一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法及系统与流程

1.本发明涉及智能遮阳技术领域，具体涉及一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法及系统。


背景技术：

2.阳光房也称为玻璃房，能够很好地从户外采光，小面积阳光房顶部玻璃可以选用大面积一整块的全景玻璃，而大型阳光房为了安全性，一般在阳光房的顶部设置多块玻璃，各玻璃之间通过金属框连接。
3.现有技术中大型阳光房的玻璃可采用电致变色玻璃，它可以自由调控可见光的透过率与遮阳系数，但是大型阳光房的房顶面积较大，包含的电致变色玻璃块数较多，其中一部分电致变色玻璃的遮阳效果对阳光房内的温度影响较小，若在对阳光房进行温度调控时不加区分地控制全部电致变色玻璃进行遮阳，则电致变色玻璃的总电能损耗会较大，造成不必要的能源浪费。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法及系统，用于解决现有阳光房遮阳方法存在的能源浪费较大的问题，所采用的技术方案具体如下：
5.第一方面，本发明一个实施例提供了一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法及系统包括以下步骤：
6.获取金属框上多个设定位置对应的室内温度和室外温度，根据所述多个设定位置对应的室内温度得到室内温度矩阵，根据所述多个设定位置对应的室外温度得到室外温度矩阵；
7.根据所述室内温度矩阵和室外温度矩阵，得到对应的热交换对抗强度分布矩阵；
8.利用线性插值方法对所述热交换对抗强度分布矩阵进行插值处理，得到对应的热交换对抗强度插值矩阵；
9.判断所述热交换对抗强度插值矩阵中各元素对应的温度是否低于设定温度阈值，将低于温度阈值的元素集合对应的位置记为冷风路径区域；
10.根据冷风路径区域判定目标遮阳区域；
11.根据所述目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的热交换对抗强度值，得到目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比；根据所述占空比调节遮阳区域中各电致变色玻璃的颜色。
12.本发明还提供了一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法。
13.本发明利用线性插值方法对热交换对抗强度分布矩阵进行插值处理，得到对应的热交换对抗强度插值矩阵；判断热交换对抗强度插值矩阵中各元素对应的温度是否低于设
定温度阈值，将低于温度阈值的元素集合对应的位置记为冷风路径区域；根据冷风路径区域判定目标遮阳区域；根据目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的热交换对抗强度值，得到目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比；根据占空比调节遮阳区域中各电致变色玻璃的颜色。本发明将热交换对抗强度插值矩阵中各元素对应的温度作为得到冷风路径区域的依据，将冷风路径区域作为得到目标遮阳的区域的依据，能够在保障室内温度的同时有效减少电致变色玻璃的总损耗，达到节约资源的目的。
14.优选的，设定位置为金属框连接处。
15.优选的，得到对应的热交换对抗强度分布矩阵的方法包括：
16.根据所述室外温度矩阵中各元素与所述室内温度矩阵中对应元素的比值，得到室外温度矩阵中各元素对应的热交换对抗强度值；
17.根据所述热交换对抗强度值，得到热交换对抗强度分布矩阵；
18.所述热交换对抗强度值的计算公式为：
[0019][0020]
其中，m
(,)
为热交换对抗强度分布矩阵中第i行第j列元素对应的热交换对抗强度值，为室外温度矩阵中第i行第j列对应的元素值，为室内温度矩阵中第i行第j列对应的元素值，当m
(i,j)
的值大于1表明室内温度低于室外温度，max()为取最大值函数。
[0021]
优选的，得到目标遮阳区域的方法，包括：
[0022]
