一种高寒地区的阳光房控制系统、控制方法及控制装置与流程

本发明建筑智能控制，尤其涉及一种高寒地区的阳光房控制系统、控制方法及控制装置。

背景技术：

1、高寒地区年平均气温远低、昼夜温差大、白天日照强烈，气温上升迅速，而夜间则因地面散热快，气温急剧下降。阳光房主要聚焦于提升保温性能、结构稳定性及能源利用效率。在建筑设计上，阳光房采用双层或三层中空玻璃、低辐射玻璃等高效隔热材料，并设置保温隔热层，以减少热量散失。同时，其结构需能承受高寒地区的风雪荷载，因此常选用高强度、耐腐蚀的铝合金或钢结构材料。在智能化与能源利用方面，高寒地区阳光房充分展现了对自然资源的智慧化利用。通过集成光伏组件与逆变器技术，阳光房能够直接将丰富的太阳能转化为电能，自给自足地满足室内电力需求。此外，智能温控与遮阳系统的部署，实现了对室内温度、湿度等关键环境参数的精准监测与动态调节，从而确保了室内环境的恒定与舒适。综上所述，高寒地区阳光房的技术理念全面涵盖了保温效能、结构强度、能源效率及智能化管理等多个维度。其设计不仅让自然光线充分涌入室内，极大提升了室内采光质量，减少了人工照明需求，有效节约了能源；同时，良好的自然采光还促进了室内空气的流通，优化了室内空气质量，旨在为居住者营造一个既温暖舒适又绿色环保的理想室内空间。

2、现有技术一，中国专利，申请号202410251175.3公开了一种玻璃阳光房，包括阳光房体，阳光房体上固接有滑架，滑架上滑动连接有横向杆，横向杆上滑动连接有移动块，移动块上转动连接有转杆，转杆上固接够连接杆，连接杆上连接有两个弧形清扫刷，横向杆与滑架之间固接有第一拉簧，还包括固接在移动块上的附加杆，附加杆上滑动连接有压块，转杆为橡胶材质压块，还包括固接在压块上的定位杆，还包括固接在滑架上的挡罩，能够自动对阳光房自身上表面粘连的杂质进行清扫刷除。虽然能够自动对阳光房自身上表面粘连的杂质进行清扫刷除，提高了使用的便利性；但是橡胶材料可能需要定期维护和检查，增加了维护成本。

3、现有技术二，中国专利，申请号202411048647.1公开了一种钢结构阳光房，包括若干个纵向设置的主梁和若干个横向设置的横梁，若干个主梁组合成若干个支撑弧架，若干个支撑弧架以支撑弧架远离地面的一端周向分布，若干个横梁组成合若干个尺寸不同的连接环架，连接环架与若干个支撑弧架相连接，相邻两个主梁或横梁之间通过连接组件相连接，连接组件上设置有若干个玻璃板，主梁和横梁之间设有门框，门框内侧对称且转动设有旋转门。虽然具有稳定支撑、满足超大跨度阳光房的安装需求、快速连接、外观高档和质感好的优点；但是钢结构隔热和保温性能较差，且易生锈，增加了后期维护成本。

4、现有技术三，中国专利，申请号202410087792.4公开了一种光伏阳光房，包括光伏板组以及支撑总成；支撑总成包括支撑框架以及上部框架总成；支撑框架总成包括多个立柱，立柱通过拼装结构与框架横梁相连接；上部框架总成包括设置在支撑框架总成上的支撑上横梁以及檩条；两个支撑上横梁间以及檩条与对应支撑上横梁间通过安装结构相连接。虽然在整体结构上较为简单，通过拼装结构以及安装结构的设置，使得阳光房的支撑总成相当于采用的是一个拼接式结构，减少了焊接工序的使用，不仅方便了阳光房的组装，还能再一定程度上保证阳光房整体装配的一致性；但是使用拼接式结构，整体强度可能不够牢固，容易出现松动或变形的情况。

5、目前，现有技术一、现有技术二及现有技术三存在结构简单，维护成本高，功能单一的问题。因此本发明主要面向高寒地区建筑，设计了一种集保温、隔热、防水、采光、能源利用、智能化控制等多功能于一体的阳光房。该阳光房通过综合运用多项先进技术，旨在确保在极端寒冷的气候环境下，其内部能够维持理想的温度和光照条件，从而营造出一个既舒适又适宜的生长空间。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种高寒地区的阳光房控制系统、控制方法及控制装置，以解决现有技术中结构简单，维护成本高，功能单一的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高寒地区的阳光房控制系统，所述高寒地区的阳光房控制系统，包括：

4、数据采集模块，用于在阳光房内设置温度传感器、湿度传感器及光照强度传感器，实时采集阳光房内温度、湿度以及光照强度，并将采集到的温度、湿度及光照强度数据传输至数据分析模块；并在室外墙壁安装光伏组件，将光伏发电产生的电力储存，以供阳光房内电力需求；

