一种基于元胞自动机的智能窗户的制作方法

1.本实用新型公开了一种发电玻璃窗户，具体说是一种基于元胞自动机的智能窗户。


背景技术：

2.随着住房条件的改善，人们对居室内的环境要求也有相应的提高，即室内需要经常的开启通风，或是开启一定时间要进行关闭，避免人们离开室内或是出行忘记关闭等因素，由于自然环境的改变可能会影响到室内的环境，如刮风、下雨、窗户的损坏等等，由此给居住者带来意想不到的后果。因此，研究开发一种可解除开启忘记关闭的智能窗户，已成为急需解决的问题。按照常规的解决方法是在窗框与窗扇之间安装一个开合器，通过外接电源给开合器，通过时间继电器控制开合器动作完成窗户的关闭。虽然能够实现窗户开启后根据设定的时间自行关闭，但需要室内电源供电，同时开合器是由多个部件组成，而且开合器的铰接臂是一个复杂的外凸部件，对窗户的整体外观带来一定影响。根据报道由四川阿波罗太阳能科技开发股份有限公司研发了清洁能源碲化镉发电玻璃，把平板玻璃从建筑材料变成可发光的功能材料。并能生产出大单体发电玻璃的面积为1.92平米。而碲化镉薄膜电池具有生产工艺简单，不污染环境，可回收，并且随着温度升高发光功率损失小及稳定的特点，被广泛应用在普通的建筑上。同时，发电玻璃可减少二氧化碳排放，光污染性非常小。发电玻璃用于建筑的幕墙具有很好的特点，被广泛应用。但在利用碲化镉发电玻璃在窗户用于智能化控制这方面还未见有关报道。为此，有效利用碲化镉发电玻璃这一蓄电功能为窗户开合装置及控制系统供电，实现智能窗户的控制提供了良好的途径。