根据所述冷风路径区域，得到所述冷风路径区域覆盖的各电致变色玻璃对应的平均热交换对抗强度值；
[0023]
利用四连通算法连接最大平均热交换对抗强度值和最小平均热交换对抗强度值对应的电致变色玻璃，得到第一遮阳区域；
[0024]
将所述第一遮阳区域中各电致变色玻璃进行八连通方向延伸，得到目标遮阳区域。
[0025]
优选的，目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比的计算公式为：
[0026]
da＝wa+d0*(1-wa)
[0027]
其中，da为目标遮阳区域中第a个电致变色玻璃对应的占空比，wa为第a个电致变色玻璃对应的热交换对抗强度值，d0为预设最低占空比。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0029]
图1为本发明一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法的流程图；
[0030]
图2为本发明的阳光房示意图；
[0031]
图3为本发明的冷风路径区域覆盖到的电致变色玻璃示意图；
[0032]
图4为本发明的第一遮阳区域示意图；
[0033]
图5为本发明的第二遮阳区域示意图；
[0034]
图6为本发明的第三遮阳区域示意图。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
[0036]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学技术语与属于本发明的技术人员通常理解的含义相同。
[0037]
本实施例提供了一种基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法，详细说明如下：
[0038]
如图1所示，该基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法，包括以下步骤：
[0039]
步骤s001，获取金属框上多个设定位置对应的室内温度和室外温度，根据所述多个设定位置对应的室内温度得到室内温度矩阵，根据所述多个设定位置对应的室外温度得到室获取外温度矩阵。
[0040]
本实施例中，阳光房的顶部设置有多块电致变色玻璃，各电致变色玻璃之间通过金属框连接，每块电致变色玻璃都被金属框包围，将各电致变色玻璃按照行列位置进行排列，在金属框上多个设定位置布置室内和室外温度传感器，通过温度传感器采集各设定位置对应的室内温度和室外温度，本实施例中设定位置为金属框连接处。
[0041]
作为其它的实施方式，也可以根据需求的不同布置传感器的位置，例如可以将传感器布置在金属框的中点位置。
[0042]
本实施例中选取的电致变色玻璃的个数是8*12，8为电致变色玻璃排列的行数，12为电致变色玻璃排列的列数，则室内和室外温度传感器的个数分别是9*13，9为传感器排列的行数，13为传感器排列的列数，如图2所示,其中矩形为电致变色玻璃位置，圆形为传感器位置。
[0043]
本实施例中，当阳光房内的空调开始启动，则从空调开启时刻各室内温度传感器和室外温度传感器分别开始对阳光房中各金属框连接处位置的室内温度和室外温度进行采集，根据采集到的各金属框连接处位置的室内温度和室外温度，得到对应的室内温度矩阵和室外温度矩阵。
[0044]
本实施例温度传感器采集的方式为间隔一定的时间采集一次，间隔的时间需要根据实际情况设置；作为其它的实施方式，也可以将温度传感器采集的方式设置为实时采集。
[0045]
步骤s002，根据所述室内温度矩阵和室外温度矩阵，得到对应的热交换对抗强度分布矩阵。
[0046]
本实施例中，根据室外温度矩阵中各元素与室内温度矩阵中对应元素的比值，得到室外温度矩阵中各元素对应的热交换对抗强度值；根据各元素对应的热交换对抗强度值，得到热交换对抗强度分布矩阵；根据如下公式计算对应的热交换对抗强度分布矩阵中各元素对应的热交换对抗强度值：
[0047][0048]
其中，m
(,)
为热交换对抗强度分布矩阵中第i行第j列元素对应的热交换对抗强度值，为室外温度矩阵中第i行第j列对应的元素值，为室内温度矩阵中第i行第j列对应的元素值，max()为取最大值函数，当m
