一种基于平移式窗的智能开闭装置和控制方法与流程

本发明涉及自动化控制及机械设计领域，尤其是涉及一种基于平移式窗的智能开闭装置。

背景技术：

窗户是室内外空气、光照等交流的重要通道，与生活的安全舒适密切相关。外出或遇到疾风骤雨等恶劣天气时，不能及时关窗会造成不小的经济损失和人身伤害事故。家用窗户往往不能竖直启闭，天气寒冷时窗户常处于封闭状态，缺氧或煤气中毒等风险不容忽视。

而且随着全球环境变化，极端天气频现，我国沿海一带台风登陆次数增多，等级明显增大，住房尤其是高层建筑的窗户玻璃破碎，并对室内造成严重破坏的情况越来越多，近年来甚至引起了人员伤亡。传统手动关窗已不能满足高质量生活的需求，随着智能控制技术的快速发展和人民生活水平的提升，智能化窗居系统逐渐融入日常生活中。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高家居窗户安全性和便捷性的基于平移式窗的智能开闭装置和控制方法，利用多种传感器实现智能化控制窗户自动关闭或开启，保证室内环境安全，有效降低财产损失和人员伤害情况，同时满足通风、光照、有毒有害气体监测等需求，大大提高了居住环境的舒适性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于平移式窗的智能开闭装置，包括窗体组件、窗启闭组件、防台风组件以及智能控制组件，所述的窗体组件包括窗框以及设置于窗框上，能够在窗框设定的轨道上平移的多个平移窗，所述的窗启闭组件与至少一个平移窗连接，所述的防台风组件设置于窗框上，所述的防台风组件和窗启闭组件分别与智能控制组件连接，所述的智能控制组件包括控制器和多个传感器。

进一步地，所述的防台风组件包括防风板以及相互同轴连接的卷轴和卷轴电机，所述的防风板的一端与卷轴的侧面固定连接，所述的卷轴电机设置于窗框上方，所述的卷轴电机带动卷轴转动，向上卷起或解开放落防风板。

更进一步地，所述的防台风组件还包括外壳，所述的外壳包括设置于窗框上方的上套壳和设置于窗框两侧的侧套壳，两侧的侧套壳相互配合形成竖直方向的轨道，所述的防风板的两侧设置于侧套壳形成的轨道内，并且能够在轨道内部上下运动，所述的卷轴电机和卷轴分别设置于上套壳内。

进一步地，所述的防风板包括多个首尾依次连接的防风片，所述的防风片为多关节活动的防风片，提高防风能力。

进一步优选地，所述的防风片为铝合金板片。

进一步地，所述的窗启闭组件包括电机、同步带、同步带轮和移动卡扣，所述的同步带轮与电机同轴连接，所述的移动卡扣固定设置于同步带上，与平移窗连接；

所述的电机转动带动同步带运动，所述的同步带带动移动卡扣水平运动，所述的移动卡扣带动与之连接的平移窗水平滑动，实现平移窗的启闭，电机自带离合装置，在手动开启与智能开启窗户之间不相互影响。

更进一步地，移动卡扣可以设置一个或者多个，每个移动卡扣分别与一个平移窗连接，根据实际情况需要移动平移窗的数量设置，优选为每一个平移窗都设置一个对应连接的移动卡扣，可以提高窗户启闭的灵活性。

进一步地，所述的控制器分别与防台风组件和窗启闭组件连接，并分别与多个传感器和用户终端连接，所述的多个传感器用于监测环境状态，并发送监测数据至控制器，所述的用户终端用于发送用户控制信号至控制器，所述的控制信号根据监测数据和控制信号，控制防台风组件和窗启闭组件的动作。

更进一步地，所述的多个传感器包括雨滴传感器、风速传感器、气体传感器和光电传感器，雨滴传感器采用雨滴模块，用于检测是否有雨水通过窗户进入房间，风速传感器用于检测当前窗外的风速，判断是否为大风或台风，气体传感器采用qm-n5半导体传感器，用于检测室内或室外是否存在有毒有害气体，所述的光电传感器采用e18-d50nk漫反射式光电开关，用于检测外界光线。所述的控制器为stm32微控制器或树莓派。

一种如所述的基于平移式窗的智能开闭装置的控制方法，包括以下步骤：

s1：所述的传感器监测当前环境状态，并发送监测数据至控制器，所述的用户终端发送用户控制信号至控制器；

s2：所述的控制器监测是否有用户控制信号，若是，则执行步骤s3，否则执行步骤s4；

s3：根据用户控制信号控制防台风组件和窗启闭组件的开启或关闭；

s4：根据监测数据控制防台风组件和窗启闭组件的开启或关闭，并将监测数据以及防台风组件和窗启闭组件的状态数据发送至用户终端。

更进一步地，所述的步骤s4具体包括：

s41：通过雨滴传感器的监测数据判断是否下雨，若是，则控制窗启闭组件关闭平移窗；

s42：通过风速传感器的监测数据判断是否为大风或台风，若是，则控制防台风组件开启；

s43：通过气体传感器的判断是否存在有毒有害气体，若是，则执行步骤s44；

s44：判断有毒有害气体为窗外气体还是窗内气体，若为窗外气体，则控制窗启闭组件关闭平移窗，若为窗内气体，则控制窗启闭组件打开平移窗。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明通过设置窗启闭组件和防风台组件等智能机械结构驱动代替以往的人力来实现窗户的开启关闭以及防风板收放，不需要再通过手动关窗开窗，以电力驱动窗启闭节省人力、时间，满足高质量生活的需求，相比于传统的木板加固以及卷帘式加固，大大降低了人力成本，增加的家居的智能化程度，为生产生活带来了极大的便利；

