检测功能，无法让用户随时了解到室外天气及空气质量。因此，需要一种既能检测室外环境状况又能检测室内环境状况，同时还能让用户随时了解所检测到的环境状况的环境检测控制装置。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种新型的环境检测控制装置，通过红外检测用户是否存在以决定是否需要led显示可以更好的让用户随时了解到室内外环境状况，也可以控制显示设备的节能运行，从而使用户的家庭生活更节能环保。

本发明的实施例提供了一种环境检测控制装置，包括环境检测模块、感应模块、第一通信模块、显示模块，以及控制模块，其中：所述环境检测模块用于检测室内环境状况的数据，并将所检测的室内环境状况的数据传输至所述控制模块；所述第一通信模块用于获取室外环境状况的数据，并将所述室外环境状况的数据传输至所述控制模块；所述感应模块用于感应用户的存在，并将感应结果传输至所述控制模块；所述控制模块用于判断所述感应结果，并根据判断结果将所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据输出至所述显示模块；以及所述显示模块连接所述控制模块，用于显示所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况数据。

进一步的，所述感应模块为红外传感器。

进一步的，所述第一通信模块包括wi-fi配网元件，用于连接至外部wi-fi。

进一步的，所述环境检测控制装置还包括与所述控制模块连接的第二通信模块，所述第二通信模块包括蓝牙模块，用于与外部设备通信，以根据所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据控制所述外部设备。

进一步的，所述控制模块还用于根据用户的不同习惯信息控制所述外部设备，以调节室内环境状况。

进一步的，所述环境检测模块包括用于检测室内温度和湿度的温湿度检测元件、用于检测室内光照强度的光照检测元件、用于检测室内可吸入有害气体浓度的空气质量检测元件中的至少一个。

进一步的，所述温湿度检测元件包括温度补偿单元，其对所检测的室内温度进行补偿。

本发明的实施例还提供了一种环境检测控制方法，应用于本发明任一实施例所提供的环境检测控制装置，所述方法包括：通过环境检测模块检测室内环境状况的数据，并将所检测的室内环境状况的数据传输至所述控制模块；通过第一通信模块获取室外环境状况的数据，并将所述室外环境状况的数据传输至所述控制模块；通过感应模块感应用户的存在，并将感应结果传输至所述控制模块；通过所述控制模块判断所述感应结果，并根据判断结果将所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据输出至显示模块；以及通过所述显示模块显示所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据。

进一步的，所述感应模块为红外传感器。

进一步的，所述第一通信模块包括wi-fi配网元件，用于连接至外部wi-fi。

进一步的，所述环境检测控制装置还包括与所述控制模块连接的第二通信模块，其中所述第二通信模块包括蓝牙模块；所述方法还包括：通过所述蓝牙模块与外部设备通信，以根据所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据控制所述外部设备。

进一步的，所述环境检测控制方法还包括通过控制模块根据用户的不同习惯信息控制外部设备，以调节室内环境状况。

进一步的，所述环境检测模块包括用于检测室内温度和湿度的温湿度检测元件，所述温湿度检测元件包括温度补偿单元。

进一步的，所述环境检测控制方法还包括：通过所述温度补偿单元对所检测的室内温度进行补偿。

本发明的实施例所提供的环境检测控制装置，通过红外检测用户是否存在以决定是否需要led显示可以更好的让用户随时了解到室内外环境状况，也可以控制显示设备以及第三方相关设备的节能运行，从而使用户的家庭生活更节能环保，方便舒适，让用户体验到智能家居设备所带来的新体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的环境检测控制装置的结构框图。

图2为本发明实施例提供的环境检测控制装置的初始化配置的流程示意图。

图3为本发明实施例提供的环境检测控制装置的wi-fi配网的流程示意图。

图4为本发明实施例提供的环境检测控制装置执行红外检测显示的流程示意图。

图5为本发明实施例提供的环境检测控制装置进行自主学习的流程示意图。

图6为本发明实施例提供的环境检测控制装置的室内温度补偿的流程图。

图7为本发明实施例提供的室内温度与偏差拟合曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的环境检测控制装置1000的结构框图。所述环境检测控制装置1000包括环境检测模块100、感应模块200、第一通信模块300、显示模块400，以及控制模块500。

