光通信智能移動互聯控制空調加濕系統技術方案

本發明專利技術公開了一種光通信智能移動互聯控制空調加濕系統，包括處理器模塊、LED發送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、中央處理器、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、智能加濕器、現場可編程門陣列電路、電源電路等；所述電源電路分別連接中央處理器和現場可編程門陣列電路；所述電源電路內設置有太陽能電池板、穩壓電路、電源控制器及直流供電電路。該節點低功耗，具備通信能力和計算能力，并且體積小，低成本，可以運用到構建地下室可見光通信網絡。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及空調加濕系統，尤其是光通信智能移動互聯控制空調加濕系統。
技術介紹
太陽能(solar energy)，是指太陽的熱輻射能(參見熱能傳播的三種方式)，主要表現就是常說的太陽光線。在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式，太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。太陽能是由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經過漫長的地質年代演變形成的一次能源。地球本身蘊藏的能量通常指與地球內部的熱能有關的能源和與原子核反應有關的能源。隨著白光LED器件的發展，可見光通信技術得到了越來越多的重視?？梢姽鉄o線通信系統主要由光信號發射端和光信號接收端組成。這種技術運用到構建地下室無線網路通信的具有巨大的優越性，地下室無線傳感器網絡由多個低成本、低功耗、多功能的集成化微型傳感器節點組成，這些傳感器節點構成無線網絡，具有數據采集、無線通信和信息處理的能力，將多個此類傳感器節點布置在一個特定的區域內，可形成無線傳感器網絡,它們通過特定的協議，高效、穩定、準確的進行自組織，并通過各傳感器節點協作進行實時測量、感知和采集各種海洋要素的信息，利用無線通信技術將觀測信息實時傳輸。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的是，克服現有技術方法的不足，提供了一種低功耗、體積小、低成本，具有計算能力和通信能力的光通信智能移動互聯控制空調加濕系統。為實現上述專利技術目的，提出了如下技術方案：光通信智能移動互聯控制空調加濕系統，包括中央處理器、現場可編程門陣列電路、處理器模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、智能加濕器、LED發送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、電源電路、光鑰匙模塊；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、智能加濕器；所述智能加濕器包括微控制器、加濕器開關以及光接收模塊，所述光接收模塊從智能加濕器組中接收LED通信信號，對所述LED通信信號處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器，所述微控制器根據所述控制指令生成加濕器開關的執行指令，所述加濕器開關是電磁繼電器，所述電磁繼電器與加濕器的加濕裝置連接；所述智能加濕器還包括水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器、聲光報警器以及顯示電路，當所述智能加濕器根據控制指令開始工作時，微控制器向所述水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器發出執行指令，獲得加濕器內的水量數據信號、室溫信號以及室內濕度信號，微處理器對所述水量數據信號、室溫信號以及室內濕度信號進行放大、測量、A/D轉換之后傳送到加濕判斷電路，控制加濕器按設定參數工作，同時把數據反饋給所述顯示電路進行數據的可視化處理，最終達到對環境進行智能加濕的目的。當環境的相對濕度值高于設定值時或者加濕器水量不足時，所述聲光報警器發出報警信號；所述遠距離可見光通信系統設備主要包括發射端和接收端；發射端可使用OOK、PPM等調制方式，光源將調制好的光信號以高速、明暗變化的規律進行發射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合C++軟件編程進行發射端的軟硬件設計，實現字符串的發送；接收端，采用CCD作為光探測器，硬件設備使用高幀頻100fps以上、高靈敏度、高響應度CCD相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設計軟件對CCD相機進行數據的采集和處理，將調制信號的規律呈現出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現字符串的接收；所述充電插口設置于閉合門的側端；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調制控制設備、LED燈、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調制設備負責調制生成原始的電信號；所述LED燈是單色的LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的CCD光電轉換器件；所述接收天線是可變倍數的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發出的光通過大氣信道進行傳輸；所述光鑰匙模塊內設置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統，設計基于虛擬串口的秘鑰發送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min-USB口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經過外部驅動模塊加載到智能加濕器上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；所述電源電路分別連接中央處理器和現場可編程門陣列電路；所述電源電路內設置有太陽能電池板、穩壓電路、電源控制器及直流供電電路；所述處理器模塊控制LED光源發送和接收信息，并協調各外設單元工作；所述LED發送/接收模塊負責節點之間的通信；所述傳感器模塊負責目標區域信息的采集；所述串口通信模塊與計算機連接，實現數據的收發；所述電源模塊負責節點的能量供給。所述的現場可編程門陣列電路，內部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊IOB和內部連線三個部分；FPGA利用小型查找表(16×1RAM)來實現組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端，觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O，由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊；FPGA的邏輯是通過向內部靜態存儲單元加載編程數據來實現的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯接方式，并最終決定了FPGA所能實現的功能，FPGA允許無限次的編程。所述處理器模塊采用低功耗的STM32F405RGT6嵌入式微處理器作為通信節點的主控芯片，該芯片體積小、質量輕，計算能力能滿足系統要求，同時內部資源豐富，集成了USART,GPIO和ADC等功能，所以處理器模塊只需要一塊芯片以及簡單的外圍電路從而實現體積小、質量輕和計算能力的要求。待發送密鑰為TTL電平信號，即+5V表示高電平“1”，0V表示低電平“0”；所述LED驅動模塊包括PNP型貼片三極管S8550及其相關外圍器件，用于實現電信號到光信號的轉換；所述光鑰匙模塊一個一對多的裝置；光鑰匙是基于單片機STC12C2052AD設計的一種發送端。所述LED發送/接收模塊中，選擇的光源是Luxeon III Enutter大功率藍光光源(3W)。該光源的特點主要為：光通量高；使用壽命可達5*104h；體積??；額定工作電流很大，大約為350～700mA；點亮時間小于100s。另外，本模塊將光源與鋁基板組合使用用以散熱，使用菲涅爾透鏡實現聚光。選用ULN2803A作為LED的驅動芯片,ULN2803A是高壓大電流達林頓晶體管陣列電路，該電路為反向輸出本文檔來自技高網...

