专利名称：开窗行为计数装置及其记数方法
技术领域：
本发明涉及到一个自动统计装置，具体是一种开窗行为计数装置及其记 数方法。
背景技术：
建筑室内自然通风一方面可以在夏季改善室内热环境、带走潮湿污浊的 空气、加速人体表面皮肤汗液的挥发从而提高人体的舒适感、加速建筑围护 结构与外界的热交换从而降低对室内的传热等。另一方面，自然通风可以提 供新鲜清洁的自然空气，有利于人体的生理和心理健康。开窗行为在自然通 风这个大环境的发展下，必然越来越受到人们的重视。
同时了解居民开窗行为不仅能用于建筑节能研究及设计，同时还可用于 室内空气品质、自然通风等相关研究，具有重要的理论与实际意义。但目前 还没有专门的装置对居民的开窗行为进行自动监控。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于，提供一个开窗行为的计数装置及其 计数方法，通过分析可以获得室内人员f窗行为模型，可用于建筑节能研究 及设计，同时还可用于室内空气品质、自然通风等相关研究，具有重要的理 论与实际意义。
为实现上述目的，本发明釆用的技术方案是 一种开窗行为记数装置， 包括在室情况检测电路、窗户开关状态检测电路、实时时钟电路、与计算机 连接的通信电路、存储器和控制中心，其中存储器和通信电路分别与控制中心双向连接，所述在室情况检测电路、窗户开关状态检测电路、实时时钟电
路的输出端分别接入控制中心。
作为优选方案，上述开窗行为记数装置还包括有接入控制中心的指示灯
控制电路，控制指示灯显示检测到的信息。
上述窗户开关状态检测电路为检测窗户离散状态的开关传感器；
同时，上述窗户开关状态检测电路还可以为检测窗户连续状态的测距传感器。
相应的，本发明还提供一种开窗行为记数方法，其特征是，包括如下步
骤
1) 当窗户发生动作时，通过窗户开关状态检测电路将窗户动作信息进行 分析，实时存储窗户不同时刻的开关状态；
2) 检测室内人员在室情况，即人员是否在室，并对信息进行分析、实时 存储室内人员不同时刻的在室情况；
3) 实时将存储的室内人员的在室情况、窗户的开关状态和存储器容量的 状况显示出来。
4) 当存储空间不够或设备出现异常状况时，系统报警器就会发出蜂鸣报 警信号。
上述分析是将模拟信号变成数字信号，将各个状态用具体数字指代。具 体如下所述窗户不同时刻的开关状态F，包括窗户开关的离散状态值F1或 连续状态值F2，其中F1=0， 0. 5和1,其中当F1=0时，代表窗户处于全关状 态，当F1^.5时，代表窗户处于半开半闭状态，当FK时，代表窗户处于 全开状态；F2二0、 1或0 1之间数值，其中当F2=0时，代表窗户处于全关 状态，当F24时，代表窗户处于全开状态，当F2取0 1数值时，代表窗户处于不同的开度状态；
所述在室情况E^或1，其中当E二0时，代表室内无人，当E4时，
代表室内有人；
所述实时检测的时间步长Gl取0.01 1秒，实时记录数据的时间步长 G2取l 60分钟。
本发明的工作原理及过程是，当测试窗户离散状态时，在窗户安装检测 开关的传感器，用于检测窗户的开关状态；当测试窗户连续状态时，在窗户 安装检测距离的传感器，用于检测窗户不同的开度状态。在室内人体活动的 范围安装红外传感器，用于检测室内人员的在室情况。窗户开关状态检测电 路和室内人员在室情况检测电路将检测获得的信号传到控制中心，由存储器 进行实时存储，同时通过通信电路与电脑通信，进行数据读取、清除，读取
系统时间和设置系统时间等操作。此外该计数装置还可加入报警系统。
同时，本装置可以通过实时时钟电路内设定的时间步长定期对检测数据 进行实时扫描。其中的检测时间步长和记录数据的时间步长都是可以根据实 际测试的需要来设定的。每组数据由时间、窗户的开关状态以及室内人员的 在室情况组成。
综上所述，本发明具有以下优点所述开窗行为记数装置的结构简单， 相应的记数方法便于实现，且安装和操作方便、成本低廉，适用于研究居民 的开窗行为，给建筑节能研究及设计、室内空气品质、自然通风等相关领域 的研究提供了宝贵的数据支持，具有重要的理论与实际意义。
图1是开窗行为记数装置的结构示意图； 图2是开窗行为记数方法的流程图；图3是图1中检测窗户开关状态传感器的结构原理图4是安装了检测窗户开关状态传感器的铝合金窗装置分布图。
