光通信智能移动互联控制空调加湿系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光通信智能移动互联控制空调加湿系统，包括处理器模块、LED发送/接收模块、传感器模块、串口通信模块、电源模块、中央处理器、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能加湿器、现场可编程门阵列电路、电源电路等；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路。该节点低功耗，具备通信能力和计算能力，并且体积小，低成本，可以运用到构建地下室可见光通信网络。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空调加湿系统，尤其是光通信智能移动互联控制空调加湿系统。
技术介绍
太阳能(solar energy)，是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式)，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。随着白光LED器件的发展，可见光通信技术得到了越来越多的重视。可见光无线通信系统主要由光信号发射端和光信号接收端组成。这种技术运用到构建地下室无线网路通信的具有巨大的优越性，地下室无线传感器网络由多个低成本、低功耗、多功能的集成化微型传感器节点组成，这些传感器节点构成无线网络，具有数据采集、无线通信和信息处理的能力，将多个此类传感器节点布置在一个特定的区域内，可形成无线传感器网络,它们通过特定的协议，高效、稳定、准确的进行自组织，并通过各传感器节点协作进行实时测量、感知和采集各种海洋要素的信息，利用无线通信技术将观测信息实时传输。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种低功耗、体积小、低成本，具有计算能力和通信能力的光通信智能移动互联控制空调加湿系统。为实现上述专利技术目的，提出了如下技术方案：光通信智能移动互联控制空调加湿系统，包括中央处理器、现场可编程门阵列电路、处理器模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能加湿器、LED发送/接收模块、传感器模块、串口通信模块、电源模块、电源电路、光钥匙模块；所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能加湿器；所述智能加湿器包括微控制器、加湿器开关以及光接收模块，所述光接收模块从智能加湿器组中接收LED通信信号，对所述LED通信信号处理后获得控制指令，并将所述控制指令输送到微控制器，所述微控制器根据所述控制指令生成加湿器开关的执行指令，所述加湿器开关是电磁继电器，所述电磁继电器与加湿器的加湿装置连接；所述智能加湿器还包括水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器、声光报警器以及显示电路，当所述智能加湿器根据控制指令开始工作时，微控制器向所述水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器发出执行指令，获得加湿器内的水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号，微处理器对所述水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号进行放大、测量、A/D转换之后传送到加湿判断电路，控制加湿器按设定参数工作，同时把数据反馈给所述显示电路进行数据的可视化处理，最终达到对环境进行智能加湿的目的。当环境的相对湿度值高于设定值时或者加湿器水量不足时，所述声光报警器发出报警信号；所述远距离可见光通信系统设备主要包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵列LED作为光源，由于调制速率在一百比特量级，可以采用单片机配合C++软件编程进行发射端的软硬件设计，实现字符串的发送；接收端，采用CCD作为光探测器，硬件设备使用高帧频100fps以上、高灵敏度、高响应度CCD相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收；所述充电插口设置于闭合门的侧端；所述中央处理器连接光钥匙模块、信号调制控制设备、LED灯、接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED灯是单色的LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输；所述光钥匙模块内设置有智能移动终端，基于智能移动终端操作系统，设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块，通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息，秘钥信息由智能移动终端的min-USB口输出；所输出的秘钥信息，基于智能移动终端OTG功能，经过外部驱动模块加载到智能加湿器上，通过LED来完成秘钥信息的传送；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；所述处理器模块控制LED光源发送和接收信息，并协调各外设单元工作；所述LED发送/接收模块负责节点之间的通信；所述传感器模块负责目标区域信息的采集；所述串口通信模块与计算机连接，实现数据的收发；所述电源模块负责节点的能量供给。所述的现场可编程门阵列电路，内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三个部分；FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块；FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。所述处理器模块采用低功耗的STM32F405RGT6嵌入式微处理器作为通信节点的主控芯片，该芯片体积小、质量轻，计算能力能满足系统要求，同时内部资源丰富，集成了USART,GPIO和ADC等功能，所以处理器模块只需要一块芯片以及简单的外围电路从而实现体积小、质量轻和计算能力的要求。待发送密钥为TTL电平信号，即+5V表示高电平“1”，0V表示低电平“0”；所述LED驱动模块包括PNP型贴片三极管S8550及其相关外围器件，用于实现电信号到光信号的转换；所述光钥匙模块一个一对多的装置；光钥匙是基于单片机STC12C2052AD设计的一种发送端。所述LED发送/接收模块中，选择的光源是Luxeon III Enutter大功率蓝光光源(3W)。该光源的特点主要为：光通量高；使用寿命可达5*104h；体积小；额定工作电流很大，大约为350～700mA；点亮时间小于100s。另外，本模块将光源与铝基板组合使用用以散热，使用菲涅尔透镜实现聚光。选用ULN2803A作为LED的驱动芯片,ULN2803A是高压大电流达林顿晶体管阵列电路，该电路为反向输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
