專利名稱：開窗行為計數(shù)裝置及其記數(shù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一個自動統(tǒng)計裝置，具體是一種開窗行為計數(shù)裝置及其記 數(shù)方法。
背景技術(shù)：
建筑室內(nèi)自然通風(fēng)一方面可以在夏季改善室內(nèi)熱環(huán)境、帶走潮濕污濁的 空氣、加速人體表面皮膚汗液的揮發(fā)從而提高人體的舒適感、加速建筑圍護(hù) 結(jié)構(gòu)與外界的熱交換從而降低對室內(nèi)的傳熱等。另一方面，自然通風(fēng)可以提 供新鮮清潔的自然空氣，有利于人體的生理和心理健康。開窗行為在自然通 風(fēng)這個大環(huán)境的發(fā)展下，必然越來越受到人們的重視。
同時了解居民開窗行為不僅能用于建筑節(jié)能研究及設(shè)計，同時還可用于 室內(nèi)空氣品質(zhì)、自然通風(fēng)等相關(guān)研究，具有重要的理論與實(shí)際意義。但目前 還沒有專門的裝置對居民的開窗行為進(jìn)行自動監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明的目的在于，提供一個開窗行為的計數(shù)裝置及其 計數(shù)方法，通過分析可以獲得室內(nèi)人員f窗行為模型，可用于建筑節(jié)能研究 及設(shè)計，同時還可用于室內(nèi)空氣品質(zhì)、自然通風(fēng)等相關(guān)研究，具有重要的理 論與實(shí)際意義。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是 一種開窗行為記數(shù)裝置， 包括在室情況檢測電路、窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路、實(shí)時時鐘電路、與計算機(jī) 連接的通信電路、存儲器和控制中心，其中存儲器和通信電路分別與控制中心雙向連接，所述在室情況檢測電路、窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路、實(shí)時時鐘電
路的輸出端分別接入控制中心。
作為優(yōu)選方案，上述開窗行為記數(shù)裝置還包括有接入控制中心的指示燈
控制電路，控制指示燈顯示檢測到的信息。
上述窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路為檢測窗戶離散狀態(tài)的開關(guān)傳感器；
同時，上述窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路還可以為檢測窗戶連續(xù)狀態(tài)的測距傳感器。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種開窗行為記數(shù)方法，其特征是，包括如下步
驟
1) 當(dāng)窗戶發(fā)生動作時，通過窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路將窗戶動作信息進(jìn)行 分析，實(shí)時存儲窗戶不同時刻的開關(guān)狀態(tài)；
2) 檢測室內(nèi)人員在室情況，即人員是否在室，并對信息進(jìn)行分析、實(shí)時 存儲室內(nèi)人員不同時刻的在室情況；
3) 實(shí)時將存儲的室內(nèi)人員的在室情況、窗戶的開關(guān)狀態(tài)和存儲器容量的 狀況顯示出來。
4) 當(dāng)存儲空間不夠或設(shè)備出現(xiàn)異常狀況時，系統(tǒng)報警器就會發(fā)出蜂鳴報 警信號。
上述分析是將模擬信號變成數(shù)字信號，將各個狀態(tài)用具體數(shù)字指代。具 體如下所述窗戶不同時刻的開關(guān)狀態(tài)F，包括窗戶開關(guān)的離散狀態(tài)值F1或 連續(xù)狀態(tài)值F2，其中F1=0， 0. 5和1,其中當(dāng)F1=0時，代表窗戶處于全關(guān)狀 態(tài)，當(dāng)F1^.5時，代表窗戶處于半開半閉狀態(tài)，當(dāng)FK時，代表窗戶處于 全開狀態(tài)；F2二0、 1或0 1之間數(shù)值，其中當(dāng)F2=0時，代表窗戶處于全關(guān) 狀態(tài)，當(dāng)F24時，代表窗戶處于全開狀態(tài)，當(dāng)F2取0 1數(shù)值時，代表窗戶處于不同的開度狀態(tài)；
所述在室情況E^或1，其中當(dāng)E二0時，代表室內(nèi)無人，當(dāng)E4時，
代表室內(nèi)有人；
所述實(shí)時檢測的時間步長Gl取0.01 1秒，實(shí)時記錄數(shù)據(jù)的時間步長 G2取l 60分鐘。
本發(fā)明的工作原理及過程是，當(dāng)測試窗戶離散狀態(tài)時，在窗戶安裝檢測 開關(guān)的傳感器，用于檢測窗戶的開關(guān)狀態(tài)；當(dāng)測試窗戶連續(xù)狀態(tài)時，在窗戶 安裝檢測距離的傳感器，用于檢測窗戶不同的開度狀態(tài)。在室內(nèi)人體活動的 范圍安裝紅外傳感器，用于檢測室內(nèi)人員的在室情況。窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電 路和室內(nèi)人員在室情況檢測電路將檢測獲得的信號傳到控制中心，由存儲器 進(jìn)行實(shí)時存儲，同時通過通信電路與電腦通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、清除，讀取