5、数据分析模块，用于接收数据采集模块传输的数据，对数据进行预处理，对预处理后的数据进行分析，若温度高于预设温度阈值，则向智能调节模块发送通电指令；若湿度高于预设阈值，则向智能调节模块发送开启指令；若光照强度超过预设阈值，则向智能调节模块发送断电指令；

6、智能调节模块，用于接收数据分析模块发送的指令，当接收到通电指令时，对调光玻璃进行通电，使玻璃变透明，增加光照强度以提高温度；当接收到开启指令时，打开可开启扇，将室内潮湿空气排到室外；当接收到断电指令时，对调光玻璃进行断电处理，使玻璃雾化，降低光照强度。

7、作为本发明的进一步改进，数据采集模块，包括：

8、设备初始化子模块，用于在阳光房的各个角落，温度、湿度和光照强度传感器节点在启动时进行初始化；每个传感器节点都包含一个zigbee模块，用于无线通信；初始化过程中，传感器节点会自动配置zigbee网络参数，并生成唯一的网络地址；

9、数据采集子模块，用于传感器节点实时采集环境数据，温度传感器测量当前的温度值，湿度传感器检测空气中的湿度水平，光照强度传感器则记录光照的强度；采集到的模拟信号通过内置的模数转换器转换为数字信号；

10、数据打包子模块，用于将预处理后的数据被格式化为标准的数据包，每个数据包包含传感器类型、采集时间戳及数据值等信息；数据包的大小和格式遵循zigbee协议的规定；

11、网络建立子模块，用于传感器节点通过zigbee模块与zigbee协调器建立通信连接；zigbee协调器位于阳光房的中央控制区域，负责管理整个zigbee网络；传感器节点与协调器之间通过zigbee协议进行握手和认证；传感器节点将打包好的数据包通过zigbee无线信号发送给zigbee协调器；zigbee协调器接收到传感器节点传输的数据包后，进行数据解析，协调器将数据包解码为可读的温度、湿度和光照强度数值，zigbee协调器将解析后的数据通过有线或无线方式转发至数据分析模块。

12、作为本发明的进一步改进，其中，传感器节点通过zigbee模块与zigbee协调器建立通信连接的表达式：

13、

14、式中，snr表示信噪比，表示接收信号的强度与噪声强度的比值，pt表示发射功率，单位为瓦特，表示传感器节点发射信号的功率，gt表示发射天线增益，表示传感器节点天线的增益，gr表示接收天线增益，表示zigbee协调器天线的增益，λ表示波长，单位为米，表示无线信号的波长，计算公式为其中c是光速，f是频率，d表示距离，单位为米，表示传感器节点与zigbee协调器之间的距离，l表示系统损耗因子，表示系统中各种损耗的总和，包括传输线损耗、滤波器损耗，n0表示噪声功率谱密度，单位为瓦特每赫兹，表示接收端的噪声功率，αi表示多径衰减系数，表示第i条路径的衰减系数，φi表示多径相位偏移，表示第i条路径的相位偏移，βk表示频率选择性衰落系数，表示第k个频率分量的衰落系数，θk表示频率选择性衰落相位偏移，表示第k个频率分量的相位偏移，γm表示信号调制系数，表示第m种调制方式的调制系数，ψm表示信号调制相位偏移，表示第m种调制方式的相位偏移。

15、作为本发明的进一步改进，数据分析模块，包括：

16、预处理子模块，用于对接收到的数据进行去除噪声、填补缺失数据、数据归一化操作；并进行特征筛选、异常值分析、数据分布分析和重要性分析；将预处理后数据形成可视化图；

17、数据分析子模块，用于对可视化图进行分析，计算数据特征总数，井计算其中的正特征数量和负特征数量，调整正、负特征的比例，根据预设阈值，判断温度、湿度和光照强度超出正常范围；

18、智能调节指令生成子模块，用于实现若判断温度、湿度和光照强度超出正常范围，则根据分析结果，得出对应的智能调节命令。

19、作为本发明的进一步改进，数据分析子模块，包括：

20、计算特征数量总数单元，用于计算数据中的缺失特征的数量和比例；若特征缺失的数量大于第一预设阈值，则删除对应特征；若特征中空值对应的数据样本缺失比例小于第二预设值，则删除对应数据；

21、分析处理单元，用于对数据中的特征进行均值或中位数填充，输出缺失值分析结果，其中，结果包含预设数量的存在缺失特征数据的特征；

22、异常值分析单元，用于判断数据中的每个属性的取值范围，若数据的特征占比例大于第三预设值，则删除对应的该特征，若存在异常的特征对应数据异常比例小于第四预设值，则删除该样本。