所述环境检测模块100用于检测室内环境状况的数据，并将所检测的室内环境状况的数据传输至所述控制模块500。在一些实施例中，所述环境检测模块100包括用于检测室内温度和湿度的温湿度检测元件110、用于检测室内光照强度的光照检测元件120、用于检测室内可吸入有害气体浓度的空气质量检测元件130中的至少一个。所述温湿度检测元件110包括温度补偿单元111，其对所检测的室内温度进行补偿。在一些实施例中，所述温湿度检测元件110为温湿度传感器，所述光照检测元件120为光照传感器，所述空气质量检测元件130为攀藤粉尘传感器和气体传感器。

所述第一通信模块300用于获取室外环境状况的数据，并将所述室外环境状况的数据传输至所述控制模块500。所述第一通信模块300包括wi-fi配网元件310，用于连接至外部wi-fi。在一些实施例中，所述wi-fi配网元件310是esp8266模组，用于实现wi-fi配网，并获取当前北京时间，室外天气以及空气质量。所述wi-fi配网元件310也可以是其他本领域普通技术人员可以获得的用于wi-fi配网的芯片。

所述感应模块200用于感应用户的存在，并将感应结果传输至所述控制模块500。在一些实施例中，所述感应模块200为红外传感器。

所述控制模块500用于判断所述感应结果，并根据判断结果将所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据输出至所述显示模块400。

所述显示模块400连接所述控制模块500，用于显示所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据。例如，当所述控制模块500判断所述感应模块200感应到用户存在时，显示所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据；当所述控制模块500判断所述感应模块200没有感应到用户存在时，不显示所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据。在一些实施例中，所述显示模块400为led显示屏，用于显示时间，以及室内外环境状况的数据以便用户查看。

所述环境检测控制装置1000还包括与所述控制模块500连接的第二通信模块600，在本实施例中，所述第二通信模块600包括蓝牙模块610，用于与外部设备通信，以根据所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据控制所述外部设备。在一些实施例中，所述外部设备包括具备蓝牙无线通信功能的空调、照明装置、控制净化器等。在其他实施例中，所述第二通信模块600还可以包括zigbee(或称紫蜂，是一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术)模块或433无线通讯模块等无线传输模块，能够实现与外部设备通信以控制所述外部设备。

所述控制模块500是中央控制单元，在一些实施例中，所述控制模块500包括微控制单元(mcu)。在另一些实施例中，所述控制模块500包括具有自主学习功能的树莓派510，所述树莓派510包括主控芯片。所述树莓派510是基于linux系统的微型计算机设备。在本实施例中，树莓派510通过usb接口与第一通信模块300的wi-fi配网元件310连接，并且通过串口与第二通信模块600的蓝牙模块610连接，用于根据用户的不同习惯信息控制外部设备，以调节室内环境状况。

图2为本发明实施例提供的环境检测控制装置1000的初始化配置的流程示意图。具体的，在步骤s101，对所述环境检测控制装置1000的内部元件进行初始化，例如，对串行的接口进行操作的存储设备(spi_flash)的初始化，对环境检测模块100中的检测元件例如温湿度检测元件110、光照检测元件120、空气质量检测元件130进行初始化，对wi-fi配网元件310例如esp8266模组进行初始化，以及对控制模块500的内部实时时钟(rtc)进行初始化等。在步骤s102，判断是否需要配置字库，若需要，则进入步骤s103，读取安全数码卡(sd卡)中的字库文件，并下载到spi_flash，若不需要，则进入步骤s104，创建所述环境检测控制装置1000所要执行的任务。所述任务例如任务一：功能按键，配置wi-fi；任务二：每小时更新一次数据；以及任务三：红外检测显示。在步骤s105，所述环境检测控制装置1000对所创建的任务进行自主调度。

具体的，在本实施例中，任务一是环境检测控制装置1000进行wi-fi配网。具体参阅图3，所述环境检测控制装置1000利用esp8266芯片及上位机软件实现wi-fi配网，所述上位机软件在例如手机等终端设备上运行。wi-fi配网成功后环境检测控制装置可以定时连接外部天气网站，根据用户需求获取室外未来三天的天气和环境数据，并获取当前北京时间。所获取的数据由控制模块500运行嵌入式软件进行解析后可进行led显示，以提供给用户。

