一种智能动态控制空调调节室温的方法和遥控装置与流程

本发明涉及空调自动控制技术领域，特别是一种智能动态控制空调调节室温的方法和遥控装置。

背景技术：
目前，人们在室内常用的调节室内环境温度的方法是采用空调设备，通过红外遥控器人工控制空调设备的开启/关闭和温度的调节。当用户感觉室内环境温度不合适时通过手动控制红外遥控器开启空调设备，再根据室内温度的高低，通过手动调节红外遥控器按键，控制空调设备的输出温度，当用户感觉温度合适后再通过手动控制红外遥控器关闭空调设备。这种手动控制空调设备调节室内环境温度的操作过程中过多的人为操作不仅给用户带来使用上的不便而且也不利于节约能源。公告号为CN101464026，名称为“空气调节系统”的发明专利公开了一种空气调节系统，它包括空气调节器、室内温度传感器和遥控器，其根据室内温度传感器测量的室内温度和用户预定设定室内温度之间的差来自动切换室内单元的操作模式，然后加上设定的预定量温度向空气调节器发出调节温度指令，从而达到调节室内温度的目的。其虽然可以减少部分手动操作遥控器的动作，但是仍然需要手动设定调节预定量温度，而且仅仅通过室内温度传感器测量的室内温度和用户预定设定室内温度之间的差和预定量温度的简单叠加的温度值作为向空气调节器发出调节温度指令，这样调节后的温度值不够准确，不能够有效、快速的调节空气调节器达到用户预设室内最佳温度。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种智能动态控制空调调节室温的方法和遥控装置，解决了现有控制空调调节室温的方法和遥控装置控制过程需频繁手动操作调节、达到预设室温时间长、调节速度慢的问题，其能够自动、准确、快速、有效的对空调进行控制调节室内温度达到用户预设最佳室温。本发明所采用的技术方案是：一种智能动态控制空调调节室温的方法，采用红外遥控装置控制空调调节室温，其技术要点在于包括以下步骤：学习红外信号步骤,采集原有空调红外遥控器发射的红外信号，并将该红外信号的发射码与预设的控制指令编码相对应的存储在红外信号收发单元内；设置用户预设温度步骤，调节温度输入装置的调节键设定用户预设温度，在显示屏上显示该用户预设温度；检测环境温度步骤，实时采集室内温度，获取气象网站公布的实时室外温度；控制处理步骤，具体包括以下步骤：读取上述步骤中的用户预设温度、室内温度和室外温度；比较用户预设温度和室内温度，当用户预设温度等于室内温度，则向红外信号收发单元发出关闭控制指令，使红外信号收发单元发射关闭空调的红外信号；当预设温度小于室内温度，则向红外信号收发单元发出制冷控制指令，使红外信号收发单元发射开启空调为制冷模式的红外信号；当预设温度大于室内温度，则向红外信号收发单元发出加热控制指令，使红外信号收发单元发射开启空调为加热模式的红外信号；计算空调输出温度，计算方法采用如下方式：空调输出温度T=T1-(T2-T1)+ΔT，ΔT=(T1-T3)/(T2-T1)；其中：用T表示空调输出温度，T1表示预设温度，T2表示室内温度，T3表示室外温度，ΔT表示温度调节偏移量。判断计算的空调输出温度值是否在空调预设温度调节范围内，当计算的空调输出温度值在空调温度调节范围内，则向红外信号收发单元发出温度控制指令，使红外信号收发单元向空调发射计算的空调输出温度值的红外信号，当计算的空调输出温度值高于或低于空调温度调节范围，则向红外信号收发单元发出温度范围控制指令，使红外信号收发单元向空调发射空调输出温度值为所述空调预设温度调节范围内最高或最低温度值的红外信号。其中所述的各控制指令是根据前述学习红外信号步骤中存储的与该红外信号的发射码相对应的控制指令编码作出的。循环检测步骤，在达到预设的循环间隔时间后，返回到所述的检测环境温度步骤开始重新检测温度，再依次执行控制步骤。作为进一步改进，实时采集室内温度是每秒钟采集一次当前室内温度，连续采集一分钟，读取该室内温度值并计算出平均温度值作为当前实时室内温度。作为进一步改进，用户设置的预设温度的初始值为25℃。作为进一步改进，空调预设温度调节范围的初始值为21℃至28℃。作为进一步改进，循环间隔时间为一分钟。