一种用电设备的自动开关控制装置及方法与流程

本发明涉及电力保护技术领域，尤其是一种自动关闭电器的方法及系统。

背景技术：

随着科学技术和经济的快速发展，用电设备的品类和功能越来越多，而且越来越智能，给人类来带来便利生活的同时也快速地消耗着地球上有限的能源。能源短缺问题日益突出，社会各界一直在呼吁节约能源。但在生活中，能源浪费现象却随处可见，比如，家里电视没人观看却一直开着，办公室空调、饮水机等电器在下班时忘记关闭。

当然这一浪费现象也引起了相关企业的关注。目前已出现了一些自动关闭电器的技术甚至市场上已有包含此功能的产品。如中国发明专利cn201410439042.5，公开了能够自动关闭的电视机及电视机自动关闭方法，利用红外探测器时刻检测人体当前是否接近电视机，若人体离开电视机一定时间，则控制模块控制电视机进入待机模式，若人体接近电视机，则电视机进入正常状态。但当电视机进入待机模式达到一定时间，则控制模块控制电视机关闭所有电源。但该专利利用的红外探测器容易受各种热源、阳光源的干扰，从而导致用电设备误操作，出现该关闭不关闭或者误关闭的问题。

毫米波雷达工作在毫米波段。通常毫米波是指30～300ghz频段(波长为1～10mm)。毫米波导引头具有体积小、质量轻、空间分辨率高、抗干扰等优点，在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明的目的是提供一种用电设备的自动开关控制装置方法及系统，以解决上述现有技术中所存在的浪费电能或用电设备误关闭带来不便的问题，实现既节约电能又便利的目的。

本发明提供的技术方案如下：

一种用电设备的自动开关控制装置，包括

光敏传感器模块，用于监测一区域的环境亮度；

毫米波雷达模块，用于监测该区域内是否有人；

控制模块，分别与光敏传感器模块和毫米波雷达模块相连，用于当该区域的环境亮度低于亮度阈值且该区域内无人时控制用电设备关闭。

优选的，所述控制模块还包括一计时单元，当所述毫米波雷达模块监测所述区域内从有人到无人变化时，所述计时单元开始计时，当计时超过时间阈值时，所述控制模块控制用电设备关闭。

优选的，所述控制模块还用于当该区域的环境亮度超过亮度阈值且该区域内有人时控制用电设备开启。

优选的，所述毫米波雷达模块具体是24g毫米波雷达模块。

优选的，所述毫米波雷达模块包括一信号发射端和一信号接收端，通过信号发射端的信号频率和信号接收端的信号频率之间的频率差得到的距离信息以及多普勒信息来监测目标。

优选的，其特征在于，所述光敏传感器模块包括一光敏电阻，所述光敏电阻与第一电阻并联在第一晶体管的基极和电路地之间，所述第一晶体管的基极还与一电位器的一端以及所述电位器的活动臂相连，所述电位器的另一端与电源相连，所述第一晶体管的集电极与电源直接相连，所述第一晶体管的发射极与第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端接电路地，所述第一晶体管的发射极与第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与第二晶体管的基极相连，第二晶体管的发射极接电路地，一第四电阻的连接在第二晶体管的集电极与电源之间，所述第二晶体管的集电极输出信号。

本发明还提供一种用电设备的自动开关控制方法，包括步骤：

光敏传感器模块监测一区域的环境亮度；

毫米波雷达模块监测该区域内是否有人；

当该区域的环境亮度低于亮度阈值且该区域内无人时所述控制模块控制用电设备关闭。

优选的，还包括当所述毫米波雷达模块监测该区域内无人时所述控制模块开始计时，当计时超过时间阈值时，所述控制模块控制用电设备关闭。

优选的，还包括步骤：当该区域的环境亮度超过亮度阈值且该区域内有人时控制模块控制用电设备开启。

优选的，所述毫米波雷达模块包括一信号发射端和一信号接收端，通过信号发射端的信号频率和信号接收端的信号频率之间的频率差得到的距离信息以及多普勒信息来监测目标。

本发明提供的用电设备的自动开关控制装置及方法，结合光敏传感器和毫米波雷达，当光敏传感器监测到环境亮度低于亮度阈值以及毫米波雷达监测到监测区域内无人时，控制模块控制用电设备关闭，解决了用户在不需使用用电设备时忘记断电所造成浪费电能的问题，也解决了现有技术中因不能准确判断用户需求而将用电设备误关闭所造成不便的问题。本发明提供的用电设备的自动开关控制装置及方法既节约电能又智能便利。

附图说明

图1是本发明实施例一一种用电设备的自动开关控制装置的模块示意图；

图2是本发明实施例中毫米波雷达模块在监测区域无人时的监测图；

图3是本发明实施例中毫米波雷达模块在监测区域有人时的监测图；

图4是本发明实施例中光敏传感器模块的电路图；

图5是本发明实施例四一种用电设备的自动开关控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域相关技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施方式的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