在步骤s201，所述环境检测控制装置1000启动智能配网模式。在一实施例中，当所述环境检测控制装置1000处于工作状态下，按键2次，能够启动所述环境检测控制装置1000处于智能配网模式。

在步骤s202，所述环境检测控制装置1000重新上电，这是因为智能配网后wi-fi密码等参数写入所述环境检测控制装置1000，只有重新上电后才能正常读取。

在步骤s203，所述环境检测控制装置1000的控制模块500发送从终端设备或数据终端设备向终端适配器或数据电路终端设备发送的命令(at命令)，使所述esp8266芯片处于用户数据报协议(udp)监听状态。

在步骤s204，手机wi-fi连接欲配置接入点(ap)。

在步骤s205，打开手机的上位机软件，所述软件会自动扫描到所述ap，获取到wi-fi的服务集标识符(ssid)，输入wi-fi密码。

在步骤s206，点击软件的配置按钮，软件会将wi-fi的ssid、密码经过组包加密后udp广播发送。

在步骤s207，所述esp8266芯片监听到udp广播包，控制模块500解析出wi-fi的ssid以及密码，进行配置。

在步骤s208，在配置成功后反馈信息给所述上位机软件，以完成智能配网。

在本实施例中，任务二是通过读取所述环境检测模块100中的温湿度传感器、光照传感器、空气质量传感器的室内环境状况的数据，以及本实施例中的esp8266芯片通过外部wi-fi连接获取的室外环境状况的数据，对室内外环境状况的数据进行每周更新。在本实施例中，所述温湿度传感器、光照传感器、气体传感器通过串行传输总线(i2c)接口、攀藤粉尘传感器和esp8266芯片通过异步收发传输器(uart)接口连接至控制模块500，以将接收到的环境数据传输至所述控制模块500进行处理。在一些实施例中，数据更新的频率可以根据用户的习惯进行设定。

在本实施例中，任务三是根据检测到用户的存在进行红外检测显示。具体参阅图4，在步骤s301中，判断红外检测是否被唤醒。若唤醒，则进入步骤s302，若不唤醒，则任务三结束。具体的，当用户在所述环境检测控制装置上的红外传感器例如被动红外探测器(pir)的检测区域范围内时，红外传感器就能检测到红外信号，然后红外传感器经过模数转换将检测到的红外信号转换成电信号发送给主控芯片的管脚一个高电平脉冲信号，所述控制模块500检测到该信号后红外检测被唤醒。在本实施例中，所述主控芯片的管脚是通用型输入输出(gpio)管脚。所述主控芯片不仅限于树莓派510的主控芯片，也可以为mcu。

步骤s302，在所述红外检测被唤醒后，设置pir唤醒标志，使得控制模块500从休眠模式转换为唤醒模式。同时，关闭主控芯片内部的实时时钟(rtc)，以停止进行其他任务，例如任务二的数据更新，以防止后台数据混乱。

步骤s303，判断用户是否存在。为防止误触发红外检测显示，在唤醒模式时，只有当主控芯片在预设时间内连续检测到高电平脉冲信号时，才表示有用户正在查看天气。所述预设时间可以根据用户的需要进行设定，例如，5秒。所述控制模块500连续检测到该预设时间内的高电平脉冲信号后就相当于检测到用户的存在。若所述控制模块500检测到用户的存在，则进入步骤s304。

在步骤s304，获取系统显示模式，即所述控制模块500检测到用户的存在后，唤醒显示模块400，以通过led显示屏的显示供用户查看。

在步骤s305至s312，用户选择模式1后，所述环境检测控制装置首先显示室内环境状况和时间数据；经第一时间延时后，切换显示室外环境状况和时间数据。在一实施例中，室内环境状况包括温度、湿度、光照强度和空气质量，室外环境状况包括天气和空气质量。用户选择模式2后，先显示室外环境状况和时间数据；经第二时间延时后，切换显示室内环境状况和时间数据。模式的选择和数据切换的延时时间可根据用户使用习惯设置。