一种实现上述智能动态控制空调调节室温方法的遥控装置，其技术要点在于包含以下模块：学习红外信号模块,用于采集原有空调遥控器发射的红外信号，并将该红外信号的发射码与预设的控制指令编码相对应的存储在红外信号收发单元内；设置用户预设温度模块，用于调节温度输入装置的调节键设定用户预设温度，在显示屏上显示该用户预设温度；检测环境温度模块，用于实时采集室内温度，获取气象网站公布的实时室外温度；控制处理模块，包括读取模块、调节空调状态模块、计算温度模块、调整温度模块和循环模块；其中，读取模块，用于读取设置用户预设温度模块的用户预设温度和检测环境温度模块的室内温度及室外温度；调节空调状态模块，用于比较用户预设温度和室内温度，当用户预设温度等于室内温度，则向红外信号收发单元发出关闭控制指令，使红外信号收发单元发射关闭空调的红外信号；当预设温度小于室内温度，则向红外信号收发单元发出制冷控制指令，使红外信号收发单元发射开启空调为制冷模式的红外信号；当预设温度大于室内温度，则向红外信号收发单元发出加热控制指令，使红外信号收发单元发射开启空调为加热模式的红外信号；计算温度模块，用于计算空调输出温度，计算方法采用如下方式：空调输出温度T=T1-(T2-T1)+ΔT；ΔT=(T1-T3)/(T2-T1)；其中：用T表示空调输出温度，T1表示预设温度，T2表示室内温度，T3表示室外温度，ΔT表示温度调节偏移量。调整温度模块，用于判断计算的空调输出温度值是否在空调预设温度调节范围内，当计算的空调输出温度值在空调温度调节范围内，则向红外信号收发单元发出温度控制指令，使红外信号收发单元向空调发射计算的空调输出温度值的红外信号，当计算的空调输出温度值高于或低于空调温度调节范围，则向红外信号收发单元发出温度范围控制指令，使红外信号收发单元向空调发射空调输出温度值为所述空调预设温度调节范围内最高或最低温度值的红外信号。循环检测模块，用于在达到预设的循环间隔时间后，返回到所述的检测环境温度模块开始重新检测温度，再依次执行控制处理模块的控制步骤。其中所述的各控制指令是根据学习红外控制信号模块中存储的与该红外信号的发射码相对应的控制指令编码作出的。其中，所述控制处理模块采用微处理器控制执行各个模块的功能，学习红外信号模块采用带有红外发射和接收功能的红外信号收发单元,检测环境温度模块采用带有温度传感器的室内温度采集单元检测室内温度，微处理器通过数据接口分别连接红外信号收发单元、温度输入装置、显示器、室内温度采集单元和网络连接模块。本发明具有的积极效果是：由于本发明通过遥控装置的学习红外信号模块采集原空调遥控器发射的红外信号，并将该红外信号的发射码与预设的控制指令编码相对应的存储在红外信号收发单元内，因此在不改变原有空调的基础上就可以向其发出红外指令信号进行控制；通过遥控装置的检测环境温度模块从气象网站获取的实时室外温度，免除了在原有空调的室外设备上设置室外温度传感器，降低了安装成本；通过控制处理模块读取室内温度、室外温度和用户预设温度并进行比较、计算和调整得出空调制冷或加热模式及空调设备输出温度，大大提高了空调设备输出温度准确性，并通过循环模块对变化环境温度检测和调整空调输出温度实时控制，明显缩短了达到用户预设室温的时间，用户仅通过设置预设温度就可以自动控制空调设备快速、有效动态调节室内温度达到用户预设室内最佳温度，节约了能源。附图说明图1是本发明的一种智能动态控制空调调节室温的方法的流程图；图2是本发明实施例提供的室内温度升温变化比较曲线图；图3是本发明实施例提供的室内温度降温变化比较曲线图；图4是本发明的一种智能动态控制空调调节室温的遥控装置的结构框图；图5是本发明的遥控装置具体实例硬件连接结构示意图；图6是本发明的遥控装置的电原理图；图7是图5的ARM微处理器的控制芯片的电原理图；图8是图5的BMP085温度传感器模块的电原理图；图9是图5的标准全方位红外学习模块的主模块电原理图。具体实施方式以下结合附图1～9对本发明的实施方式作进一步详细描述。本发明实施例是采用一种能够智能动态控制空调的遥控装置对空调遥控进行调节室温。如图1所示，一种智能动态控制空调调节室温的方法的流程图，包括以下步骤：学习红外信号步骤S1：采集原有空调红外遥控器发射的红外信号，并将该红外信号的发射码与预设的控制指令编码相对应的存储在红外信号收发单元内。在遥控装置上，通过带有红外学习功能的红外信号收发单元接收控制处理模块发出的红外信号采集指令0xF0，之后红外信号收发单元进入学习状态,同时控制处理模块也收到0xF0应答；预设的控制指令编码由一个字节组成，控制指令编码的取值范围是0x00--0xFF，每一个控制指令编码与原有空调遥控器上的一个物理按键一一对应，用原有空调遥控器正对红外信号收发单元的红外接收器，距离在3至5cm左右，确认周围无强光或其它红外线和电磁干扰，按一下原空调遥控器需要学习的按键，红外信号收发单元灯熄灭同时控制处理模块接收到控制指令编码0x00，1秒后红外信号收发单元灯再次亮，表示学习发射码成功。