一种基于光电式烟雾传感器的物联控制方法及系统与流程

1.本发明涉及物联控制领域，尤其涉及一种基于光电式烟雾传感器的物联控制方法及系统。


背景技术：

2.电器之间(烟灶联动，消防监测等)实现物联控制有很多方式，如无线、声控、红外等，但对于需要检测环境烟雾的系统控制中，要实现物联控制，除了配置烟雾传感器外，还需要以上提到的无线，声控，红外等装置。
3.若无线，声控，红外等装置出现故障(可靠性差)时，在涉及到烟雾环境的应用时，就要相当谨慎，否则控制系统会出现失效。


技术实现要素：

4.为克服现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种基于光电式烟雾传感器的物联控制方法及系统，解决了现有物联控制中存在的可靠性低、系统联动性差、出现失效等问题。
5.本发明通过以下技术措施实现的，包括主控系统，所述主控系统包括预设数量的第一光电烟雾式传感器，所述第一光电烟雾式传感器包括第一发射管和第一接收管，所述主控系统的控制方法包括以下步骤：
6.s1.主控系统上电，初始化配置参数；
7.s2.所述主控系统以第一频率驱动第一发射管工作；
8.s3.所述主控系统监测所述第一接收管的第一电压信号；
9.s4.所述主控系统按预设周期对第一电压信号采样预设点数的ad值，并通过快速傅里叶变换得到每个点的频域数据；
10.s5.通过幅度特性值筛选得出符合条件的频率信号；
11.s6.若所述主控系统监测到与第一频率对应的频率信号，转至步骤s3；若所述主控系统未监测到与第一频率对应的频率信号，所述主控系统进入报警状态。
12.作为一种优选方式，还包括从系统，所述从系统包括预设数量的第二光电烟雾式传感器，所述第二光电烟雾式传感器包括第二发射管和第二接收管，所述从系统的控制方法包括以下步骤：
13.a1.所述从系统上电，初始化配置参数；
14.a2.所述从系统监测所述第二接收管的第二电压信号；
15.a3.所述从系统按预设周期对第二电压信号采样预设点数的ad值，并通过快速傅里叶变换得到每个点的频域数据；
16.a4.通过幅度特性值筛选得出符合条件的频率信号；
17.a5.所述从系统判断是否接收到第一频率对应的频率信号，若是，转至步骤a6；若否，转至步骤a2；
18.a6.所述从系统执行预设指令，所述从系统以第二频率驱动所述第二发射管工作预设时间，转至步骤a2。
19.作为一种优选方式，所述步骤s6还包括：
20.若所述主控系统在预设周期内监测到与第二频率对应的频率信号，转至步骤s3，若未监测到与第一频率或第二频率对应的频率信号，所述主控系统进入报警状态。
21.作为一种优选方式，所述主控系统和所述从系统均设有正弦信号发生器，所述主控系统的正弦信号发生器以第一频率驱动第一发射管，所述从系统的正弦信号发生器以第二频率驱动第二发射管。
22.作为一种优选方式，所述报警状态包括：所述主控系统发出报警信号和/或关闭所述主控系统的负载。
23.作为一种优选方式，所述第一频率和所述第二频率为互不相等的预设频率。
24.作为一种优选方式，设采样频率为fs，预设点数为n，第一频率fa，第二频率fb，fs取fa和fb中最大频率f
max
的2倍以上，预设周期取fa、fb中最小频率的周期t
max
，n≥t
max
/2f
max
。
25.作为一种优选方式，所述步骤s6包括：
26.s61.判断所述从系统是否上电，若上电，进入步骤s62，若未上电，进入步骤s63；
27.s62.若主控系统同时监测到与第一频率对应的频率信号和第二频率对应的频率信号，转至步骤s3；若未监测到第一频率信号或第二频率信号，主控系统进入报警状态。
28.s63.若主控系统在预设周期内监测到与第二频率对应的频率信号，转至步骤s3，若未监测到，主控系统进入报警状态。
29.一种基于光电式烟雾传感器的物联控制系统，应用以上任一所述的一种基于光电式烟雾传感器的物联控制方法，其特征在于，包括主控系统和从系统，所述主控系统包括正弦信号发射器和预设数量的第一光电烟雾式传感器，所述第一光电烟雾式传感器包括第一发射管和第一接收管，所述从系统包括正弦信号发射器和预设数量的第二光电烟雾式传感器，所述第二光电烟雾式传感器包括第二发射管和第二接收管
30.本发明提供的一种基于光电式烟雾传感器的物联控制方法及系统，应用于烟灶一体式系统，主控系统在工作状态下会产生烟雾，通过光电式烟雾传感器监测烟雾信号，在厨浴环境下的物联控制中，配合无线、声控、红外感应等方式有效提高系统可靠性、稳定性；通过快速傅里叶变换fft(蝶形算法)，将信号变换至频域以分离信号，应用于烟雾环境中，避免环境光等影响，进一步提高系统的可靠性，实现可靠、稳定的物联控制。
附图说明
31.图1为现有的光电式烟雾传感器无烟雾状态示意图；
32.图2为现有的光电式烟雾传感器有烟雾状态示意图；