2)利用智能控制组件利用stm32微控制器或树莓派和多种传感器进行识别后，实现智能机械结构的控制，利用手机app对窗户开闭的远程控制控制，使用户可以任意调节窗户开启状态，并利用多种传感器反馈实现家中无人时的智能控制，提高安全性并体现智能家居理念；

3)防台风组件设置防风板，能够在台风天气下实现对家中的智能防护，替代了以往复杂的防台风工作，同时该可控制室内采光，充当窗帘的角色，实用性强；

4)本发明的智能控制组件接收用户终端的控制，可以实现窗户的远程控制，同时设置多个传感器，能够实现窗户的智能控制，体现智能家居理念，组合化的模式使窗本身自带防护功能，应对台风更加可靠、迅速。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为窗体组件的结构示意图。

图3为窗启闭组件的结构示意图。

图4为防风台组件的结构示意图。

图5为卷轴电机的结构示意图；

图6为防风板开启状态示意图；

图7为工作流程示意图。

其中：1、窗体组件，101、窗框，102、平移窗，2、窗启闭组件，201、电机，202、同步带，203、同步带轮，204、移动卡扣，3、防台风组件，301、防风板，302、卷轴，303、卷轴电机，304、外壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1和图6所示，本发明提供一种基于平移式窗的智能开闭装置，通过对于外界条件变化的识别，对窗的开闭以及防风做出自动调节，可智能控制窗户的启闭，无需手动，而且可控制室内采光，充当窗帘的角色兼顾防盗。该装置包括窗体组件1、窗启闭组件2、防台风组件3以及智能控制组件。

如图2所示，窗体组件1包括整个窗框101及两扇平移窗102，窗体组件1采用普通的平移式窗结构，由两扇平移窗102和窗框101组成，在此基础上在窗框101的上部加装窗启闭组件，窗框101为铝合金材料，坚固耐用。

如图3所示，窗启闭组件2通过同步带传动实现，设置于窗框101上方的壳体内，包括电机201、同步带202、同步带轮203和移动卡扣204，移动卡扣204与平移窗102连接，电机201转动带动同步带202水平运动，与同步带202固定的移动卡扣204带动窗体滑动实现平移窗102的启闭，电机201自带离合结构，在手动开启与智能开启窗户之间不相互影响。

如图4和图5所示，防台风组件3包括防风板301、卷轴302、卷轴电机303和外壳304，防风板301由多关节活动的铝合金板片串联起来，外壳304包括设置于窗框101上方的上套壳和设置于窗框101两侧的侧套壳，卷轴302、卷轴电机303以及窗启闭组件2均设置于上套壳内，两侧的侧套壳相互配合形成竖直方向的轨道，防风板301的两侧设置于侧套壳形成的轨道内，能在内部上下运动，不用时通过卷轴302卷收进外壳304的上套壳内，防风板301收放由卷轴电机303实现，防风板301的顶端固定于卷轴302上，卷轴302与卷轴电机303同轴连接，卷轴电机303转动将防风板301卷起或放下。如图6为防台风组件开启的状态，铝合金板片串联起来，排布在窗体上，形成了缜密的台风防御机构。

智能控制组件对操作者发出的指令以及外界条件变化进行识别然后控制窗户的开启关闭以及防台风板的放下与收起，其原理为：利用树莓派或stm32控制器以及雨滴模块、qm-n5半导体传感器、风速传感器和e18-d50nk漫反射式光电开关等多种传感器进行识别入侵物体，并反馈给stm32控制器，stm32控制器控制窗户状态并发送提醒至终端设备，并根据用户需求将窗户开启到想要的位置，或控制防护板放下/收起。

如图7所示，本发明还提供智能开闭装置的控制方法，stm32控制器可以通过通信模块接收用户终端发送的控制信号，分别控制窗启闭组件2和防台风组件3的动作，实现平移窗102的开闭以及防风板201的开闭，同时还可以通过多种传感器获取当前环境状态信息或者入侵情况(包括下雨、吹风、大风、台风、有毒有害气体等)，来控制平移窗102和防风板201的开闭。

包括以下步骤：

s1：传感器监测当前环境状态，并发送监测数据至控制器，所述的用户终端发送用户控制信号至控制器；

s2：控制器监测是否有用户控制信号，若是，则执行步骤s3，否则执行步骤s4；

s3：根据用户控制信号控制防台风组件和窗启闭组件的开启或关闭；

s4：根据监测数据控制防台风组件和窗启闭组件的开启或关闭，并将监测数据以及防台风组件和窗启闭组件的状态数据发送至用户终端。

其中步骤s4具体包括：

s41：通过雨滴传感器的监测数据判断是否下雨，若是，则控制窗启闭组件关闭平移窗；

s42：通过风速传感器的监测数据判断是否为大风或台风，若是，则控制防台风组件开启；

s43：通过气体传感器的判断是否存在有毒有害气体，若是，则执行步骤s44；

s44：判断有毒有害气体为窗外气体还是窗内气体，若为窗外气体，则控制窗启闭组件关闭平移窗，若为窗内气体，则控制窗启闭组件打开平移窗。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。