系統(tǒng)時間和設(shè)置系統(tǒng)時間等操作。此外該計數(shù)裝置還可加入報警系統(tǒng)。
同時，本裝置可以通過實(shí)時時鐘電路內(nèi)設(shè)定的時間步長定期對檢測數(shù)據(jù) 進(jìn)行實(shí)時掃描。其中的檢測時間步長和記錄數(shù)據(jù)的時間步長都是可以根據(jù)實(shí) 際測試的需要來設(shè)定的。每組數(shù)據(jù)由時間、窗戶的開關(guān)狀態(tài)以及室內(nèi)人員的 在室情況組成。
綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)所述開窗行為記數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)簡單， 相應(yīng)的記數(shù)方法便于實(shí)現(xiàn)，且安裝和操作方便、成本低廉，適用于研究居民 的開窗行為，給建筑節(jié)能研究及設(shè)計、室內(nèi)空氣品質(zhì)、自然通風(fēng)等相關(guān)領(lǐng)域 的研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持，具有重要的理論與實(shí)際意義。


圖1是開窗行為記數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是開窗行為記數(shù)方法的流程圖；圖3是圖1中檢測窗戶開關(guān)狀態(tài)傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖4是安裝了檢測窗戶開關(guān)狀態(tài)傳感器的鋁合金窗裝置分布圖。
在上述附圖中，
l-控制中心， 2-室內(nèi)人員在室情況檢測電路，
3-窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路，4-通信電路，
5-存儲器，6-指示燈控制電路， 7-實(shí)時時鐘電路；
8-磁鐵， 9、 10-窗戶傳感器電路板，11、 12、 13、 14-霍爾元件;
15-窗戶外框 16-鋁合金邊框 17-支座
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
參照圖1，開窗行為計數(shù)裝置是由室內(nèi)人員在室情況檢測電路2、窗戶開 關(guān)狀態(tài)檢測電路3、指示燈控制電路6、實(shí)時時鐘電路7、通信電路4、存儲 器5和控制中心1這七大部分組成，其中存儲器5和通信電路4可以與控制 中心1進(jìn)行雙向控制，其余四個組成部分都只能和控制中心1進(jìn)行單向控制。
參見圖2，開窗計數(shù)裝置接通電源開始工作后，紅外傳感器和檢測窗戶 開關(guān)狀態(tài)的傳感器開始分別檢測室內(nèi)人員的在室情況和窗戶的開關(guān)狀態(tài)(步 驟Sl)，同時將檢測到的信息通過計數(shù)裝置上的指示燈顯示出來(步驟S2)。 本發(fā)明系統(tǒng)檢測的時間步長和記錄數(shù)據(jù)的時間步長可以根據(jù)實(shí)際測試需要選 定。本實(shí)施例將檢測時間步長設(shè)置為0. 1秒，記錄數(shù)據(jù)的時間步長設(shè)為1分 鐘。當(dāng)?shù)竭_(dá)每個記錄時間點(diǎn)時，系統(tǒng)檢測出一個可以實(shí)時記錄的關(guān)于窗戶開 關(guān)狀態(tài)和室內(nèi)人員在室情況的數(shù)據(jù)，反之如果沒有到達(dá)時間記錄點(diǎn)，系統(tǒng)則 返回最初的步驟S1繼續(xù)檢測(步驟S3)。到達(dá)記錄時間點(diǎn)之后，系統(tǒng)會根據(jù) 先前檢測到的狀態(tài)生成需要記錄的數(shù)據(jù)，(步驟S4)。如果生成需要記錄的數(shù) 據(jù)與上一次記錄的數(shù)據(jù)相同，則系統(tǒng)同樣返回最初的步驟S1繼續(xù)檢測，反之則將數(shù)據(jù)寫入存儲器(步驟S5)，系統(tǒng)將需要記錄的數(shù)據(jù)寫入存儲器之后便會 返回最初步驟Sl繼續(xù)檢測(步驟S6)。