【技術保護點】
光通信智能移動互聯控制空調加濕系統，其特征在于，包括中央處理器、現場可編程門陣列電路、處理器模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、智能加濕器、LED發送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、電源電路、光鑰匙模塊；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、智能加濕器；所述智能加濕器包括微控制器、加濕器開關以及光接收模塊，所述光接收模塊從智能加濕器組中接收LED通信信號，對所述LED通信信號處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器，所述微控制器根據所述控制指令生成加濕器開關的執行指令，所述加濕器開關是電磁繼電器，所述電磁繼電器與加濕器的加濕裝置連接；所述智能加濕器還包括水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器、聲光報警器以及顯示電路，當所述智能加濕器根據控制指令開始工作時，微控制器向所述水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器發出執行指令，獲得加濕器內的水量數據信號、室溫信號以及室內濕度信號，微處理器對所述水量數據信號、室溫信號以及室內濕度信號進行放大、測量、A/D轉換之后傳送到加濕判斷電路，控制加濕器按設定參數工作，同時把數據反饋給所述顯示電路進行數據的可視化處理，最終達到對環境進行智能加濕的目的。當環境的相對濕度值高于設定值時或者加濕器水量不足時，所述聲光報警器發出報警信號；所述遠距離可見光通信系統設備主要包括發射端和接收端；發射端可使用OOK、PPM等調制方式，光源將調制好的光信號以高速、明暗變化的規律進行發射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合C++軟件編程進行發射端的軟硬件設計，實現字符串的發送；接收端，采用CCD作為光探測器，硬件設備使用高幀頻100fps以上、高靈敏度、高響應度CCD相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設計軟件對CCD相機進行數據的采集和處理，將調制信號的規律呈現出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現字符串的接收；所述充電插口設置于閉合門的側端；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調制控制設備、LED燈、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調制設備負責調制生成原始的電信號；所述LED燈是單色的LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的CCD光電轉換器件；所述接收天線是可變倍數的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發出的光通過大氣信道進行傳輸；所述光鑰匙模塊內設置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統，設計基于虛擬串口的秘鑰發送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min?USB口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經過外部驅動模塊加載到智能加濕器上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；所述電源電路分別連接中央處理器和現場可編程門陣列電路；所述電源電路內設置有太陽能電池板、穩壓電路、電源控制器及直流供電電路；所述處理器模塊控制LED光源發送和接收信息，并協調各外設單元工作；所述LED發送/接收模塊負責節點之間的通信；所述傳感器模塊負責目標區域信息的采集；所述串口通信模塊與計算機連接，實現數據的收發；所述電源模塊負責節點的能量供給。...

【技術特征摘要】
1.光通信智能移動互聯控制空調加濕系統，其特征在于，包括中央處理器、現場可編程門陣列電路、處理器模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、智能加濕器、LED發送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、電源電路、光鑰匙模塊；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、智能加濕器；所述智能加濕器包括微控制器、加濕器開關以及光接收模塊，所述光接收模塊從智能加濕器組中接收LED通信信號，對所述LED通信信號處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器，所述微控制器根據所述控制指令生成加濕器開關的執行指令，所述加濕器開關是電磁繼電器，所述電磁繼電器與加濕器的加濕裝置連接；所述智能加濕器還包括水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器、聲光報警器以及顯示電路，當所述智能加濕器根據控制指令開始工作時，微控制器向所述水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器發出執行指令，獲得加濕器內的水量數據信號、室溫信號以及室內濕度信號，微處理器對所述水量數據信號、室溫信號以及室內濕度信號進行放大、測量、A/D轉換之后傳送到加濕判斷電路，控制加濕器按設定參數工作，同時把數據反饋給所述顯示電路進行數據的可視化處理，最終達到對環境進行智能加濕的目的。當環境的相對濕度值高于設定值時或者加濕器水量不足時，所述聲光報警器發出報警信號；所述遠距離可見光通信系統設備主要包括發射端和接收端；發射端可使用OOK、PPM等調制方式，光源將調制好的光信號以高速、明暗變化的規律進行發射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合C++軟件編程進行發射端的軟硬件設計，實現字符串的發送；接收端，采用CCD作為光探測器，硬件設備使用高幀頻100fps以上、高靈敏度、高響應度CCD相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設計軟件對CCD相機進行數據的采集和處理，將調制信號的規律呈現出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現字符串的接收；所述充電插口設置于閉合門的側端；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調制控制設備、LED燈、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調制設備負責調制生成原始的電信號；所述LED燈是單色的LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的CCD光電轉換器件；所述接收天線是可變倍數的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發出的光通過大氣信道進行傳輸；所述光鑰匙模塊內設置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統，設計基于虛擬串口的秘鑰發送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min-USB口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經過外部驅動模塊加載到智能加濕器上，通過LED來完成秘鑰信息的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳露，
申請(專利權)人：文成縣刀鋒科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33