(i,j)
的值大于1表明室内温度低于室外温度，当的值越大意味着室内外温差越大，反之认为室内外温差越小，且室内外温差越大表明室内室外传递的热能越大。
[0049]
步骤s003，利用线性插值方法对所述热交换对抗强度分布矩阵进行插值处理，得到对应的热交换对抗强度插值矩阵。
[0050]
本实施例中，对得到的热交换对抗强度分布矩阵进行归一化处理，利用线性插值方法对归一化处理之后的热交换对抗强度分布矩阵进行插值，得到更高分辨率的热交换对抗强度分布矩阵，记为热交换对抗强度插值矩阵，且本实施例中热交换对抗强度插值矩阵的大小为9*128,13*128。
[0051]
本实施例中，归一化处理和线性插值是常规技术手段，因此本实施例不做详细描述；本实施例中插值的倍数是128；作为其它实施方式，插值的倍数可以根据需要进行修改。
[0052]
步骤s004，判断所述热交换对抗强度插值矩阵中各元素对应的温度是否低于设定温度阈值，将低于温度阈值的元素集合对应的位置记为冷风路径区域。
[0053]
阳光房中空调开启后冷风经过的位置对应的温度相对较低，因此，可根据热交换对抗强度插值矩阵确定阳光房中空调开启后冷风经过的位置，也即冷风运动路径，因此需要判断热交换对抗强度插值矩阵中各元素对应的室内温度值是否低于设定温度阈值，将低于温度阈值的元素集合对应的位置记为冷风路径；本实施例中的温度阈值需要根据实际情况进行设定。
[0054]
本实施例中，由于冷风路径对应位置的温度较低，与外界温度的温差较大，相应地与外界进行热交换快，若不对冷风路径对应的位置进行遮阳，则室内温度上升速度较快。因此，本实施例后续将冷风路径区域对应的位置作为得到目标遮阳区域的基础。
[0055]
步骤s005，根据冷风路径区域判定目标遮阳区域。
[0056]
本实施例中，冷风路径区域覆盖到的电致变色玻璃区域如图3所示，对冷风路径区域覆盖到的电致变色玻璃区域内的各点对应的热交换对抗强度值求和之后求平均值，得到冷风路径区域覆盖到的各电致变色玻璃区域对应的平均热交换对抗强度值，从各平均热交换强度值中选取最大平均热交换对抗强度值和最小平均热交换对抗强度值对应的各电致变色玻璃，并使用四连通算法对最大平均热交换对抗强度值和最小平均热交换对抗强度值对应的电致变色玻璃进行连接，得到第一遮阳区域，如图4所示。
[0057]
本实施例中，四连通算法只能从一个点的上下左右去标记，不能直接标记斜上斜下，使用四连通算法画线时只能横着走或者竖着走，因此采用四连通算法对最大平均热交换对抗强度值和最小平均热交换对抗强度值对应的电致变色玻璃进行连接的路径可能不唯一；本实施例优选连接路径覆盖冷风路径中心线的连通路径为第一遮阳区域。
[0058]
本实施例中，最大平均热交换对抗强度值和最小平均热交换对抗强度值对应的各电致变色玻璃是根据冷风的运动路径来选取的，因为冷风首先经过的区域与室内其它区域
交换热能较少，所以温度最低，即对应的平均热交换对抗强度值最大，随着时间的推移，冷风经过的区域与室内其它区域交换热能会越来越多直到趋于稳定，因此选取最大平均热交换对抗强度值和最小平均热交换对抗强度值对应的电致变色玻璃可以看作冷风运动的路径。
[0059]
本实施例中，逐个将第一遮阳区域中各电致变色玻璃的八连通方向的电致变色玻璃区域加入到第一遮阳区域中，得到第二遮阳区域，如图5所示；之后将第二遮阳区域中第一遮阳区域中的各电致变色玻璃区域剔除，得到第三遮阳区域，如图6所示。
[0060]
对第三遮阳区域中电致变色玻璃区域内的各点对应的热交换对抗强度值求和之后求平均值，得到第三遮阳区域中各电致变色玻璃区域对应的平均热交换对抗强度值；对第一遮阳区域中电致变色玻璃区域内的各点对应的热交换对抗强度值求和之后求平均值，得到第一遮阳区域中各电致变色玻璃对应的平均热交换对抗强度值。
[0061]
本实施例中，当第三遮阳区域中最小平均热交换对抗强度值小于第一遮阳区域中最小平均热交换对抗强度值时，不需要对第三遮阳区域中各电致变色玻璃区域进行扩散；当第三遮阳区域中最小平均热交换对抗强度值大于第一遮阳区域中最小平均热交换对抗强度值时，将第三遮阳区域向外邻域扩散，当在外邻域中有电致变色玻璃区域对应的平均热交换对抗强度值小于第一遮阳区域中最小平均热交换对抗强度值时，停止向外扩散；所述外邻域电致变色玻璃区域对应的平均热交换强度值与上述得到平均热交换对抗强度值的方法相同。