33.图3为本发明实施例的信号获取示意图；
34.图4为本发明实施例的信号变换频域示意图；
35.图5为本发明实施例三的主控系统控制方法示意图；
36.图6为本发明实施例三的从系统控制方法示意图；
37.图7为本发明实施例五的灶台控制方法示意图；
38.图8为本发明实施例五的烟机控制方法示意图。
具体实施方式
39.下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
40.实施例一
41.一种基于光电式烟雾传感器的物联控制方法，其特征在于，包括主控系统，所述主控系统包括预设数量的第一光电烟雾式传感器，所述第一光电烟雾式传感器包括第一发射管和第一接收管，主控系统的控制方法包括以下步骤：
42.s1.主控系统上电，初始化配置参数；
43.s2.主控系统以第一频率驱动第一发射管工作；
44.具体的，第一频率为预设频率，其根据主控系统的耗电参数而定；参考图1至图3，光电式烟雾浓度传感器包括光线发射管和光线接收管，二者呈一定角度(光学迷宫)安装。无烟雾时，光线发射管发出的光线呈直线传播，光线接收管无法接收。有烟雾时，光线传播至烟雾粒子时会产生漫反射，漫反射光线被接收管接收后，产生光电流，从而实现将烟雾信号转换(通过其转换电路)为电信号的过程；其中，光电二极管产生的光电(电压)大小反应油烟浓度的大小。
45.s3.主控系统监测第一接收管的第一电压信号；
46.其中，当环境中有烟雾时，第一接收管会产生光电(电压)信号，该信号经第一接收管所连接的放大器转换得到。
47.s4.主控系统按预设周期对第一电压信号采样预设点数的ad值，并通过快速傅里叶变换得到每个点的频域数据；
48.s5.通过幅度特性值筛选得出符合条件的频率信号；
49.s6.若所述主控系统监测到与第一频率对应的频率信号，转至步骤s3；若所述主控系统未监测到第一频率信号，主控系统进入报警状态。
50.具体的，报警状态包括：主控系统发出报警信号和/或关闭主控系统的负载。
51.本方法应用于烟灶一体式系统，主控系统在工作状态下会产生烟雾，通过光电式烟雾传感器监测烟雾信号，在厨浴环境下的物联控制中，配合无线、声控、红外感应等方式有效提高系统可靠性、稳定性；通过快速傅里叶变换fft(蝶形算法)，将信号变换至频域以分离信号，应用于烟雾环境中，避免环境光等影响，进一步提高系统的可靠性，实现可靠、稳定的物联控制。
52.实施例二
53.与实施例一的区别是，还包括从系统，所述从系统包括预设数量的第二光电烟雾式传感器，所述第二光电烟雾式传感器包括第二发射管和第二接收管，所述从系统的控制方法包括以下步骤：
54.a1.所述从系统上电，初始化配置参数；
55.本实施例的基于光电式烟雾传感器的物联控制方法，应用于烟灶一体系统，主控系统及从系统通常为同时上电工作。
56.a2.所述从系统监测所述第二接收管的第二电压信号；
57.a3.所述从系统按预设周期对第二电压信号采样预设点数的ad值，并通过快速傅
里叶变换得到每个点的频域数据；
58.需要说明的是，参考图4，时域(时间域
‑
time domain)，自变量是时间，即横轴是时间，纵轴是信号的变化(振幅)。其动态信号x(t)是描述信号在不同时刻取值的函数。频域(频率域
‑
frequency domain)的自变量是频率，即横轴是频率，纵轴是该频率信号的幅度(纵坐标的幅值代表信号的振幅强度，单位为分贝(db)，指的信号电压大小，其是通常理解的频谱图；ad值是模拟信号转换成数字信号的值。
59.快速傅里叶变换fft(蝶形算法)：快速傅里叶变换(fast fourier transform)，即利用计算机计算离散傅里叶变换(dft)的高效、快速计算方法的统称，简称fft，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。采用这种算法能使计算机计算离散傅里叶变换所需要的乘法次数大为减少，特别是被变换的抽样点数越多，fft算法计算量的节省就越显著。
60.fft是离散傅里叶变换的快速算法，可将一个信号变换至频域，fft可以对一个信号的频谱提取，其计算结果具体物理意义。一个模拟信号，经过adc采样之后，即转换为数字信号。通过采样定理可知，采样频率应大于信号频率的两倍，采样得到的数字信号，即可进行fft计算。n个采样点，经过fft之后，可得到n个点的fft结果。
61.预设点数的取值方法为：设采样频率为fs，预设点数为n，第一频率fa，第二频率fb，fs取fa和fb中最大频率f
max
的2倍以上，预设周期取fa、fb中最小频率的周期t
max
(周期为频率的倒数)，n≥t
max
/2f
max
。
62.fft之后结果就是一个为n点的复数，每一个点就对应着一个频率点。该点的模值，就是该频率值下的幅度特性。
63.假设fft之后某点n用复数a bi表示，该复数的模就是相位即p