23、作为本发明的进一步改进，智能调节指令生成子模块，包括：

24、接收单元，用于获取温度传感器、湿度传感器及光照强度传感器上传的数据，并将数据根据预设格式保存至数据库，根据数据库中数据与预设的建议数据的差异确定数据调节值；

25、指令单元，用于根据数据调节值，确定感知信息所感知的感知类型，感知类型至少包括：未感知的目标对象、已感知的目标对象；从温度传感器、湿度传感器及光照强度传感器预设的指令集合中确定与感知类型匹配的调节指令；

26、发送单元，用于将调节指令发送给智能调节模块以对室内温度、湿度或光照强度进行调节。

27、作为本发明的进一步改进，接收单元，包括：

28、删除子单元，用于数据库数据中存在重复数据，确定触发重复类型，触发类型包括，目标对象触发、设备触发；触发类型为目标对象触发式，确定重复数据对应的设备数据上报功能正常，保留重复数据；若触发类型为设备触发时，确定重复数据对应设备数据上报功能异常，删除重复数据；

29、撤销子单元，用于向目标对象发起调节提醒，获取目标对象基于调节提醒发起的反馈信息，在反馈信息指向目标对象禁止温度传感器、湿度传感器或光照强度传感器按照调节指令运行，向温度传感器、湿度传感器或光照强度传感器发起撤销指令；

30、筛选子单元，用于确定数据库中数据对应的标识符，数据库数据中筛选出与标识符一致的子数据，确定子数据对应的温度传感器、湿度传感器或光照强度传感器，根据调节值向控制中心发送指令调节。

31、作为本发明的进一步改进，智能调节模块，包括：

32、材料激活子模块，用于接收到数据分析模块发送的通电指令后，启动电路，向调光玻璃施加特定的电压；

33、状态切换子模块，用于在电压的作用下，调光玻璃中的电致变色材料发生化学反应，导致材料的光学性质发生变化，从不透明状态转变为透明状态。

34、扇叶开启子模块，用于接收到数据分析模块发送的开启指令后，启动相应的电机，开始运转，驱动可开启扇的开启机构；在电机的驱动下，可开启扇的扇叶开始从关闭状态向开启状态运动；扇叶达到预设的开启角度，电机停止运转，持续监控扇叶的状态。

35、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

36、一种阳光房控制方法，其应用于所述的高寒地区的阳光房控制系统，所述高寒地区阳光房方法，包括：

37、在阳光房内设置温度传感器、湿度传感器及光照强度传感器，实时采集阳光房内温度、湿度以及光照强度，并将采集到的温度、湿度及光照强度数据传输至数据分析模块；并在室外墙壁安装光伏组件，将光伏发电产生的电力储存，以供阳光房内电力需求；

38、对采集的数据进行预处理，对预处理后的数据进行分析，若温度高于预设温度阈值，则向智能调节模块发送通电指令；若湿度高于预设阈值，则向智能调节模块发送开启指令；若光照强度超过预设阈值，则发送断电指令；

39、接收到通电指令时，对调光玻璃进行通电，使玻璃变透明，增加光照强度以提高温度；当接收到开启指令时，打开可开启扇，将室内潮湿空气排到室外；当接收到断电指令时，对调光玻璃进行断电处理，使玻璃雾化，降低光照强度。

40、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

41、一种高寒地区阳光房装置，其应用于所述的高寒地区的阳光房控制系统，所述高寒地区阳光房装置，包括：阳光间、室外、玻璃或透明板材、防雨百叶、可开启外窗；

42、其中，在房屋和室外之间安装阳光间，阳光间的顶部安装有玻璃或透明板材，玻璃或透明板材上等间距安装有光伏板，玻璃或透明板材的前端安装有防雨百叶，阳光间前端的隔断上安装有可开启外窗。

43、本发明冬季白天阳光间经过太阳加热，温度上升，阳光房设可开启扇及防雨百叶，房间内的冷空气和阳光间内的热空气对流使得室内温度上升；通过管道将冷空气输送到阳光间集热墙加热，冬季晚上关闭集热墙孔洞，集热墙内释放热量以供暖室内通过调节温度和湿度，创造更加舒适、健康的室内环境，提高居住或工作的舒适度；通过自然通风调节室内环境，减少了空调、除湿机等设备的能耗，符合绿色、环保的理念；光伏发电的引入和推广有助于推动绿色能源的应用和发展，减少碳排放，保护生态环境；通过利用可再生能源和储存电力，提高了能源利用的效率和可持续性；通过调节光照强度，可以创造更加舒适、宜人的室内环境，提高居住或工作的满意度；适当调节光照强度还可以减少阳光对室内家具、装饰品等物品的直射和损害，延长其使用寿命。