參見圖3，為檢測窗戶開關(guān)狀態(tài)傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。 檢測窗戶開關(guān)狀態(tài)傳感器由兩塊電路板9、 10和一塊磁鐵8組成，每個 電路板上都含有兩個霍爾元件，分別為霍爾元件11和12、 13和14。本發(fā)明 對檢測窗戶開關(guān)狀態(tài)傳感器作了如下設(shè)定當(dāng)磁鐵8從霍爾元件11往14方 向移動，通過霍爾元件ll時，代表窗戶處于全關(guān)狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8繼續(xù)往霍爾 元件14方向移動，通過霍爾元件12并未到達(dá)霍爾元件13時，代表窗戶從全 關(guān)到開并處于半開半閉的狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8繼續(xù)往霍爾元件14方向移動，通過 霍爾元件13時，代表窗戶處于全開狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8完全通過霍爾元件14時， 同樣代表窗戶處于全開狀態(tài)。反之，當(dāng)磁鐵8從霍爾元件14往11方向移動， 通過霍爾元件14時，代表窗戶處于全開狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8繼續(xù)往霍爾元件11 方向移動，通過霍爾元件13并未到達(dá)12時，代表窗戶處于半開半閉的狀態(tài)； 當(dāng)磁條8繼續(xù)往霍爾元件11方向移動，、通過霍爾元件12時，代表窗戶從開 到關(guān)并處于全關(guān)狀態(tài)；當(dāng)磁條8完全通過霍爾元件11時，同樣代表窗戶處于 全關(guān)狀態(tài)。
下述實(shí)施例將上述裝置具體運(yùn)用于監(jiān)測采用推拉鋁合金窗的房間的居民 開窗行為
參見圖4，圖4是安裝了檢測窗戶開關(guān)狀態(tài)傳感器的鋁合金窗裝置分布 圖，圖中包括窗戶外框15，玻璃窗的^4金邊框16，霍爾元件11、 12、 13 和14均采用開關(guān)霍爾A3144，磁鐵8用于固定霍爾元件的底架支座Z。其中 帶有霍爾元件的電路板9和10則分別用螺絲固定在底架支座17上，同時將 支座17固定在窗臺上，具體安裝位置按照實(shí)際窗戶的全關(guān)和全開位置來定。 磁鐵8直接用固體膠水分別粘貼在推拉玻璃窗的鋁合金邊框16上，具體位置 根據(jù)底架支座上的霍爾元件高度來定， 一般磁鐵的固定位置稍微高于霍爾元件0.5 lcm左右。距離太近在推拉窗戶的時候容易觸碰到霍爾元件，而破壞 霍爾元件。反之，距離太遠(yuǎn)則霍爾元件和磁鐵之間無法產(chǎn)生脈沖，從而無法 正常的反映窗戶的具體開關(guān)狀態(tài)。
根據(jù)測試的需要選擇不同的傳感器來檢測窗戶的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)測試窗戶 開關(guān)的離散狀態(tài)時，選擇檢測開關(guān)的傳感器。參見圖4，當(dāng)磁鐵8從霍爾元 件11往14方向移動，通過霍爾元件ll時，代表窗戶處于全關(guān)狀態(tài)；當(dāng)磁鐵 8繼續(xù)往14方向移動，通過霍爾元件12并未到達(dá)霍爾元件13時，代表窗戶 從全關(guān)到開并處于半開半閉的狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8繼續(xù)往14方向移動，通過霍爾 元件13時，代表窗戶處于全開狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8完全通過14時，同樣代表窗 戶處于全開狀態(tài)。反之，當(dāng)磁鐵8從霍爾元件14往11方向移動，通過14 時，代表窗戶處于全開狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8繼續(xù)往霍爾元件11方向移動，通過 13并未到達(dá)12時，代表窗戶處于半開半閉的狀態(tài)；當(dāng)磁鐵8繼續(xù)往霍爾元 件ll方向移動，通過12時，代表窗戶從開到關(guān)并處于全關(guān)狀態(tài)；當(dāng)磁條8 完全通過霍爾元件ll時，同樣代表窗戶處于全關(guān)狀態(tài)。當(dāng)測試窗戶開關(guān)的連 續(xù)狀態(tài)時，選擇測距傳感器。當(dāng)窗戶處于不同的開度時，測距傳感器將測得 的窗戶開度0 1通過窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路傳遞給控制中心進(jìn)行分析記錄。 同時安裝在室內(nèi)人員活動范圍內(nèi)的在室情況檢測電路2的紅外傳感器將檢測 的室內(nèi)人員在室情況傳遞給控制中心，煞啟'指示燈控制電路控制指示燈來顯 示窗戶開關(guān)狀態(tài)和室內(nèi)人員的在室情況。最后通過讀取鐵電存儲器FM25L256 內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)來分析居民的開窗行為。
所述控制中心1采用ARM(32位單片機(jī))LPC2148;室內(nèi)人員在室情況檢 測電路采用的是人體感應(yīng)模塊GH718，其他元件均采用20P排線相互連接。
上述實(shí)施例中的各種傳感器類型和安裝位置可以根據(jù)窗戶的具體狀態(tài) 進(jìn)行選擇，本發(fā)明保護(hù)范圍并不局限于實(shí)施例中表述。
權(quán)利要求
