一种智能窗户的分级开度控制方法及系统与流程

本发明涉及智能窗户，特别是一种智能窗户的分级开度控制方法及系统。

背景技术：

1、随着智能家居技术的快速发展，电动窗户作为建筑智能化的重要组成部分，其控制方式的便捷性与智能化程度日益受到关注。目前，电动窗户的开度控制主要存在以下几种方式：

2、1.两档位控制方式：

3、部分电动窗户系统仅提供全开和全关两个档位，用户通过单次按键操作即可实现窗户的完全开启或完全关闭。该方式操作简便，但无法满足“微通风”、“半开”等中间开度需求，功能过于单一。

4、2.连续无级调节方式：

5、支持0~100%范围内的任意开度调节，用户可通过长按控制按钮或拖动触摸屏滑块的方式将窗户开度调整至任意位置。该方式的优点在于调节精度高、灵活性好，能够满足用户对任意开度的需求。然而，其缺点同样显著：用户需要持续按住按钮或精确拖动滑块才能达到目标位置，操作过程繁琐，尤其在需要频繁调节的场景下用户体验较差。

6、因此现有的电动窗户，没有根据用户的需求实现可选的分级开度管理，严重降低了智能电动窗户的用户体验。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种智能窗户的分级开度控制方法及系统，解决现有电动窗户固定分级方式缺乏个性化适配能力的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种智能窗户的分级开度控制方法，包括如下步骤：

3、步骤s1：采集用户对于窗户的操作数据，所述操作数据至少包括如下的一种或多种：用户对电动窗户的每一次开度调节操作，记录操作时间、目标开度值及操作持续时间；

4、步骤s2：判断操作数据的数据长度是否满足长度阈值，若不满足，继续执行步骤s1，若满足，则基于累积的操作数据，识别用户常用的开度位置，生成分级档位集合；

5、步骤s3：将生成的分级档位集合按照预留的通讯地址发送给用户，获取用户录入第一操作方式，并基于所述第一操作方式与分级档位集合中的开合度档位进行绑定；

6、步骤s4：启动红外检测设备，用于检测用户是否进入到控制范围内，若检测到用户进入到控制范围内，则启动识别设备，通过识别设备获取用户的第二操作方式，判断所述第二操作方式是否落入到第一操作方式内，若落入，则获取对应的开合度档位，所述识别设备至少包括语音识别设备和图像识别设备的一种或多种结合，若不落入，则不获开合度档位；

7、步骤s5：基于目前窗户的开合度以及开合度档位，调节控制电机的总旋转角度，使得窗户打开至所述开合度档位。

8、优选的，所述步骤s1中操作数据的处理过程如下：

9、记录用户每一次窗户的目标开度值，操作时间戳以及操作持续时间，并生成操作记录；

10、判断所述操作持续时间是否大于第一时间阈值，若大于第一时间阈值，则不保留本次的操作记录；

11、若不大于第一时间阈值，则获取相邻两个操作时间戳之间的差值，判断所述差值是否大于第二时间阈值，若大于第二时间阈值，则分别保存两个所述操作记录；

12、若不大于第二时间阈值，则基于操作时间戳的顺序，保留在后的操作记录。

13、优选的，所述步骤s2中识别用户常用的开度位置，生成分级档位集合的步骤如下：

14、步骤s21：对操作记录进行聚类分析：将操作记录中目标开合度小于开合度阈值进行聚类，以聚类中的操作记录次数和作为聚类对应目标开合度的局部密度；

15、步骤s22：选择出局部密度最大的操作记录，作为第一点，其他的操作记录为第二点；

16、在第一点中，选择局部密度最大的第二点作为第一参考点，获取第一点与第一参考点之间目标开度值的差值，选择最小的差值作为第一点的局部距离；

17、在第二点中，选择局部密度大于其局部密度的操作记录作为第二参考点，分别获取第二点与多个第二参考点之间目标开度值的差值，选择最小的差值作为第二点的局部距离；

18、步骤s23：基于预设距离阈值对操作记录进行筛选，去除局部距离小于预设距离阈值的操作记录，对局部距离按照从大到小进行排序，获取距离排序，

19、在距离排序中，基于预设密度阈值对操作记录进行筛选，去除局部密度小于预设密度阈值的操作记录，对距离排序进行更新；

20、步骤s24：在距离排序中，操作记录依次使用局部距离与局部密度进行相乘，获取决策值，并按照决策值从大到小进行排序，得到决策值排序；

21、决策值排序中依次顺序使用操作记录决策值与下一个操作记录之间的决策值相除，获取比值，直至比值大于预设阈值，选取前i个操作记录的目标开度值生成分级档位集合；

22、在生成分级档位为：基于聚类进行分级，一个聚类生成对应一级分级档位，在聚类中选择出决策值最高的目标开合度作为该分级档位所对应的开合度。

23、优选的，还包括如下步骤：

24、步骤a：在执行步骤s5后，调用开度传感器对窗户的实际开度进行记录，获取开度记录；

25、步骤b：构建滑动检测窗口，基于所述滑动检测窗口对所述开度记录进行检测，当滑动检测窗口中实际开度与开合度档位之间偏差数量大于阈值时，执行步骤c；

26、步骤c：获取实际开度与开合度档位之间的偏差数据，基于所述偏差数据对开合度进行补偿。

27、优选的，所述步骤c的具体步骤如下：

28、步骤c1：获取偏差数据的平均值，作为第一数据；

29、步骤c2：从总的开度记录中，从后选取若干个连续的开度记录，标记为后期记录，在后期记录中调取控制电机的转动圈数数据、实际开合度以及开合度档位，通过一元线性回归的方式，获取线性漂移系数；其中所述线性漂移系数的获取公式如下：

