一种预知天气自动开关的门窗及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种预知天气自动开关的门窗及工作方法，属于智能家居设备技术领域。
【背景技术】
[0002]目前所用的门窗是推拉式，窗框与底部槽摩擦力很大，动作必须要轻，不注意时推拉就会有困难，门窗容易变形。下雨的时候用户如果不在，雨水打在窗户上容易造成槽内积水，房屋潮湿。为了解决这个问题，目前比较典型的方案是CN 203476050 U—种防雨窗，采用雨滴传感器，虽然解决了上述问题，但专利CN 203476050U所指的防雨门窗不便于安装，而且只有在下雨的时候雨水滴到水滴传感器上，门窗才会关闭，但雨滴传感器不灵敏，只要有水，雨滴传感器就会做出反应，容易造成误关闭门窗，室内空气不流通。
[0003]中国专利文件“一种天气变化门窗关闭提醒系统及方法”(公开号103729986A)公开了一种基于传感器网络的天气变化门窗关闭提醒系统及方法，包括感应装置，控制装置及客户端。其中感应装置包括磁传感器及无线通信器，磁传感器连接无线通信器。控制装置包括控制器及收发器，控制器连接收发器。通过控制装置收集天气信息，如果达到预设条件则向感应装置发送通知，感应装置根据磁传感器提供的门窗开关状态向控制器反馈信息。控制装置根据感应装置反馈的信息，向客户端发送提醒。该专利主要利用了传感器网络，但网络在强磁条件下可靠性不好，而且无线传感器网络节点出现故障的可能性要大得多。传感器节点是通过随机撒播的方式部署在指定的恶劣环境或无人区域，在无人值守状态下工作，网络维护变得十分困难。且该专利只提供天气信息，然后将天气信息反馈给用户，让用户手动或者无线控制门窗的开关，比较繁琐。
[0004]中国专利文件“风光互补全自动智能门窗”(公告号204418914U)公开了一种风光互补全自动智能门窗，包括有窗框，窗扇，驱动装置，风力发电装置，蓄电池，整流桥，稳压器，太阳能光伏膜，温度传感器，湿度传感器，风速传感器，雨水传感器，光敏电阻器，控制面板，遥控接收器及遥控器。该实用新型专利主要是通过风光互补供电，节能环保。但是其安装过程过于繁琐；没有考虑到用户的角度就将门窗关闭。
[0005]中国专利文件“雨水感应自动控制门窗开关装置”(公告号204060317U)公开了一种通过感应下雨自动控制门窗开关的装置。包括电源，主控制器，雨水传感器，磁吸锁和驱使窗体的滚轮沿窗框上的导轨移动的动力装置。电源连接主控制器的电源输入端，磁吸锁与主控制器连接，雨水传感器连接主控制器的信号输入端。该专利的动力装置采用在现有的用滚轮走动的门窗上增设磁吸锁，利用电磁吸合的方式实现门窗的打开或锁闭，利用电机带动传送带，带动窗体沿窗框上的导轨移动。该实用新型专利所用的动力装置包括传送带长时间使用会受到磨损，容易断裂，不利于长久的运转；采用雨滴传感器，虽然解决了上述问题，但该专利所指的防雨门窗不便于安装，而且只有在下雨的时候雨水滴到水滴传感器上，门窗才会关闭，但雨滴传感器不灵敏，只要有水，雨滴传感器就会做出反应，容易造成误关闭门窗，室内空气不流通。
[0006]所以，研发一种及时准确根据天气信息便捷门窗开关装置是急需解决的技术难题。
【发明内容】
[0007]针对现存技术的不足，本发明的目的在于提供一种可预知天气情况根据天气变化能自动开关的门窗；考虑到用户角度，其结构简单多用，反应灵敏，更加智能。
[0008]本发明还提供一种利用上述装置的工作方法。
[0009]本发明的技术方案如下:
[0010]—种预知天气自动开关的门窗，包括门窗外部框和门窗扇，门窗外部框设有滑槽，门窗扇嵌于滑槽内，门窗扇上下设有凹槽，在所述凹槽中设有控制器，所述门窗外部框设有电池、温湿度传感器、紫外线传感器、气压传感器、雨滴传感器，所述电池、温湿度传感器、紫外线传感器、气压传感器、雨滴传感器均与控制器相连，凹槽内设有电机和轮子，所述电机与控制器相连，电机连接轮子，轮子上设有弹簧。电机是用来驱动轮子转动的，选择带弹簧的轮子是为了便于门窗扇的安装。在装玻璃门窗扇时，为了能够将玻璃门窗扇嵌在门窗外部框开设的滑槽内，用到了弹簧的弹性，在将玻璃门窗扇向上顶在门窗外部框的时候，弹簧压缩，所以能够将玻璃门窗扇正确安放在框内，安装完成后，弹簧伸缩回到原来的状态。门窗扇的能动性在于电机驱动轮子，与轮子摩擦门窗的凹槽产生的摩擦力有关，轮子底部边缘与门窗的凹槽的表面相切，轮子的转动力量大于轮子与凹槽的摩擦力，门窗就会移动。
[0011]根据本发明优选的，所述电池为太阳能电池，控制器为ardun1 - pro - mini控制器模块，所述温湿度传感器为DHTl I温湿度传感器，所述紫外线传感器为UV紫外线传感器，所述气压传感器为型号为GY - 68BMP180的气压传感器。