1、一種開窗行為記數(shù)裝置，其特征是包括在室情況檢測電路、窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路、實(shí)時時鐘電路、與計算機(jī)連接的通信電路、存儲器和控制中心，其中存儲器和通信電路分別與控制中心雙向連接，所述在室情況檢測電路、窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路、實(shí)時時鐘電路的輸出端分別接入控制中心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述開窗行為記數(shù)裝置，其特征是還包括有接入控制中心的指示燈控制電路，控制指示燈顯示檢測到的信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述開窗行為記數(shù)裝置，其特征是還包括其輸入端與 控制中心輸出端連接的報警電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l-3之一所述開窗行為記數(shù)裝置，其特征是所述窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路為檢測窗戶離散狀態(tài)的開關(guān)傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-3之一所述開窗行為記數(shù)裝置，其特征是所述窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路還可以為檢測窗戶連續(xù)狀態(tài)的測距傳感器。
6、 一種開窗行為記數(shù)方法，其特征是，包括如下步驟1) 當(dāng)窗戶發(fā)生動作時，通過窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路將窗戶動作信息進(jìn)行 分析，實(shí)時存儲窗戶不同時刻的開關(guān)狀態(tài)F;2) 檢測室內(nèi)人員的在室情況，并對信息進(jìn)行分析、實(shí)時存儲室內(nèi)人員不同時刻的在室情況E;3) 實(shí)時將存儲的上述室內(nèi)人員的在室情況E、窗戶的開關(guān)狀態(tài)F與存儲器的容量狀況一并顯示出來。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述開窗行為記數(shù)方法，其特征是，還包括步驟當(dāng) 存儲空間不夠時，發(fā)出蜂鳴報警信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述開窗行為記數(shù)方法，其特征是，所述步驟l中所述窗戶不同時刻的開關(guān)狀態(tài)F，包括窗戶開關(guān)的離散狀態(tài)值F1或連續(xù)狀態(tài)值 F2，其中F1=0， 0. 5和1，其中當(dāng)F1二0時，代表窗戶處于全關(guān)狀態(tài)，當(dāng)F1=0. 5 時，代表窗戶處于半開半閉狀態(tài)，當(dāng)Fl=l時，代表窗戶處于全開狀態(tài)；F2=0、 1或0 1之間數(shù)值，其中當(dāng)F2=0時，代表窗戶處于全關(guān)狀態(tài)，當(dāng)F2=l時， 代表窗戶處于全開狀態(tài)，當(dāng)F2取0 1數(shù)值時，代表窗戶處于不同的開度狀 態(tài)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述開窗行為記數(shù)方法，其特征是，所述步驟2中在 室情況EO或l，其中當(dāng)E二O時，代表室內(nèi)無人，當(dāng)E二1時，代表室內(nèi)有 人。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述開窗行為記數(shù)方法，其特征是，所述步驟3中 實(shí)時檢測的時間步長Gl取0. 01 1秒，實(shí)時記錄數(shù)據(jù)的時間步長G2取l 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開窗行為記數(shù)裝置，包括在室情況檢測電路、窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路、實(shí)時時鐘電路、與計算機(jī)連接的通信電路、存儲器和控制中心，其中存儲器和通信電路分別與控制中心雙向連接，所述在室情況檢測電路、窗戶開關(guān)狀態(tài)檢測電路、實(shí)時時鐘電路的輸出端分別接入控制中心。本發(fā)明同時還公開了與之相應(yīng)的開窗行為記數(shù)方法，其易于實(shí)現(xiàn)，且安裝和操作方便、成本低廉，適用于研究居民的開窗行為，給建筑節(jié)能研究及設(shè)計、室內(nèi)空氣品質(zhì)、自然通風(fēng)等相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持，具有重要的理論與實(shí)際意義。
文檔編號G07C3/00GK101408994SQ200810143608
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者晉 周, 周軍莉, 泉 張, 張國強(qiáng), 維 殷, 陳偉煌 申請人:湖南大學(xué)