学习成功后红外信号收发单元将控制指令编码和学习到的原有空调遥控器红外信号的发射码成对的存储在红外信号收发单元的EEPROM内；重复上述采集过程，直到原有空调遥控器上的所有按键对应功能都学习完毕；红外信号收发单元接收控制处理模块发送结束命令0xF2，红外发射/接收模块灯熄灭，退出学习状态,同时控制处理模块收到0xF2应答，到此红外学习过程结束。该步骤仅在第一次使用时学习原空调遥控器的红外信号的发射码，经学习后存储，再次使用时不需再学习。设置用户预设温度步骤S2，调节温度输入装置的调节键设定用户预设温度，在显示屏上显示该用户预设温度。用户通过按动遥控装置上温度输入装置的调高或调低室内温度的两个温度调节按钮调整用户预设温度，预设温度的室内最佳温度值的初始值设定为25℃，若用户点击一次向上调整温度输入按钮则在显示屏上显示26℃，若用户点击一次向下调整温度输入按钮则在显示屏上显示24℃，以此类推。用户可调整的室内最佳温度的范围是0℃-40℃，当用户调整的最佳室内温度值超越0℃-40℃，则循环显示。检测环境温度步骤S3，实时采集室内温度，获取气象网站公布的实时室外温度。实时采集室内温度的过程，在遥控装置上的带有的温度传感器的室内温度采集单元接收控制处理模块的室内温度采集指令，具体的，温度传感器每秒钟采集一次当前实时室内温度，连续采集一分钟之后计算出这一分钟内的室内平均温度作为室内温度；室外温度获取过程，在遥控装置上，通过网络连接模块接收控制处理模块的室外温度采集指令，从中央气象台的官方网站上读取JSON格式的本地实时室外环境温度，使用标准的JSON库解析获取到的室外环境温度，中央气象台提供全国各个城市的实时室外温度API接口形式为：http://www.weather.com.cn/data/sk/城市代码.html。其中城市代码可以从中央气象台官方网站上获取，比如：沈阳市的城市代码为101070101。通过中央气象台提供的API获取到包含当地实时温度的JSON格式的字符串，解析该字符串获取到当地实时室外温度。比如：通过中央气象台提供的API获取沈阳市当前实时室外温度的JSON格式的字符串为：{"weatherinfo":{"city":"沈阳","cityid":"101070101","temp":"29","WD":"西南风","WS":"4级","SD":"41%","WSE":"4","time":"13:30","isRadar":"1","Radar":"JC_RADAR_AZ9240_JB"}}，其中temp键对应的值29就是沈阳市当前室外实时温度值。控制处理步骤具体包括以下步骤：读取用户预设温度、室内温度和室外温度的步骤S4，通过控制处理模块读取前述步骤设置用户预设温度步骤S2设置的用户预设温度值和检测环境温度步骤S3中实时采集室内温度值和获取的室外温度值。比较用户预设温度和室内温度进行调节空调状态步骤S5，比较用户预设温度和室内温度，当用户预设温度等于室内温度，则向红外信号收发单元发出关闭控制指令，使红外信号收发单元发射关闭空调的红外信号,空调接收到该红外信号进行关闭，然后执行后述的循环检测步骤S8；当预设温度小于室内温度，则向红外信号收发单元发出制冷控制指令，使红外信号收发单元发射开启空调为制冷模式的红外信号，空调接收到该红外信号后开启并调节为制冷模式；当预设温度大于室内温度，则向红外信号收发单元发出加热控制指令，使红外信号收发单元发射开启空调为加热模式的红外信号，空调接收到该红外信号后开启并调节为加热模式。计算空调输出温度步骤S6,计算方法采用如下方式:空调输出温度T=T1-(T2-T1)+ΔT；ΔT=(T1-T3)/(T2-T1)；其中：用T表示空调输出温度，T1表示预设温度，T2表示室内温度，T3表示室外温度，ΔT表示温度调节偏移量。