在步骤s313，所述环境检测控制装置启动rtc，清除pir唤醒标志，随后所述环境检测控制装置进入低功耗状态，任务三结束。

任务三在执行时能够通过在检测到用户存在时，显示所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据，而没有检测到用户存在时，不显示所述室内环境状况的数据和所述室外环境状况的数据。此操作可以控制所述环境检测控制装置1000的节能运行。

图5为本发明实施例提供的环境检测控制装置1000的自主学习的流程示意图。具体的，在步骤s401，采集大量多人平时生活习惯数据，例如几点出门上班，几点下班，几点看天气等等。

在步骤s402，根据所采集到的数据，采用机器学习算法训练出一个准确率比较高的算法模型。

在步骤s403，所述算法模型植入到所述控制模块500的主控芯片中。

在步骤s404，当用户使用时，根据用户实际使用习惯，所述控制模块500每天将数据自动采集到所述算法模型中进行记录。

在步骤s405，当采集到一定数量的用户数据后，所述控制模块500的主控芯片的算法模型就可以预判到每天用户的数据，从而根据用户的习惯信息调节所述环境检测控制装置1000控制的设备。具体的，所述环境检测控制装置1000通过蓝牙无线通信控制外部设备。所述外部设备例如具备蓝牙无线通信功能的空调、照明装置、空气净化器等。

例如，用户在每天早上八点去上班之前会查看天气情况，所述环境检测控制装置1000记录用户每天查看天气情况的时刻，并记录该时刻为用户上班时间，从而在每天八点控制所述空调和照明装置关闭。所述空调和照明装置可以是通过蓝牙与所述环境检测控制装置1000连接。

环境检测控制装置1000通过对用户数据进行采集并自主学习，可实现根据用户的不同习惯调节环境灯光、湿度、温度等，可以控制与之相关的外部设备节能运行，从而使用户的家庭生活更节能环保，方便舒适，让用户体验到智能家居设备所带来的新体验。

图6为本发明实施例提供的环境检测控制装置1000的室内温度补偿的流程图。图7为本发明实施例提供的室内温度与偏差拟合曲线图。通过温湿度检测元件110获取到的数据受到电路板发热的影响，不能完全反映室内的温度情况，所以必须通过实际测试，根据不同的电路板温度和环境温度之间的关系作补偿，才能得到最终正确的数据。参阅图1、图6和图7，具体的，在步骤s501中，利用外部精确测温仪器采集不同环境温度值，例如10℃，15℃，20℃，25℃，30℃。在步骤s502中，利用所述环境检测控制装置1000的温湿度检测元件110获取在上述环境温度下的室内温度，例如9.8℃，15.2℃，20.3℃，24.7℃，30.5℃。在步骤s503中，温湿度检测元件110中的温度补偿单元111根据步骤s501和步骤s502得到的结果得到两者偏差值为0.2℃，-0.2℃，-0.3℃，0.3℃，-0.5℃。在步骤s504中，所述温度补偿单元111根据室内温度及偏差值拟合得到实际室内温度与测量室内温度的偏差值e的曲线y＝ax²+bx+c，如图7所示。在步骤s505，所述温度补偿单元111根据步骤s504拟合得到的曲线可以得到当采集到室内温度为x0度时的偏差值e0＝ax02+bx0+c，最终得到补偿后的温度值w＝x0+e0。在步骤s506，所述温度补偿单元111将得到的补偿后的温度值w发送至控制模块500进行后续处理。通过对室内环境温度的补偿，能够更加精确的获得温度数据，以提升设备的可靠性。

本发明的实施例所提供的这种环境检测控制装置可利用相关传感器检测室内温度、湿度及空气质量、可吸入有害气体浓度及光照强度，获取室外天气及空气质量；可利用红外传感器检测人体存在，以决定是否进行led显示；该控制装置还可以利用无线传输模块，例如蓝牙无线传输模块，与第三方设备如空调、照明装置、空气净化器进行无线通信，根据检测到的室内环境状况，以及室外天气及空气质量，对第三方设备进行控制。此外，所述环境检测控制装置还能够通过采集用户数据进行自主学习，可实现根据用户的不同习惯调节室内的灯光、湿度、温度等。