技术实现要素：

3.鉴于上述现状，本实用新型提供了一种基于元胞自动机的智能窗户，基于元胞自动机原理对传统窗户进行改进，使其实现了集“气象监测+室内外湿度、温度监测+室外空气污染监测+噪音监测+室内co2监测+窗体发电+人性化操作”于一体的新型智能窗户。
4.本实用新型的技术解决方案是：一种基于元胞自动机的智能窗户，包括窗框，该窗框上安装有活动窗扇，在所述窗扇上装有碲化镉发电玻璃；其中：
5.所述碲化镉发电玻璃的一个位置上装有智慧屏；
6.所述活动窗扇上装有集成式感应开关，可对温度、湿度、降雨信息进行收集分析显示及发出活动窗扇开合的指令；
7.所述窗框上装有抱闸电机，通过抱闸电机的转轴固定连接活动窗扇，控制活动窗扇的开合。
8.本新型中，所述智慧屏为无边框的超窄边框，智能屏占窗扇面积的比例不超过15%。
9.本新型中，所述集成式感应开关，包括姿态感应器、红外感应器。
10.本新型中，所述抱闸电机为电磁式抱闸电机。
11.本新型中，所述活动窗扇为上悬式转动开启结构。
12.本新型中，所述碲化镉发电玻璃设有绿色、橙色、红色三种颜色变化；其中：
13.当窗扇开起的大小周围8个格子中出现不少于2个红色格子则显示红色；
14.当窗扇开起的大小周围8个格子中出现3-4个橙色格子则显示橙色，出现5-8个橙色格子则显示红色；
15.当窗扇开起的大小周围8个格子中出现少于3个橙色格子且没有红色格子时显示绿色。
16.本新型中所述智慧屏（智屏），选用创维swaiot panel 8英寸。
17.本新型中所述姿态感应器，选用深圳维特智能科技维特智能串口ros加速度计陀螺仪姿态角度传感器mpu6050模块jy61。
18.本新型中所述红外感应器，选用佳信微数码智能传感器模块光电反射红外对管、光电开关模块。
19.本新型中，所述抱闸电机为（外购产品）现有技术。
20.本新型中所述发电玻璃是采用的碲化镉发电玻璃（也称碲化镉太阳能发电玻璃蓄电池）。
21.本实用新型的有益效果是：基于元胞自动机原理对传统窗户进行创新，通过对元胞自动机算法改进的方式进行实现。通过进行算法设定，天气预报与检测设备提供的多项实时数据作为规则运行的基础数据，从而实现窗户根据周围环境的变化进行智能调节开关大小的目的，达到高度智能化。因此，通过红外感应器，可对温度、湿度、降雨信息进行收集分析显示，具备智能化和节能的特点。为保留窗户人为习惯性控制，对智能窗户添加姿态感应器以及互联网控制两种方式。姿态感应器改变了传统窗户把手式或是电动开合器进行开合，利用用户设定的特殊动作就能轻松实现控制窗户开合大小。互联网控制基于信息传输技术能够实现隔空控制智能窗户。加入了融合姿态感应器和红外感应器的开关，用户可手动控制窗户开合；同时具备ai隔空操控的功能，用户在距离窗户40cm-60cm处，姿态感应器和红外感应器可识别用户，自动激活传感器。用户对感应器做出特定的手势，窗户便可打开和关闭。用户进行一次操作后，若不进行下一步操作，两分钟后开关和感应器会自动关闭。因此，在保证窗户美观性与实用性的基础上，集“气象监测+室内外湿度、温度监测+室外空气污染监测+噪音监测+室内co2监测+窗体发电+人性化操作”于一体，开创节能式智能窗户的应用。
附图说明
22.图1是本新型的整体结构示意图；
23.图2是活动窗扇与窗框安装示意图；
24.图3是活动窗扇示意图；
25.图4是集成式感应开关示意图；
26.图5是抱闸电机示意图；
27.图6是碲化镉发电玻璃转化流程图；
28.图7是图1整体运行流程图。
具体实施方式
29.下面将结合附图实施例对本实用新型作进一步说明。
30.见图1至图5所示的一种基于元胞自动机的智能窗户，本实施例所示的整个窗户包括窗框1，该窗框1为上中下三层结构体，其中上下两层的窗框上设置固定窗扇，中层的窗框中间设置固定的窗扇，位于固定窗扇的两侧装有能够开启的活动窗扇2，在所述固定窗扇、活动窗扇2是装有碲化镉发电玻璃4。所述活动窗扇2，包括边框3及安装其上的碲化镉发电玻璃4构成，在活动窗扇2上端开有沉槽10，以及位于沉槽10两侧对称设置的凸块9，在所述沉槽10嵌入抱闸电机7，通过抱闸电机7两端引出的转轴13与活动窗扇2上对称的凸块9固定连接成一体。通过抱闸电机7驱动转轴13、活动窗扇2同步转动开启一定角度，用于通风换气。本新型是抱闸电机7一端固定有安装板14，通过安装板14固定在窗框1上，使其活动窗扇2为上悬式转动开启结构。这样，通过抱闸电机7控制活动窗扇的开启及关闭。本实施例的活动窗扇2可设定在15秒以内完成一次开合，或是调整合适的时间速度。本实施例为实现手动姿态控制固定窗扇2的开启、关闭及具有对温度、湿度、降雨信息进行收集分析并能够显示，在所述活动窗扇2上分别装有智慧屏6、集成式感应开关5。