在上述附图中，
l-控制中心， 2-室内人员在室情况检测电路，
3-窗户开关状态检测电路，4-通信电路，
5-存储器，6-指示灯控制电路， 7-实时时钟电路；
8-磁铁， 9、 10-窗户传感器电路板，11、 12、 13、 14-霍尔元件;
15-窗户外框 16-铝合金边框 17-支座
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
参照图1，开窗行为计数装置是由室内人员在室情况检测电路2、窗户开 关状态检测电路3、指示灯控制电路6、实时时钟电路7、通信电路4、存储 器5和控制中心1这七大部分组成，其中存储器5和通信电路4可以与控制 中心1进行双向控制，其余四个组成部分都只能和控制中心1进行单向控制。
参见图2，开窗计数装置接通电源开始工作后，红外传感器和检测窗户 开关状态的传感器开始分别检测室内人员的在室情况和窗户的开关状态(步 骤Sl)，同时将检测到的信息通过计数装置上的指示灯显示出来(步骤S2)。 本发明系统检测的时间步长和记录数据的时间步长可以根据实际测试需要选 定。本实施例将检测时间步长设置为0. 1秒，记录数据的时间步长设为1分 钟。当到达每个记录时间点时，系统检测出一个可以实时记录的关于窗户开 关状态和室内人员在室情况的数据，反之如果没有到达时间记录点，系统则 返回最初的步骤S1继续检测(步骤S3)。到达记录时间点之后，系统会根据 先前检测到的状态生成需要记录的数据，(步骤S4)。如果生成需要记录的数 据与上一次记录的数据相同，则系统同样返回最初的步骤S1继续检测，反之则将数据写入存储器(步骤S5)，系统将需要记录的数据写入存储器之后便会 返回最初步骤Sl继续检测(步骤S6)。
参见图3，为检测窗户开关状态传感器的结构原理图。 检测窗户开关状态传感器由两块电路板9、 10和一块磁铁8组成，每个 电路板上都含有两个霍尔元件，分别为霍尔元件11和12、 13和14。本发明 对检测窗户开关状态传感器作了如下设定当磁铁8从霍尔元件11往14方 向移动，通过霍尔元件ll时，代表窗户处于全关状态；当磁铁8继续往霍尔 元件14方向移动，通过霍尔元件12并未到达霍尔元件13时，代表窗户从全 关到开并处于半开半闭的状态；当磁铁8继续往霍尔元件14方向移动，通过 霍尔元件13时，代表窗户处于全开状态；当磁铁8完全通过霍尔元件14时， 同样代表窗户处于全开状态。反之，当磁铁8从霍尔元件14往11方向移动， 通过霍尔元件14时，代表窗户处于全开状态；当磁铁8继续往霍尔元件11 方向移动，通过霍尔元件13并未到达12时，代表窗户处于半开半闭的状态； 当磁条8继续往霍尔元件11方向移动，、通过霍尔元件12时，代表窗户从开 到关并处于全关状态；当磁条8完全通过霍尔元件11时，同样代表窗户处于 全关状态。
下述实施例将上述装置具体运用于监测采用推拉铝合金窗的房间的居民 开窗行为
参见图4，图4是安装了检测窗户开关状态传感器的铝合金窗装置分布 图，图中包括窗户外框15，玻璃窗的^4金边框16，霍尔元件11、 12、 13 和14均采用开关霍尔A3144，磁铁8用于固定霍尔元件的底架支座Z。其中 带有霍尔元件的电路板9和10则分别用螺丝固定在底架支座17上，同时将 支座17固定在窗台上，具体安装位置按照实际窗户的全关和全开位置来定。 磁铁8直接用固体胶水分别粘贴在推拉玻璃窗的铝合金边框16上，具体位置 根据底架支座上的霍尔元件高度来定， 一般磁铁的固定位置稍微高于霍尔元件0.5 lcm左右。距离太近在推拉窗户的时候容易触碰到霍尔元件，而破坏 霍尔元件。反之，距离太远则霍尔元件和磁铁之间无法产生脉冲，从而无法 正常的反映窗户的具体开关状态。
