一种基于物联网的智能门窗远程控制系统的制作方法

本发明涉及智能门窗控制领域，具体为一种基于物联网的智能门窗远程控制系统。

背景技术：

1、随着物联网技术的发展，基于云端与现场控制器交互的智能门窗远程控制系统已被广泛应用。例如，公开号为cn105003154b的专利文献公开了一种包含智能控制端、服务器与mcu控制器的控制架构，确立了门窗远程控制的基础链路；公开号为cn110206439a的文献在此基础上引入了窄带物联网通信技术以优化数据传输。在状态监控层面，公开号为cn115988314a与cn111459085a的文献分别提出了全时段状态监测与异常触发视频回传的安全监控机制。此外，公开号为cn116876950b的文献实现了多门窗设备的批量管控与环境传感联动；公开号为cn104389475b的文献进一步提出了融合门窗与空调开关的协同控制方案。

2、然而，上述技术方案在应对复杂建筑环境与多节点协同控制时，仍存在以下缺陷：

3、首先，在执行批量远程控制指令时，现有系统未考虑门窗动作与暖通空调系统的前馈耦合关系。多节点集中并发动作会导致建筑有效开口面积突变，引发室内气压波动，进而干扰室内空调运行逻辑，破坏室内环境控制的稳定性。

4、其次，在设备运行阻力监测方面，现有技术多依靠固定的电流阈值判定电机是否受阻。实际运行中，电机电流受供电电压波动与本体温度影响较大。且现有系统无法区分阻力是源于个别门窗的局部机械卡涩，还是全局阵风导致的风压失衡，在遇到常规环境风载波动时易采取统一停机的保护动作，增加了现场设备的误停机率。

5、最后，当遭遇外部环境异常并触发停机保护后，现有控制系统直接终止并废除当前的远程调度指令。在外部强风阻或异常干扰消散后，系统缺乏对中间状态的监测与自恢复机制，导致设备停滞在中断位置，必须依赖人工重新下发指令，无法保障远程调度任务的最终闭环。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的智能门窗远程控制系统，解决了现有智能门窗远程控制系统中，由于多节点并发动作引发室内气压异常波动、与空调暖通系统发生耦合影响室内环境调节，和在现场通信拥塞或遭遇外部异常风阻时缺乏动态调度与安全自恢复机制的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网的智能门窗远程控制系统，包括现场总线、多个执行节点和经由所述现场总线与所述执行节点通信的主控器；所述主控器包括：

3、状态采集模块，用于获取目标开度、所述执行节点的实际开度及外部环境参量；

4、调度生成模块，用于基于所述实际开度、所述目标开度与所述外部环境参量生成初始调度矩阵；

5、指令下发模块，用于将所述初始调度矩阵下发至所述执行节点以驱动对应的执行节点动作；

6、状态判定模块，用于基于所述外部环境参量与所述执行节点反馈的运行状态数据，判定是否进入局部非稳态或全局临界态；

7、异常控制模块，用于响应于所述局部非稳态或所述全局临界态下发调度保持指令进行干预；

8、闭环重构模块，用于在所述调度保持指令执行状态下，判定满足系统恢复条件时，生成重构调度矩阵并接续驱动所述执行节点动作。

9、在本发明的一个优选实施例中，所述外部环境参量包括建筑区域压差、室外风速风向、空调静压数据及变频器状态；所述系统还包括与所述主控器通信连接并用于下发远程调度指令的云平台、和提供所述空调静压数据与所述变频器状态的空调控制器。所述状态采集模块通过解析所述远程调度指令提取所述目标开度，并经所述现场总线收集所述实际开度；并且，所述状态采集模块还用于校验当前控制时间是否处于所述远程调度指令的指令有效时间范围内；

10、并通过全局同步时间窗对所述外部环境参量进行时间戳锁存并剔除超出最大允许数据时龄的无效数据，以保证所述外部环境参量的时效性；且利用滑动统计时间窗监测所述现场总线的当前报文负载率；并且，所述状态采集模块在检测到用于采集所述外部环境参量的相关传感器故障、预设的关键执行节点处于离线状态或所述当前报文负载率超过预设的通信拥塞阈值时，停止发送所述初始调度矩阵；当所述空调控制器通信中断但所述建筑区域压差持续更新时，所述状态采集模块还用于执行压差约束降级控制逻辑，强制降低允许并发动作的门窗基准数量上限并仅依据所述建筑区域压差进行所述初始调度矩阵的生成计算。

11、进一步的，所述调度生成模块进一步用于结合预设约束条件将多个所述执行节点划分为离散动作批次；基于预设的初始预测时间步长、和所述执行节点对应的标定运动速度与运动方向系数确定预测位移增量，进而生成受限于所述目标开度的预计开度及对应的预测运行时间，并基于所述预计开度获取有效开口增量；并利用多元自回归模型结合前一动作批次的预测压差、所述有效开口增量、基于所述变频器状态提取的变频器输出频率预计变化量及基于所述空调静压数据获取的空调静压偏差，综合生成受控区域的预测压差。