[0062]
本实施例中，将第一遮阳区域、第三遮阳区域以及第三遮阳区域向外邻域扩散的电致变色玻璃区域组成阳光房的目标遮阳区域。
[0063]
作为其它的实施方式，也可以将冷风路径区域覆盖到的电致变色玻璃区域或者上述第二遮阳区域作为目标遮阳区域。
[0064]
步骤s006，根据所述目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的热交换对抗强度值，得到目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比；根据所述占空比调节遮阳区域中各电致变色玻璃的颜色。
[0065]
本实施例中，需要对目标遮阳区域内各电致变色玻璃区域对应的平均热交换对抗强度值进行极差标准化，使目标遮阳区域中电致变色玻璃区域对应的平均热交换对抗强度值的最大值为1，最小值为0；所述极差标准化为公知技术，本实施例不做详细描述。
[0066]
本实施例中，根据极差标准化后对应的目标遮阳区域中各电致变色玻璃区域对应的的平均热交换对抗强度值和在最开始阳光房使用者设定的最低预期占空比d0，得到目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比，通过数学建模拟合的方式可以得到目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比的计算公式：
[0067]
da＝wa+d0*(1-wa)
[0068]
其中，da为目标遮阳区域中第a个电致变色玻璃对应的占空比，wa为第a个电致变色玻璃对应的平均热交换对抗强度值，d0为预设最低占空比。
[0069]
本实施例中，电致变色玻璃对应的占空比是指电致变色玻璃连接的开关电源对应的电子开关的占空比，占空比越大，电致变色玻璃连接的开关电源对应的电压也越大；本实施例最低预期占空比d0是要求的最低占空比，本实施例中对电致变色玻璃区域的调节的占空比要在最低预期占空比之上，所述最低预期占空比d0需要使用者根据实际情况设置。
[0070]
本实施例中，da与电致变色玻璃的遮阳效果成正相关关系，da越大，遮阳效果越好，当da的值为1时对应电致变色玻璃全遮阳，当da的值为0时对应电致变色玻璃不遮阳。
[0071]
本实施例中，依据目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比对对应的电致变色玻璃进行颜色的调控，使目标遮阳区域中各电致变色玻璃达到对应的遮阳效果，而不是对所有电致变色玻璃都进行相同的颜色调控，这样的方式可以减少对非目标遮阳区域的遮阳，达到节约能源的效果；本实施例中，各电致变色玻璃对应的占空比与电能损耗成正相关关系，当电致变色玻璃对应的占空比越大对应的电能损耗越多。
[0072]
本实施例利用线性插值方法对热交换对抗强度分布矩阵进行插值处理，得到对应的热交换对抗强度插值矩阵；判断热交换对抗强度插值矩阵中各元素对应的温度是否低于设定温度阈值，将低于温度阈值的元素集合对应的位置记为冷风路径区域；根据冷风路径区域判定目标遮阳区域；根据目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的热交换对抗强度值，得到目标遮阳区域中各电致变色玻璃对应的占空比；根据占空比调节遮阳区域中各电致变色玻璃的颜色。本实施例将热交换对抗强度插值矩阵中各元素对应的温度作为得到冷风路径区域的依据，将冷风路径区域作为得到目标遮阳的区域的依据，能够在保障室内温度的同时有效减少电致变色玻璃的总损耗，达到节约资源的目的。
[0073]
本实施例的基于智能物联网的阳光房智能遮阳系统包括存储器和处理器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述基于智能物联网的阳光房智能遮阳方法。
[0074]
需要说明的是,上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。