根据测试的需要选择不同的传感器来检测窗户的开关状态。当测试窗户 开关的离散状态时，选择检测开关的传感器。参见图4，当磁铁8从霍尔元 件11往14方向移动，通过霍尔元件ll时，代表窗户处于全关状态；当磁铁 8继续往14方向移动，通过霍尔元件12并未到达霍尔元件13时，代表窗户 从全关到开并处于半开半闭的状态；当磁铁8继续往14方向移动，通过霍尔 元件13时，代表窗户处于全开状态；当磁铁8完全通过14时，同样代表窗 户处于全开状态。反之，当磁铁8从霍尔元件14往11方向移动，通过14 时，代表窗户处于全开状态；当磁铁8继续往霍尔元件11方向移动，通过 13并未到达12时，代表窗户处于半开半闭的状态；当磁铁8继续往霍尔元 件ll方向移动，通过12时，代表窗户从开到关并处于全关状态；当磁条8 完全通过霍尔元件ll时，同样代表窗户处于全关状态。当测试窗户开关的连 续状态时，选择测距传感器。当窗户处于不同的开度时，测距传感器将测得 的窗户开度0 1通过窗户开关状态检测电路传递给控制中心进行分析记录。 同时安装在室内人员活动范围内的在室情况检测电路2的红外传感器将检测 的室内人员在室情况传递给控制中心，煞启'指示灯控制电路控制指示灯来显 示窗户开关状态和室内人员的在室情况。最后通过读取铁电存储器FM25L256 内的存储数据来分析居民的开窗行为。
所述控制中心1采用ARM(32位单片机)LPC2148;室内人员在室情况检 测电路采用的是人体感应模块GH718，其他元件均采用20P排线相互连接。
上述实施例中的各种传感器类型和安装位置可以根据窗户的具体状态 进行选择，本发明保护范围并不局限于实施例中表述。
权利要求
1、一种开窗行为记数装置，其特征是包括在室情况检测电路、窗户开关状态检测电路、实时时钟电路、与计算机连接的通信电路、存储器和控制中心，其中存储器和通信电路分别与控制中心双向连接，所述在室情况检测电路、窗户开关状态检测电路、实时时钟电路的输出端分别接入控制中心。
2、 根据权利要求1所述开窗行为记数装置，其特征是还包括有接入控制中心的指示灯控制电路，控制指示灯显示检测到的信息。
3、 根据权利要求1所述开窗行为记数装置，其特征是还包括其输入端与 控制中心输出端连接的报警电路。
4、 根据权利要求l-3之一所述开窗行为记数装置，其特征是所述窗户开关状态检测电路为检测窗户离散状态的开关传感器。
5、 根据权利要求l-3之一所述开窗行为记数装置，其特征是所述窗户开关状态检测电路还可以为检测窗户连续状态的测距传感器。
6、 一种开窗行为记数方法，其特征是，包括如下步骤1) 当窗户发生动作时，通过窗户开关状态检测电路将窗户动作信息进行 分析，实时存储窗户不同时刻的开关状态F;2) 检测室内人员的在室情况，并对信息进行分析、实时存储室内人员不同时刻的在室情况E;3) 实时将存储的上述室内人员的在室情况E、窗户的开关状态F与存储器的容量状况一并显示出来。
7、 根据权利要求6所述开窗行为记数方法，其特征是，还包括步骤当 存储空间不够时，发出蜂鸣报警信号。
8、 根据权利要求6所述开窗行为记数方法，其特征是，所述步骤l中所述窗户不同时刻的开关状态F，包括窗户开关的离散状态值F1或连续状态值 F2，其中F1=0， 0. 5和1，其中当F1二0时，代表窗户处于全关状态，当F1=0. 5 时，代表窗户处于半开半闭状态，当Fl=l时，代表窗户处于全开状态；F2=0、 1或0 1之间数值，其中当F2=0时，代表窗户处于全关状态，当F2=l时， 代表窗户处于全开状态，当F2取0 1数值时，代表窗户处于不同的开度状 态。
9、 根据权利要求6所述开窗行为记数方法，其特征是，所述步骤2中在 室情况EO或l，其中当E二O时，代表室内无人，当E二1时，代表室内有 人。
10、 根据权利要求6所述开窗行为记数方法，其特征是，所述步骤3中 实时检测的时间步长Gl取0. 01 1秒，实时记录数据的时间步长G2取l 60分钟。
全文摘要
本发明公开了一种开窗行为记数装置，包括在室情况检测电路、窗户开关状态检测电路、实时时钟电路、与计算机连接的通信电路、存储器和控制中心，其中存储器和通信电路分别与控制中心双向连接，所述在室情况检测电路、窗户开关状态检测电路、实时时钟电路的输出端分别接入控制中心。本发明同时还公开了与之相应的开窗行为记数方法，其易于实现，且安装和操作方便、成本低廉，适用于研究居民的开窗行为，给建筑节能研究及设计、室内空气品质、自然通风等相关领域的研究提供了宝贵的数据支持，具有重要的理论与实际意义。
文档编号G07C3/00GK101408994SQ200810143608
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者晋 周, 周军莉, 泉 张, 张国强, 维 殷, 陈伟煌 申请人:湖南大学