实施例一

如图1所示，根据本发明的一个实施例，一种用电设备的自动开关控制装置，包括：

光敏传感器模块10，用于监测一区域的环境亮度；

毫米波雷达模块20，用于监测该区域内是否有人；

控制模块30，分别与光敏传感器模块10和毫米波雷达模块20相连，用于当该区域的环境亮度低于亮度阈值且该区域内无人时控制用电设备关闭。

本实施例由光敏传感器模块10监测某一区域内的环境亮度，由毫米波雷达模块20监测该区域内是否有人，结合两者准确判断此时该区域内是否有人活动，有效地避免了由两者任意单个模块判断失误的情况出现。比如在办公室的应用场景下，在周末白天或是晚上下班员工离开办公室时忘记关灯等情况下，若只是通过光敏传感器监测环境亮度就没办法控制用电设备关闭。同样的，若只有毫米波雷达模块，当员工暂时离开办公室时，毫米波雷达模块也会误判为员工下班离开，从而误把用电设备关闭。而结合两者，当中午全体员工出去就餐或者全体员工因其他原因中途离开办公室时，光敏传感器检测该办公区域的环境亮度并没有低于亮度阈值，因此此时用电设备不关闭；当下班时间到了，员工关灯离开，光敏传感器模块监测该办公室环境亮度低于亮度阈值，毫米波雷达模块监测到该办公室无人，则控制模块控制用电设备关闭。光敏传感器模块和毫米波雷达模块相互弥补了不能完全适用应用场景内变化的多种情境的不足，从而准确地判断用户真实需求，在适当的情况下关闭用电设备，既节约了电能也避免了因错误关闭而造成不便。本实施例除了应用于办公室环境下，还可以用在家庭、餐馆等多种应用场景。

另外，优选的，所述毫米波雷达模块20包括一信号发射端和一信号接收端，通过信号发射端的信号频率和信号接收端的信号频率之间的频率差得到的距离信息以及多普勒信息来监测目标。

图2和图3分别是监测区域内无人时毫米波雷达监测图和监测区域内有人时毫米波雷达监测图，[0，0]表示毫米波雷达探测头所在位置。当监测区域内无人时，如图2所示，毫米波雷达监测图中一片空白；当监测区域内有人时，如图3所示，毫米波雷达监测图中出现亮点，如a点，亮点表示该位置有人。毫米波雷达模块利用无人时和有人时的监测图不同来判断监测区域内是否有人。

毫米波雷达模块优先由24g毫米波雷达构成。也可以由77g毫米波雷达构成，但也不限于此。

光敏传感器模块可以有多种实现方式，如图4所示，优选包括一光敏电阻rl，所述光敏电阻rl与第一电阻r1并联在第一晶体管vt1的基极和电路地之间，所述第一晶体管vt1的基极还与电位器rp的一端以及所述电位器rp的活动臂相连，所述rp电位器的另一端与电源vcc相连，所述第一晶体管vt1的集电极与电源vcc直接相连，所述第一晶体管vt1的发射极与第二电阻r2的一端相连，所述第二电阻r2的另一端接电路地，所述第一晶体管vt1的发射极与第三电阻r3的一端相连，所述第三电阻r3的另一端与第二晶体管vt2的基极相连，第二晶体管vt2的发射极接电路地，一第四电阻r4的连接在第二晶体管vt2的集电极与电源vcc之间，所述第二晶体管vt2的集电极输出信号。

当环境亮度低于光敏电阻的门限值时，该光敏电阻rl阻值增大，激发第一晶体管vt1导通，从而第二晶体管vt2也导通，该第二晶体管vt2的集电极输出低电平，控制模块接收到低电平脉冲后控制用电设备关闭。

另外，光敏传感器模块也可以由其他现有电路连接方式来实现。

本实施例控制模块可以但不限于由单片机、arm、fpga、dsp、电脑或者类似的系统芯片组成。具体的，控制模块通过控制继电器来实现打开或关闭用电设备。

实施例二

与实施例一相比，本实施例的控制模块还包括一计时单元，当所述毫米波雷达模块监测该区域内从有人到无人变化时即人离开时，计时单元开始计时，当计时超过时间阈值时，控制模块控制用电设备关闭。

时间阈值通过人为预先设置或是系统自动生成。中午就餐一般为一到两个小时，其他暂时性离开如开会等一般不超过三个小时，因此为了不与中午就餐或其他暂时离开相混淆，时间阈值可以设置为3个小时或以上。

本实施例加入一计时单元，在人离开时计时单元开始计时，计时超过时间阈值则用电设备自动关闭。本发明实施例一虽然能准确满足用户需求，但是若出现人离开忘记关灯的情况，若再依据光敏传感器的信号反而会做出不关闭用电设备的错误判断，从而一定程度上还会浪费电能。本实施例加入计时单元，弥补实施例一的不足，更能准确判断人已离开，更符合实际需求。

本实施例也可以但不限于应用于办公室、家庭或餐馆等多种场景。

实施例三

本实施例在实施例一或实施例二的基础上，控制模块还用于当该区域的环境亮度超过亮度阈值且该区域内有人时控制用电设备开启。

实施例一和实施例二都通过光敏传感器和毫米波雷达实现了在人离开某一区域时自动关闭用电设备，达到了节约电能的效果。本实施例在此基础上，在控制模块中加入自动开启用电设备的逻辑算法，同样利用光敏传感器和毫米波雷达实现了当人再次进入该区域时自动打开用电设备，为用户使用用电设备提供了便利。