光通信智能移动互联控制空调加湿系统，其特征在于，包括中央处理器、现场可编程门阵列电路、处理器模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能加湿器、LED发送/接收模块、传感器模块、串口通信模块、电源模块、电源电路、光钥匙模块；所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能加湿器；所述智能加湿器包括微控制器、加湿器开关以及光接收模块，所述光接收模块从智能加湿器组中接收LED通信信号，对所述LED通信信号处理后获得控制指令，并将所述控制指令输送到微控制器，所述微控制器根据所述控制指令生成加湿器开关的执行指令，所述加湿器开关是电磁继电器，所述电磁继电器与加湿器的加湿装置连接；所述智能加湿器还包括水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器、声光报警器以及显示电路，当所述智能加湿器根据控制指令开始工作时，微控制器向所述水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器发出执行指令，获得加湿器内的水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号，微处理器对所述水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号进行放大、测量、A/D转换之后传送到加湿判断电路，控制加湿器按设定参数工作，同时把数据反馈给所述显示电路进行数据的可视化处理，最终达到对环境进行智能加湿的目的。当环境的相对湿度值高于设定值时或者加湿器水量不足时，所述声光报警器发出报警信号；所述远距离可见光通信系统设备主要包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵列LED作为光源，由于调制速率在一百比特量级，可以采用单片机配合C++软件编程进行发射端的软硬件设计，实现字符串的发送；接收端，采用CCD作为光探测器，硬件设备使用高帧频100fps以上、高灵敏度、高响应度CCD相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收；所述充电插口设置于闭合门的侧端；所述中央处理器连接光钥匙模块、信号调制控制设备、LED灯、接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED灯是单色的LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输；所述光钥匙模块内设置有智能移动终端，基于智能移动终端操作系统，设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块，通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息，秘钥信息由智能移动终端的min‑USB口输出；所输出的秘钥信息，基于智能移动终端OTG功能，经过外部驱动模块加载到智能加湿器上，通过LED来完成秘钥信息的传送；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；所述处理器模块控制LED光源发送和接收信息，并协调各外设单元工作；所述LED发送/接收模块负责节点之间的通信；所述传感器模块负责目标区域信息的采集；所述串口通信模块与计算机连接，实现数据的收发；所述电源模块负责节点的能量供给。...

【技术特征摘要】
1.光通信智能移动互联控制空调加湿系统，其特征在于，包括中央处理器、现场可编程门阵列电路、处理器模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能加湿器、LED发送/接收模块、传感器模块、串口通信模块、电源模块、电源电路、光钥匙模块；所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能加湿器；所述智能加湿器包括微控制器、加湿器开关以及光接收模块，所述光接收模块从智能加湿器组中接收LED通信信号，对所述LED通信信号处理后获得控制指令，并将所述控制指令输送到微控制器，所述微控制器根据所述控制指令生成加湿器开关的执行指令，所述加湿器开关是电磁继电器，所述电磁继电器与加湿器的加湿装置连接；所述智能加湿器还包括水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器、声光报警器以及显示电路，当所述智能加湿器根据控制指令开始工作时，微控制器向所述水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器发出执行指令，获得加湿器内的水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号，微处理器对所述水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号进行放大、测量、A/D转换之后传送到加湿判断电路，控制加湿器按设定参数工作，同时把数据反馈给所述显示电路进行数据的可视化处理，最终达到对环境进行智能加湿的目的。当环境的相对湿度值高于设定值时或者加湿器水量不足时，所述声光报警器发出报警信号；所述远距离可见光通信系统设备主要包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵列LED作为光源，由于调制速率在一百比特量级，可以采用单片机配合C++软件编程进行发射端的软硬件设计，实现字符串的发送；接收端，采用CCD作为光探测器，硬件设备使用高帧频100fps以上、高灵敏度、高响应度CCD相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收；所述充电插口设置于闭合门的侧端；所述中央处理器连接光钥匙模块、信号调制控制设备、LED灯、接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED灯是单色的LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输；所述光钥匙模块内设置有智能移动终端，基于智能移动终端操作系统，设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块，通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息，秘钥信息由智能移动终端的min-USB口输出；所输出的秘钥信息，基于智能移动终端OTG功能，经过外部驱动模块加载到智能加湿器上，通过LED来完成秘钥信息的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈露，
申请(专利权)人：文成县刀锋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33