[發明專利]基于物聯網的智能家居模擬環境實驗教學系統

在審

• 申請號: 201811279215.6
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109147459A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 孫二華
• 申請（專利權）人: 重慶房地產職業學院
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于物聯網的智能家居模擬環境實驗教學系統，其特征在于，包括模擬環境系統、家居房間、家居設備、房間環境傳感器終端模塊、房間環境網關模塊、房間環境控制模塊、數據處理中心、手持終端、視頻演示系統、實驗指導系統和學生實驗箱；

所述模擬環境系統包括冷熱空氣發生裝置、干濕空氣發生裝置、模擬太陽光發生裝置、造風發生裝置、霧霾發生裝置、模擬環境空間、模擬環境傳感器終端模塊、模擬環境網關模塊、模擬環境控制模塊；

所述冷熱空氣發生裝置包括冷熱空氣發生器和冷熱空氣發生控制器；所述干濕空氣發生裝置包括干濕空氣發生器和干濕空氣發生控制器；所述模擬太陽光發生裝置包括太陽模擬器和太陽模擬控制器；所述造風發生裝置包括造風發生器和造風控制器；所述霧霾發生裝置包括霧霾發生器和霧霾發生控制器；

所述家居房間包括家居地面、上隔墻、下隔墻、左隔墻、右隔墻和家居屋頂，所述右隔墻設置有一扇門，所述上隔墻設置有一個窗戶，在所述門和窗戶為關閉狀態下，所述家居地面、上隔墻、下隔墻、左隔墻、右隔墻和家居屋頂形成封閉空間；

所述家居設備包括加濕器、除濕機、空調器、排氣扇、空氣凈化器、報警器、LED燈、電動窗戶和電動窗簾；

所述模擬環境空間緊鄰所述家居房間，所述模擬環境空間由空間地面、左外隔墻、上外隔墻、中隔墻、下外隔墻、右隔墻、上隔墻和空間屋頂形成密閉空間；所述家居房間設置在模擬環境空間內，所述上外隔墻與上隔墻的距離為1～2m，所述下外隔墻與下隔墻的距離為1～2m，所述左外隔墻與左隔墻的距離為1～2m，所述中隔墻與右隔墻的距離為1～2m，所述模擬環境空間的層高高于家居屋頂1～2m；所述冷熱空氣發生器通過冷熱空氣發生控制器的控制向所述模擬環境空間排入冷空氣或熱空氣，所述干濕空氣發生器通過干濕空氣發生控制器的控制向所述模擬環境空間排入潮濕空氣或干燥空氣，所述太陽模擬器安裝在模擬環境空間并向所述家居房間照射模擬太陽光，所述造風發生器安裝在模擬環境空間并向所述模擬環境空間送風，所述霧霾發生器安裝在模擬環境空間并向所述模擬環境空間輸送霧霾；

所述模擬環境傳感器終端模塊，用于采集所述模擬環境空間內的多個模擬空間環境數據，多個模擬空間環境數據指溫度數據、濕度數據、風速數據、風向數據、光照度數據、色溫數據、PM2.5數據和PM10數據；

所述模擬環境網關模塊與所述模擬環境傳感器終端模塊進行通信，用于接收模擬環境傳感器終端模塊上報的多個模擬空間環境數據并在所帶屏幕上實時顯示，將多個模擬空間環境數據轉換為預設通信協議類型的模擬空間環境數據包發送到所述數據處理中心，同時向所述模擬環境控制模塊轉發所述數據處理中心傳來的模擬空間告警指令和模擬空間控制指令；

所述模擬環境控制模塊與所述模擬環境網關模塊進行通信，用于接收所述模擬環境網關模塊轉發的所述模擬空間告警指令和模擬空間控制指令，并根據所述模擬空間告警指令和模擬空間控制指令調用與所述模擬空間告警指令和模擬空間控制指令對應的模擬環境功能單元執行相應操作，以及將每個模擬環境功能單元的操作結果返回至模擬環境網關模塊，所述模擬環境控制模塊包括多個模擬環境功能單元，多個模擬環境功能單元包括：冷熱空氣發生控制器、干濕空氣發生控制器、太陽模擬控制器、造風控制器和霧霾發生控制器；

所述房間環境傳感器終端模塊，用于采集所述家居房間內的多個房間環境數據，多個房間環境數據指溫度數據、濕度數據、風速數據、風向數據、光照度數據、色溫數據、PM2.5數據和PM10數據；