调整空调输出温度值步骤S7，判断计算的空调输出温度值是否在空调预设温度调节范围内，当计算的空调输出温度值在空调温度调节范围内，则向红外信号收发单元发出温度控制指令，使红外信号收发单元向空调发射计算的空调输出温度值的红外信号，当计算的空调输出温度值高于空调温度调节范围，则向红外信号收发单元发出温度范围控制指令，使红外信号收发单元向空调发射空调输出温度值为所述空调预设温度调节范围内最高温度值的红外信号；当计算的空调输出温度值低于空调温度调节范围，则向红外信号收发单元发出温度范围控制指令，使红外信号收发单元向空调发射空调输出温度值为所述空调预设温度调节范围内最低温度值的红外信号；作为优选方式，空调预设温度调节范围的初始值为21℃至28℃。其中所述的各控制指令是根据前述学习红外信号步骤S1中存储的与该红外信号的发射码相对应的控制指令编码作出的。循环检测步骤S8，在达到预设的循环间隔时间后，返回到所述的检测环境温度步骤3开始进行重新检测，然后再控制处理和调整空调输出温度。作为优选方式，循环间隔时间为一分钟。通过上述步骤，可以对空调进行智能动态的控制，从而快速的达到用户预设温度，将具体的用户预设温度T1、实时采集的室内温度T2、实时获取的室外温度T3代入到上述空调输出温度步骤算法公式中得到的输出温度T及调整后空调输出温度，用户设定的预设温度为25℃，预设的空调输出温度的取值范围在21℃至28℃之间，输出温度T经四舍五入取整数，空调的关闭、开启制冷和加热状态在下表中示出（温度单位为摄氏度）：预设温度T1室内温度T2室外温度T3空调输出温度T调整后空调输出温度空调状态2530401721制冷2528302021制冷2528272222制冷2526272323制冷2528262424制冷252526--关闭2524242525加热2523222626加热2523252727加热2522242828加热251553328加热在使用该智能动态控制空调的遥控装置对空调遥控进行调节室温控制过程中，经过设定的循环间隔时间后对变化的室内、外温度进行检测，对空调输出温度进行实时的调整，能够快速达到用户的预设温度。如图2、3所示的室内温度升温和降温变化比较曲线图，H1表示使用本发明的室内温度变化曲线，H2表示使用传统空调室内温度变化曲线，H3表示使用本发明的调整后输出温度变化曲线，其中纵坐标表示温度，单位为摄氏度；横坐标表示时间，单位为分钟。从图中可以看出，通过采用本发明的方法达到预设温度25℃所需的时间为11分钟，使用传统空调对室内温度调节到25℃所需的时间为20分钟，因此非常明显的缩短了达到预设温度所用的时间，提高了空调控制温度的速度，提高了效率。实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令控制相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于微处理器的数据存储模块中，该存储模块采用EEPROM,该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤。如图4所示，是本发明的一种智能动态控制空调调节室温的遥控装置的结构框图；该遥控装置采用带有如下功能模块的遥控系统，包含的模块为：学习红外信号模块3,设置用户预设温度模块1，检测环境温度模块2和控制处理模块4，其中控制处理模块包括读取模块、调节空调状态模块、计算温度模块、调整温度模块和循环模块；本实施例的遥控装置的各功能模块用于执行前述智能动态控制空调调节室温的方法的对应流程步骤，学习红外信号模块3用于执行前述方法的学习红外信号步骤S1，设置用户预设温度模块1用于执行前述方法的设置用户预设温度步骤S2，检测环境温度模块2和控制处理模块4用于执行前述方法的检测环境温度步骤S3，控制处理模块用于执行前述方法的控制处理步骤，其中，读取模块用于执行前述方法的读取用户预设温度、室内温度和室外温度的步骤S4，调节空调状态模块用于执行前述方法的比较用户预设温度和室内温度进行调节空调状态步骤S5，计算温度模块用于执行前述方法的计算空调输出温度步骤S6，调整温度模块用于执行前述方法的调整空调输出温度值步骤S7，循环模块用于执行前述方法的调整空调输出温度值步骤S7。具体工作过程原理不再赘述，详见方法实施例的描述。其中，所述控制处理模块4采用微处理器执行各个模块的功能，学习红外信号模块3采用带有红外发射和接收功能的红外信号收发单元,检测环境温度模块2采用带有温度传感器的室内温度采集单元检测室内温度，微处理器通过数据接口模块分别连接红外信号收发单元、温度输入装置、显示器、室内温度采集单元和网络连接模块。