[0012]根据本发明优选的，所述预知天气自动开关的门窗还包括液晶显示屏，液晶显示屏与控制器相连，液晶显示屏位于凹槽外部。
[0013]根据本发明优选的，所述预知天气自动开关的门窗还包括蓝牙模块，蓝牙模块为型号HC -12的蓝牙模块，蓝牙模块的最远传输距离为600m，蓝牙模块与控制器相连，蓝牙模块位于凹槽中。
[0014]根据本发明优选的，所述凹槽和滑槽中均设有永久性电磁铁，所述电磁铁与控制器相连，电磁铁接外部24V电源。当各传感器检测到的数值达到需要关窗的条件时，控制器输出不同的PWM信号给永久性电磁铁使电磁铁开始工作。永久性电磁铁通电后根据同极相互排斥的原理使门窗扇悬浮。控制器控制永久性电磁铁工作使门窗扇悬浮，减少了推拉过程中的摩擦力。
[0015]进一步优选的，所述凹槽包括上凹槽和下凹槽，所述门窗外部框包括门窗上部框和门窗下部框，所述门窗上部框、上凹槽各自均匀分布四个永久性电磁铁；所述门窗下部框、下凹槽各自均匀分布四个永久性电磁铁。电磁铁均匀设置使门窗悬浮更加平稳。
[0016]根据本发明优选的，所述电池连接有低压示警装置。
[0017]一种利用上述门窗的工作方法，包括步骤如下:
[0018](I)温湿度传感器、紫外线传感器、气压传感器、雨滴传感器实时采集天气数据，数据传入控制器中；
[0019](2)控制器判定是否达到预设条件；
[0020](3)若达到预设条件，由控制器传输指令，电机驱动轮子转动，关闭门窗，若未达到预设条件，返回步骤(2)。
[0021]根据本发明优选的，所述步骤(2)中，控制器将收集到的数据传给液晶显示屏，液晶显示屏显示天气数据，数据包括温湿度、气压。
[0022]根据本发明优选的，所述步骤(2)中，控制器将收集到的数据通过蓝牙模块传输给手机，由手机显示天气数据，数据包括温湿度、气压。
[0023]本发明根据预知天气可自动开关的悬浮门窗，用户手机可设置门窗的三种工作模式，一是夏季暴雨模式，起作用的数据为DHTll温湿度传感器、UV紫外线传感器、GY -68BMP180气压传感器的数据；二是一般雨季模式，起作用的数据是雨滴传感器的数据；三是用户自动控制模式，采用蓝牙模块和用户手机通信。用户可以根据自己的需要自行关闭门窗。当用户在家里时，可以通过手机与和控制器相连的蓝牙模块进行通信，改变门窗的开关状态；用户不在家时，可以通过本申请的蓝牙模块，利用市场上已存在的远程遥控门窗的功能控制门窗开关。因为市场上已经存在这种远程遥控门窗，用户可以根据自己的需求选择是否使用这一功能，故不属于本发明之中需要过多解释的内容。
[0024]上述的暴雨模式与雨季模式是根据天气变化的不同所设计的两种不同模式。两种模式下各传感器同样工作，并将采集到的数据传给控制器，控制器根据设定的程序作出相应处理。暴雨模式下采集到的数据变化值比雨季模式下采集的数据变化较为明显，控制器根据设定的相对应的程序及时改变门窗的开关状态。
[0025]本发明的工作原理:各传感器连接如图1所示，通过传感器感知外界的天气因素，将采集的数据通过导线与控制器ardun1 - pro - mini相连；控制器与蓝牙模块HC - 12的引脚相连，用户手机下载安装串口助手实现与控制器ardun1 - pro - mini板的连接。控制器也可将收到的气温、湿度以及大气压的数据值显示在显示屏上的同时通过蓝牙模块发送到用户手机上，使用户感知外界的信息，根据自己的需求看是否需要关闭门窗，然后用手机通过蓝牙模块发送到控制器上，控制器通过程序命令，控制用导线连接的电机转动，电机驱动轮子转动。轮子底部恰好和门窗上的凹槽相切，若轮子的转动力量大于轮子与凹槽的摩擦力，门窗就会移动。本发明所采用的太阳能电池可以供给步进电机和控制器电能。
[0026]该构造不仅能应用在窗户上同样能够应用在门上。与窗户的原理一样，将强力电磁铁安放在门框槽内，各传感器包括DHTll温湿度传感器，UV紫外线传感器，GY - 68BMP180气压传感器和太阳能电池均放在门框上。
[0027]本发明的有益效果在于:
[0028](I)本发明提供的技术方案更加智能化，各种传感器采集的数据可提前预测天气情况，各传感器收集的天气信息通过导线连接到控制器，控制器判断是否该将门窗关闭或者打开，自动控制门窗的开关，在雨水到来之前将门窗关闭，避免了现有预测装置的不灵敏性。
[0029](2)利用本发明的技术方案，窗户的能动性是采用电机驱动带弹簧的轮子，并且在槽内放置了电磁铁使门窗扇悬浮，减少了窗户扇与滑槽的摩擦，方便开关窗门扇，也延长了窗门的使用寿命。
[0030](3)本发明的技术方案提供了三种工作模式，模式之间各自独立，可以切换，灵敏度更高，预测更加准确，既能够在暴雨到来之前将门窗关闭，还能供用户自动控制，在房间里不方便去推拉门窗时或者用户不在家时，可以通过手机查看天气信息，