上述中，所述智慧屏6安装在碲化镉发电玻璃4的左上角部分，采用“无边框”的超窄边框设计，智慧屏4占窗户面积的比例不超过15%，不仅具有更高的实用性，还兼顾了美观性，减少了遮光；智慧屏4能在用户靠近时可以及时点亮屏幕，显示天气的温度、湿度、降雨相关信息。本实施例所述集成式感应开关5安装在活动窗扇的边框3上，该集成式感应开关包5括红外感应器11、姿态感应器12。通过集成式感应开关5上的姿态感应器12，用户可手动控制活动窗扇2的开合。同时具备ai隔空操控的功能，用户在距离窗户40cm-60cm处，通过姿态感应器12和红外感应器11可识别用户，自动激活传感器。用户对姿态感应器12做出特定的手势，通过操作，指令将传递至抱闸电机7，控制活动窗扇2打开。用户进行一次操作后，若不进行下一步操作，两分钟后姿态感应器12会自动关闭，具备智能化和节能的特点，互联网控制基于信息传输技术能够实现隔空控制智能窗户。智慧屏6通过红外感应器11感知将指令将传递至智慧屏6上，将温度、湿度、降雨信息在智慧屏6上显示出来。
31.上述中的光照碲化镉发电玻璃4向集成式感应开关5、智慧屏6、抱闸电机7供电。
32.为了说明本新型的特点，将改进的元胞自动机规则在智慧屏6上显示如下：
33.显示1：
34.室外温度22℃-26℃显示绿色，
35.室外温度16℃-22℃/26-30℃显示橙色，
36.室外温度低于16℃高于30℃显示红色。
37.显示2：
38.室外湿度30%-60%显示绿色，
39.室外湿度20%-30%/60%-80%显示橙色，
40.室外湿度低于20%或高于80%显示红色。
41.显示3：
42.空气污染指数在0-100显示绿色，
43.空气污染指数在101-200显示橙色，
44.空气污染指数大于201显示红色。
45.显示4：
46.室外风力等级0-3显示绿色，
47.室外风力等级4-5显示橙色，
48.室外风力等级大于5显示红色。
49.显示5：
50.窗户开关大小为绿色时开启60
°
倾角，
51.窗户开关大小为橙色时开启30
°
倾角，
52.窗户开关大小为红色时开启0
°
倾角。
53.显示6：
54.室外噪音分贝值小于等于45分贝时显示绿色，
55.室外噪音分贝值45-60分贝显示橙色，
56.室外噪音分贝值大于60分贝显示红色。
57.显示7：
58.室内温度低于16℃/高于30℃显示绿色，
59.室内温度16℃-22℃/26℃-30℃显示橙色，
60.室内温度22℃-26℃显示红色。
61.显示8：
62.室内湿度低于20%或高于80%显示绿色，
63.室内湿度20%-30%/60%-80%显示橙色，
64.室内湿度30%-60%显示红色。
65.显示9：
66.室内co2含量大于1000ppm显示绿色，
67.室内co2含景800-1000ppm显示橙色，
68.室内co2含量小于800ppm显示红色。
69.本实施例中，采用的碲化镉发电玻璃有3种颜色变化：绿色、橙色、红色。当窗扇开起的大小周围8个格子中出现不少于2个红色格子则显示红色。当窗扇开起的大小周围8个格子中出现3-4个橙色格子则显示橙色，出现5-8个橙色格子则显示红色。当窗扇开起的大小周围8个格子中出现少于3个橙色格子且没有红色格子时显示绿色。因此，通过碲化镉发电玻璃颜色的变化并在智慧屏6上显示，提示和控制活动窗扇开合的大小。
70.见图6给出了碲化镉发电玻璃构成即转化流程图。碲化镉发电玻璃，包括玻璃衬板-tco层-cds窗口层-cdte吸收层-背接触层-背板层-蓄电池-电流-窗户功能用电-剩余电能-家庭用电，通过光照碲化镉发电玻璃发电后储存在蓄电池内用于向图1中的集成式感应开关、智慧屏、抱闸电机供电。
71.见图7给出了整体功能运行流程图。工作开始-初始化-气象台提供室外实时信息、设备检测室内实时信息-数据处理器-室内co2含量、气象台提供室外实时信息、设备检测室内实时信息、室外空气质量、室外躁音、室外风力等级-输出-改进版元胞自动机、姿态感应器/联网控制-单片机-窗户动力系统-结束、循环至工作开始。
72.本实用新型的创新点，为实现窗户智能化，通过对元胞自动机算法改进的方式进行实现。结合相关文献进行算法设定，天气预报与检测设备提供的多项实时数据作为规则
运行的基础数据，从而实现窗户根据周围环境的变化进行智能调节开关大小的目的，最后根据用户习惯将元胞自动机算法改进后，达到高度智能化。
73.根据上述应用特点，也可以窗户采用现有的普通玻璃，在窗框外侧安装太阳能板，利用太阳能进行发电，为智能窗户乃至整个家庭进行供电，并使用算法控制窗户用电设备合理用电。