如图5所示，是本发明的遥控装置的具体实例硬件连接示意图，其中，微处理器采用市售通用的ARM微处理器5，其中央处理器芯片能够通过执行程序指令对通过其数据接口连接的外围器件进行控制，其数据接口包括：通用IO端口、I2C通信接口和异步串行通信口，该ARM微处理器5具有数据存储模块和集成有能够联接互联网的网络连接模块；红外信号收发单元采用市售通用的带有TTL接口的标准全方位红外学习模块9，该模块包括红外发射模块、具有学习功能的红外接收模块和数据存储模块（如EEPROM）。室内温度采集单元采用市售通用的BMP085温度传感器模块8，该模块集成了温度数据采集模块、模/数转换器以及I2C协议控制器；显示器6采用市售通用的具有驱动芯片HD4478标准的LCD显示屏；温度输入装置7采用市售通用的OMRON轻触开关B3F-4055的温度调节按钮；ARM微处理器通过I2C通信接口连接BMP085温度传感器模块的I2C协议控制器；ARM微处理器通过异步串行通信口（UART串口）连接红外信号收发单元的串口；ARM微处理器通过通用IO端口分别与温度输入装置和显示器连接。控制处理模块是通过ARM处理器向红外信号收发单元发出控制指令，波特率9600，8位数据，1位停止位，无奇偶校验，在ARM微处理器的数据存储模块保存命令编码。BMP085温度传感器模块工作过程为首先通过温度数据采集模块采集室内环境温度值，之后经过模/数转换器将室内环境温度模拟量转换为数字量，最后通过I2C协议控制器将室内环境温度数字量通过I2C协议控制器传输给ARM微处理器，因此ARM微处理器读取室内环境温度就是通过标准I2C总线从BMP085上读取经过A/D转换后的温度值；标准全方位红外学习模块的红外发射模块可通过向家用原有空调器的红外接收模块发射红外信号进行控制，红外信号收发单元的红外接收模块可以接收原有空调遥控器发射的红外信号。网络连接模块采用WIFI连接中央气象台网站。图6是本发明的遥控装置的电原理图,其连接结构如下：ARM微处理器通过I2C标准总线与温度传感器BMP085进行通信，其中ARM微处理器端使用管脚SDA1、SCL1、VCC、GND与温度传感器BMP085上的SDA、SCL、VCC、GND进行连接。I2C数据连接线SDA和I2C时钟连接线SDL外界1.8千欧姆的上拉电阻。ARM微处理器通过异步串行通信口（UART）与标准全方位红外学习模块进行连接，其中ARM微处理器的VCC和GND与标准全方位红外学习模块的VCC和GND管脚直接连接，ARM微处理器的串行输出管脚TXD0与标准全方位红外学习模块的串行输入管脚RXD相连接，ARM微处理器的串行输入管脚RXD0与红外学习模块的串行输出管脚TXD相连接。ARM微处理器通过管脚RXP、RXN、TXP、TXN与网络连接模块网卡上的RXP、RXN、TXP、TXN管脚对应连接。其中所有的物理连线都通过49.9欧姆的上拉电阻以及15皮法的电容进行抗干扰。网卡VCC电源管脚外界3.3V电压且通过10欧姆电阻和22纳法电容进行电源滤波。ARM微处理器通过通用IO端口（GPIO）与温度输入装置物理按键B3F-4055进行连接，其中ARM处理器的VCC和GND与物理按键的VCC和GND直接连接，ARM微处理器分别通过通用IO端口的GPIO4和GPIO5两个管脚与物理按键的VOUT相连接，用来接收物理按键的按键状态的变化。ARM微处理器通过通用IO端口（GPIO）与显示器液晶显示模块HD44780进行连接，其中ARM微处理器的VCC和GND与HD44780的VCC和GND直接连接，ARM微处理器通过通用IO端口的GPIO0、GPIO1、GPIO2和GPIO3与HD44780的DATA0-DATA3直接连接，用来向HD44780输出待显示的数字内容。ARM微处理器采用SD卡作为数据存储模块，通过标准其SD卡接口与SD卡卡槽进行连接，其中ARM微处理器的VCC和GND直接与SD卡卡槽的VCC和GND连接，ARM微处理器端的SD_CAR_DET（SD卡carddetect）管脚与SD卡卡槽的CD管脚直接连接，ARM微处理器的SD_CLK（SD卡时钟管脚）、SD_CMD（SD卡命令管脚）、SD_DATA0-SD_DATA3（SD卡数据管脚）通过33欧姆的电阻连接到SD卡槽对应的CLK、CMD、DAT0-DAT3管脚。ARM微处理器的电源连接：3.3V电源经过10微法电容滤波后连接到ARM微处理器的VCC电源管脚。