所述房間環境網關模塊與所述房間環境傳感器終端模塊進行通信，用于接收房間環境傳感器終端模塊上報的多個房間環境數據并在所帶屏幕上實時顯示，將多個房間環境數據轉換為預設通信協議類型的房間環境數據包發送到所述數據處理中心，同時向所述房間環境控制模塊轉發所述數據處理中心傳來的房間告警指令和房間控制指令；

所述房間環境控制模塊與所述房間環境網關模塊進行通信，用于接收所述房間環境網關模塊轉發的所述房間控制指令和房間告警指令，并根據所述房間控制指令和房間告警指令調用與所述房間控制指令和房間告警指令對應的房間環境功能單元執行相應操作，以及將每個房間環境功能單元的操作結果返回至房間環境網關模塊，其中，所述房間環境控制模塊包括多個房間環境功能單元，多個房間環境功能單元包括：LED燈控制器、門啟閉控制器、窗戶啟閉控制器、窗簾控制器、加濕器控制器、除濕機控制器、空調控制器、排氣扇控制器、空氣凈化器控制器和報警控制器；

所述數據處理中心與所述模擬環境網關模塊和房間環境網關模塊進行通信，用于接收所述模擬環境網關模塊轉發的所述模擬空間環境數據包和所述房間環境網關模塊轉發的所述房間環境數據包，通過對所述模擬空間數據包和房間環境數據包進行解析以獲取所述模擬空間環境數據和房間環境數據，對所述模擬空間環境數據和房間環境數據進行分析，根據分析結果向所述模擬環境網關模塊和房間環境網關模塊發出對應的模擬空間告警指令、模擬空間控制指令、房間告警指令和房間控制指令；

所述手持終端與所述模擬環境網關模塊和房間環境網關模塊進行通信，用于接收所述模擬環境網關模塊轉發的模擬空間告警指令、模擬空間控制指令和房間環境網關模塊轉發的房間告警指令和房間控制指令，并根據所述模擬空間告警指令、模擬空間控制指令、房間告警指令和房間控制指令發送對應的控制指令到對應的所述模擬環境網關模塊或房間環境網關模塊；

視頻演示系統，所述視頻演示系統與所述模擬環境網關模塊和房間環境網關模塊相連，用于根據所述模擬環境網關模塊和房間環境網關模塊轉發的對應的所述模擬空間告警指令、模擬空間控制指令、房間告警指令和房間控制指令向學生提供所述模擬環境系統、冷熱空氣發生裝置、干濕空氣發生裝置、模擬太陽光發生裝置、造風發生裝置、霧霾發生裝置、模擬環境空間、模擬環境傳感器終端模塊、模擬環境網關模塊、模擬環境控制模塊、家居房間、家居設備、房間環境傳感器終端模塊、房間環境網關模塊、房間環境控制模塊、手持終端的性能指標的音頻解說、工作過程和工作效果的視頻展示，以及提供與所述模擬環境系統、冷熱空氣發生裝置、干濕空氣發生裝置、模擬太陽光發生裝置、造風發生裝置、霧霾發生裝置、模擬環境空間、模擬環境傳感器終端模塊、模擬環境網關模塊、模擬環境控制模塊、家居房間、家居設備、房間環境傳感器終端模塊、房間環境網關模塊、房間環境控制模塊、手持終端的工作相關的體驗控制應用程序，用戶通過選擇并執行所述體驗控制應用程序學習所述智能家居模擬環境實驗教學系統的各個功能；

所述實驗指導系統與所述模擬環境網關模塊、房間環境網關模塊相連，用于提供所述模擬環境系統、冷熱空氣發生裝置、干濕空氣發生裝置、模擬太陽光發生裝置、造風發生裝置、霧霾發生裝置、模擬環境空間、模擬環境傳感器終端模塊、模擬環境網關模塊、模擬環境控制模塊、家居房間、家居設備、房間環境傳感器終端模塊、房間環境網關模塊、房間環境控制模塊、手持終端的理論原理和相關專業知識進行視頻和文本教學，并且，所述實驗指導系統用于根據學生選擇的開發模塊，向所述學生提供與選擇的開發模塊對應的學習內容，其中，所述開發模塊包括所述模擬環境傳感器終端模塊、模擬環境網關模塊、模擬環境控制模塊、房間環境傳感器終端模塊、房間環境網關模塊、房間環境控制模塊、手持終端中的一種或多種，所述實驗指導系統安裝于每個學生的計算機上；

所述學生實驗箱用于學生體驗開發測試所述模擬環境傳感器終端模塊、模擬環境網關模塊、模擬環境控制模塊、房間環境傳感器終端模塊、房間環境網關模塊、房間環境控制模塊。