12、进一步的，所述初始调度矩阵至少包含启动延时参数及分段目标开度；所述调度生成模块基于压差影响权重将多个所述执行节点排序推入当前的动作批次进行校验；若加入新节点导致所述预设约束条件被打破，所述调度生成模块将违背所述预设约束条件的执行节点顺延划入下一个动作批次，或通过将对应执行节点的预测时间步长减半重新校验估算并生成更小的所述分段目标开度；若所述预测时间步长已达到预设的最小预测时间步长且仍不满足所述预设约束条件时，所述调度生成模块将对应执行节点标记为当前边界条件下不可调度状态。

13、进一步的，所述指令下发模块还用于按设定周期广播租约续期帧；并且还用于基于前一动作批次的启动延时参数、前一批次内最长预测运行时间、区域压力响应观察时间和现场总线通信余量时间之和确定后续动作批次的启动延时参数；所述执行节点依据所述启动延时参数与设定的租约时长控制动作时序，在所述实际开度进入所述分段目标开度允许误差范围或未收到所述租约续期帧时停止驱动脉冲信号输出。

14、在本发明的一个优选实施例中，所述运行状态数据包括电机负载残差；所述执行节点包括电机和节点控制器，所述节点控制器用于获取所述实际开度、实际供电电压、运行温度与实时运行电流；所述节点控制器基于所述实际供电电压与所述运行温度对所述实时运行电流进行动态补偿生成归一化运行电流；并基于所述归一化运行电流与无外界风阻的基础运行电流的差值生成所述电机负载残差反馈至所述现场总线。

15、进一步的，所述状态判定模块进一步用于基于所述受控区域内正在运行的所述执行节点的电机负载残差与对应电机的额定运行电流统合计算归一化区域残差指标；当满足区域负荷异常条件或所述空调静压偏差的绝对值超出设定的允许偏差且所述变频器状态处于限幅饱和状态时，所述状态判定模块判定系统进入所述局部非稳态；当所述建筑区域压差或其压差变化率超出预设安全边界时，判定系统进入所述全局临界态。

16、进一步的，所述异常控制模块执行所述干预的具体逻辑为：在强制废止当前调度版本时，控制尚未启动的执行节点强制停止，并在所述全局临界态下控制正在运行的执行节点执行阻断与恢复控制；在执行所述阻断与恢复控制时，所述异常控制模块评估继续动作对所述受控区域内所述预测压差的影响，若判定继续动作有利于压差恢复至压力目标区间且不越限，则维持所述驱动脉冲信号的输出，允许其在保持授权时长内继续运行至安全设定开度；若判定为恶化方向，则制动保持当前位置；并在所述局部非稳态下执行继续动作的控制逻辑，以仅继续完成当前所述分段目标开度对应的动作。

17、在本发明的一个优选实施例中，所述重构调度矩阵是基于当前的所述实际开度与恢复后的所述建筑区域压差生成的；其中，所述闭环重构模块在所述调度保持指令执行状态下，通过持续监测所述空调静压偏差与所述变频器状态来判定是否满足所述系统恢复条件；具体地，所述闭环重构模块基于所述空调静压偏差、所述变频器状态及所述归一化区域残差指标综合确定系统镇定时间；

18、判定满足所述系统恢复条件的判定标准包括：自所述调度保持指令下发后累加的等待时间达到所述系统镇定时间、且更新的所述建筑区域压差进入所述压力目标区间且所述空调静压偏差在预设的确认周期内连续维持在预设的稳态误差带宽内；当累加的等待时间超过预设的系统熔断阈值且未满足所述系统恢复条件时，所述闭环重构模块终止当前调度任务并上报恢复失败原因及环境失控报警；

19、在满足所述系统恢复条件后，所述闭环重构模块向所述执行节点发起位置轮询获取所述实际开度，将未完成的动作视作初始扰动状态重新计算生成并下发所述重构调度矩阵，以接续剩余控制动作直至指令执行完毕。

20、本发明提供了一种基于物联网的智能门窗远程控制系统，其具备以下有益效果：

21、本发明通过调度生成模块将执行节点划分为离散动作批次，结合动作开度增量、变频器输出频率预计变化量及空调静压偏差，利用多元自回归模型计算受控区域的预测压差以动态调整调度矩阵。该方式将门窗的机械位移与空调暖通系统的运行状态进行前馈耦合，避免了多门窗并发动作引起的室内气压突变和对空调运行逻辑的干扰，维持了室内环境控制的稳定性。

22、本发明通过节点控制器结合实际电压与运行温度计算出反映物理负荷的电机负载残差，并由状态判定模块结合残差指标与压差数据将异常准确区分为局部非稳态与全局临界态，进而由异常控制模块分别执行仅完成当前分段动作或强制制动的差异化干预。该机制剥离了电气与温度波动对载荷检测的干扰，有效区分了节点局部的机械阻力与系统级的流场失衡，在保障现场设备安全的前提下降低了误停机率。

23、本发明通过闭环重构模块在调度保持指令执行期间监测空调静压与变频器状态，在建筑压差恢复至目标区间且满足系统镇定时间后，重新获取节点当前的实际开度，并以此为新的计算起点生成重构调度矩阵。此机制解决了控制系统遇到外部强风阻或环境异常触发保护后直接终止并废除原指令的问题，使系统在异常干扰消散后能够接续驱动节点完成剩余动作，保障了远程调度任务的最终闭环。