n
＝a*tan2(b，a)。根据以上的结果，就可以计算出n点(n≠1，且n＜＝n/2)对应的信号的表达式为：a
n
/(n/2)*cos(2*pi*f
n
*t p
n
)，即2*a
n
/n*cos(2*pi*f
n
*t p
n
)。对于n＝1点的信号，是直流分量，幅度即为a1/n。
64.a4.通过幅度特性值筛选得出符合条件的频率信号；
65.需要说明的是，主控系统每周期采样预设点数(n个点)的ad值，运算一次fft变换，得出每个点的频域数据，用幅度特性值ws(对数计算20log(ws))将符合条件的信号筛选出来，通过h(幅度)≥ws分离其他信号得到与第一频率对应的频率信号。
66.a5.所述从系统判断是否接收到与第一频率对应的频率信号，若是，转至步骤a6；若否，转至步骤a2；
67.具体的，主控系统监测其自身的第一频率信号，从系统监测第一频率信号，若监测到则执行相应命令，若未监测到则持续监测。
68.a6.所述从系统执行预设指令，所述从系统以第二频率驱动所述第二发射管工作预设时间，转至步骤a2；
69.其中，第一频率和第二频率均为预设频率且互不相等；从系统执行指令后，同时发出第二频率信号向主控系统反馈，作为执行命令的信号应答。
70.步骤s6具体包括：若所述主控系统同时监测到与第一频率对应的频率信号和第二频率对应的频率信号，转至步骤s3；若未监测到第一频率信号或第二频率信号，主控系统进入报警状态。
71.具体的，主控系统同时对第一频率和第二频率对应信号监测，若监测到二频率信号，则主控系统及从系统均工作正常，若未监测到，则主控系统或从系统工作异常，主控系统进入报警状态。
72.实施例三
73.与实施例二的区别是，步骤s6具体包括：
74.s61.判断所述从系统是否上电，若上电，进入步骤s62，若未上电，进入步骤s63；
75.s62.若主控系统同时监测到与第一频率对应的频率信号和第二频率对应的频率信号，转至步骤s3；若未监测到第一频率信号或第二频率信号，主控系统进入报警状态。
76.s63.若主控系统在预设周期内监测到与第二频率对应的频率信号，转至步骤s3，若未监测到，主控系统进入报警状态。
77.本基于光电式烟雾传感器的物联控制方法，主控系统单独工作时，则监测其自身信号，更智能化。
78.实施例四
79.一种基于光电式烟雾传感器的的物联控制系统，应用有实施例二的所述的基于光电式烟雾传感器的物联控制方法，包括主控系统和从系统，所述主控系统包括正弦信号发射器和预设数量的第一光电烟雾式传感器，所述第一光电烟雾式传感器包括第一发射管和第一接收管，所述从系统包括正弦信号发射器和预设数量的第二光电烟雾式传感器，所述第二光电烟雾式传感器包括第二发射管和第二接收管。
80.实施例五
81.一种烟灶一体式系统，应用有实施例四的物联控制系统，本烟灶一体式系统的主控系统的为灶台、从系统为烟机，其物联控制方法包括：
82.s1.灶台上电，初始化配置参数；
83.s2.灶台以第一频率驱动第一发射管工作；
84.s3.灶台监测第一接收管的第一电压信号；
85.s4.灶台按预设周期对第一电压信号采样预设点数的ad值，并通过快速傅里叶变换得到每个点的频域数据；
86.s5.通过幅度特性值筛选得出符合条件的频率信号；
87.s61.判断烟机是否上电，若上电，进入步骤s62，若未上电，进入步骤s63；
88.s62.若灶台同时监测到与第一频率对应的频率信号和第二频率对应的频率信号，转至步骤s3；若未监测到第一频率信号或第二频率信号，灶台停止工作并发出报警信号。
89.s63.若灶台在预设周期内监测到与第二频率对应的频率信号，转至步骤s3，若未监测到，主控系统停止工作并发出报警信号。
90.a1.烟机上电，初始化配置参数；
91.a2.烟机监测第二接收管的第二电压信号；
92.a3.烟机按预设周期对第二电压信号采样预设点数的ad值，并通过快速傅里叶变换得到每个点的频域数据；
93.a4.通过幅度特性值筛选得出符合条件的频率信号；
94.a5.烟机判断是否接收到与第一频率对应的频率信号，若是，转至步骤a6；若否，烟机进入待机状态并转至步骤a2；
95.a6.烟机开启排烟，烟机以第二频率驱动第二发射管工作预设时间，转至步骤a2。
96.本烟灶一体式系统，灶台上电并进行使用时会产生烟雾，灶台通过其光电式烟雾传感器及红外传感等实时监测温度、烟雾情况，以判断灶台工作状态是否正常，若烟机上电，烟机接收到灶台的信号后开始排烟，并反馈信号，有效提高了烟灶一体式系统的联动性，更智能化，使用更为便捷舒适；若灶台、烟机出现故障或灶台空烧，则快速响应报警。
97.以上是对本发明一种基于光电式烟雾传感器的物联控制方法及系统进行的阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。