比如在办公室，当灯被打开或是阳光照射入室内，光敏传感器监测到此时环境亮度超过亮度阈值，说明此时是白天或是晚上有人加班，若毫米波雷达再监测到确实有人进入办公室，可以确定办公室的用电设备随后会被使用，因此，用电设备如果第一时间自动开启，将省去手动开启的麻烦。而且有些用电设备需要启动一段时间后才能使用，如办公室的饮水机想要用热水必须先等其加热完成，如果有自动开启的功能，员工一到办公室放下包打开电脑后正好能喝到热水。

本实施例也可以但不限于应用于办公室、家庭或餐馆等多种场景。

实施例四

如图5所示，本发明另一实施例，一种用电设备的自动开关控制方法，包括步骤：

步骤s100，光敏传感器模块监测一区域的环境亮度；

步骤s200，毫米波雷达模块监测该区域内是否有人；

步骤s300，当该区域的环境亮度低于亮度阈值且该区域内无人时所述控制模块控制用电设备关闭。

本实施例由光敏传感器模块监测某一区域内的环境亮度，由毫米波雷达模块监测该区域内是否有人，结合两者准确判断此时该区域内是否有人活动，有效地避免了由两者任意单个模块判断失误的情况出现。比如在办公室的应用场景下，若只监测环境亮度，在非工作日白天或是晚上下班员工离开办公室时忘记关灯等情况下，就没办法控制用电设备关闭。同样的，若只有毫米波雷达模块，当员工暂时离开办公室时，毫米波雷达模块也会误判为员工下班离开，从而误把用电设备关闭。而结合两者，当中午全体员工出去就餐或者全体员工因其他原因中途离开办公室时，光敏传感器模块检测该办公区域的环境亮度并没有低于亮度阈值，因此此时用电设备不关闭；当下班时间到了，员工关灯离开，光敏传感器模块监测该办公室环境亮度低于亮度阈值，毫米波雷达模块监测到该办公室无人，则控制模块控制用电设备关闭。光敏传感器模块和毫米波雷达模块相互弥补了不能完全适用应用场景内变化的多种情境的不足，从而准确地判断用户真实需求，在适当的情况下关闭用电设备，既节约了电能也避免了因错误关闭而造成不便。本实施例除了应用于办公室环境下，还可以用在家庭、餐馆等多种应用场景。

另外，优选的，通过信号发射端的信号频率和信号接收端的信号频率之间的频率差得到的距离信息以及多普勒信息来监测目标。

如图2和图3所示，当监测区域有人时，毫米波雷达模块监测图出现亮点，毫米波雷达模块利用无人时和有人时的监测图不同来判断监测区域内是否有人。

毫米波雷达模块优先由24g毫米波雷达构成。也可以由77g毫米波雷达构成，但也不限于此。

实施例五

本实施例在实施例四的基础上，还包括步骤：当所述毫米波雷达模块监测该区域内无人时所述控制模块开始计时，当计时超过时间阈值时，所述控制模块控制用电设备关闭。

时间阈值通过人为预先设置或是系统自动生成。中午就餐一般为一到两个小时，其他暂时性离开如开会等一般不超过三个小时，因此为了不与中午就餐或其他暂时离开相混淆，时间阈值可以设置为3个小时或以上。

本实施例在人离开时计时单元开始计时，计时超过时间阈值则用电设备自动关闭。本发明实施例四虽然能准确满足用户需求，但是若出现人离开忘记关灯的情况，若再依据光敏传感器的信号反而会做出不关闭用电设备的错误判断，从而一定程度上还会浪费电能。本实施例通过计时弥补实施例四的不足，更能准确判断人已离开，更符合实际需求。

本实施例也可以但不限于应用于办公室、家庭或餐馆等多种场景。

实施例六

本实施例在实施例四或实施例五的基础上，还包括步骤：当该区域的环境亮度超过亮度阈值且该区域内有人时控制模块控制用电设备开启。

实施例四和实施例五都通过光敏传感器和毫米波雷达实现了在人离开某一区域时自动关闭用电设备，达到了节约电能的效果。本实施例在此基础上，在控制模块中加入自动开启用电设备的逻辑算法，同样利用光敏传感器和毫米波雷达实现了当人再次进入该区域时自动打开用电设备，为用户使用用电设备提供了便利。

比如在办公室，当灯被打开或是阳光照射入室内，光敏传感器监测到此时环境亮度超过亮度阈值，说明此时是白天或是晚上有人加班，若毫米波雷达再监测到确实有人进入办公室，可以确定办公室的用电设备随后会被使用，因此，用电设备如果第一时间自动开启，将省去手动开启的麻烦。而且有些用电设备需要启动一段时间后才能使用，如办公室的饮水机想要用热水必须先等其加热完成，如果有自动开启的功能，员工一到办公室放下包打开电脑后正好能喝到热水。

本实施例也可以但不限于应用于办公室、家庭或餐馆等多种场景。

以上仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。