30、；其中为后期记录的总数量，为后期记录中第i次控制电机的转动圈数，为在后期记录中电机的平均转动圈数，为在后期记录中第i次控制的开合度偏差，为在后期记录中电机的平均开合度偏差；

31、步骤c3：使用所述线性漂移系数除去开合度偏差的漂移部分，获取纯指数变化参数；其中所述纯指数变化参数的表达式如下：

32、；

33、通过所述纯指数变化参数转化为线性拟合，计算出对应的初始偏差幅值系数和偏差饱和速率系数；

34、所述线性拟合的公式如下：；

35、其中分别为偏差饱和速率系数和初始偏差幅值系数；

36、步骤c4：将线性漂移系数、偏差饱和速率系数和初始偏差幅值系数代入到变化趋势中，获取开合度预期偏差增量；

37、其中所述开合度预期偏差增量的获取公式如下：

38、；

39、其中n表示本次控制电机所转动圈数；

40、步骤c5，通过开合度档位减去第一数据，再加上开合度预期偏差增量后，获取得到补偿校正开合度。

41、一种智能窗户分级开度控制系统，使用一种智能窗户分级开度控制方法，包括：数据采集模块、档位生成模块、操作绑定模块、感知识别模块、电机控制模块；

42、所述数据采集模块，用于采集用户对电动窗户的操作数据，所述操作数据包括用户对电动窗户的开度调节操作对应的操作时间、目标开度值、操作持续时间；还用于判断累积操作数据的数据长度是否达到预设长度阈值，未达到时持续采集操作数据；

43、所述档位生成模块，与所述数据采集模块通讯连接，用于在操作数据达到长度阈值时，基于累积的操作数据识别用户常用开度位置，生成分级开合度档位集合；

44、所述操作绑定模块，与所述档位生成模块通讯连接，用于将分级档位集合通过预设通讯地址推送至用户终端，获取用户录入的第一操作方式，并将第一操作方式与分级档位集合内的各开合度档位一一绑定；

45、所述感知识别模块，包括红外检测单元和多模态识别单元，所述红外检测单元用于检测用户是否进入窗户控制范围内；所述多模态识别单元包括语音识别设备和/或图像识别设备，用于用户进入控制范围后，采集用户输入的第二操作方式，并判定第二操作方式是否归属绑定完成的第一操作方式；

46、所述电机控制模块，分别与所述感知识别模块、电动窗户驱动电机连接，用于在第二操作方式匹配第一操作方式时，调取对应绑定的开合度档位，结合窗户当前实际开合度，控制驱动电机的总旋转角度，将电动窗户调节至对应开合度档位。

47、优选的，所述数据采集模块还配置有数据清洗单元，所述数据清洗单元用于执行以下数据预处理逻辑：

48、记录每次窗户调节操作对应的目标开度值、操作时间戳及操作持续时间，生成标准化操作记录；判断操作持续时间是否大于预设第一时间阈值，过滤剔除操作持续时间超标的无效操作记录；

49、对于保留的有效操作记录，计算相邻两条操作记录的操作时间戳差值；时间戳差值大于预设第二时间阈值时，完整保留两条独立操作记录；时间戳差值小于等于预设第二时间阈值时，仅保留时间戳靠后的在后操作记录。

50、优选的，所述档位生成模块包括密度计算单元、距离筛选单元、决策排序单元和档位输出单元；

51、所述密度计算单元，用于计算全部有效操作记录的局部密度，筛选局部密度最大值对应的目标操作记录作为聚类中心点；

52、所述距离筛选单元，用于分别计算各操作记录与参照记录的局部距离，依次通过预设距离阈值、预设密度阈值筛选过滤异常操作记录；

53、所述决策排序单元，用于结合局部密度与局部距离生成各操作记录的决策值，按照决策值完成全局排序；通过相邻操作记录决策值比值筛选关键特征记录；

54、所述档位输出单元，用于提取筛选完成的关键特征记录对应的目标开度值，组装生成标准化分级开合度档位集合。

55、优选的，还包括开度检测模块和偏差补偿模块；

56、所述开度检测模块，包括安装于电动窗户的开度传感器，用于电机完成开度调节后，采集窗户实际开度数据，生成连续开度记录；配置滑动检测窗口，基于滑动检测窗口批量监测实际开度与标准开合度档位的匹配偏差；

57、所述偏差补偿模块，与所述开度检测模块、电机控制模块电连接，用于滑动窗口内超标偏差数量达到预设数量阈值时，采集全域偏差数据，生成电机开度补偿指令并下发至电机控制模块，完成窗户开合度闭环补偿校正。

58、优选的，所述偏差补偿模块包括参数提取单元、系数计算单元、趋势预测单元和补偿输出单元；

59、所述参数提取单元，用于统计全部偏差数据的平均偏差值，筛选时序靠后的连续后期开度记录，提取后期记录对应的电机转动圈数、实际开合度、标准档位数据；

60、所述系数计算单元，用于通过一元线性回归算法拟合得到开度线性漂移系数；剔除漂移偏差分量后计算纯偏差变化参数，通过线性拟合标定初始偏差幅值系数、偏差饱和速率系数；

61、所述趋势预测单元，用于融合三类标定系数，推演得到下一调节周期的开合度预期偏差增量；

62、所述补偿输出单元，用于结合标准开合度档位、平均偏差值、预期偏差增量，计算最终补偿校正开合度，驱动电机完成开度补偿调节。

63、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明通过智能学习用户习惯生成的个性化档位既保证了操作的直观简洁性，又使得每个档位都具有高度的实用价值与适应性，避免了固定档位与用户真实需求错位的问题。