人工智能时代基于物联网的智能窗户系统的设计与实现

作者:未知

  摘要:科学技术的不断提升,优化了人类的居住环境,迫切需要智能控制开关的窗户来满足实际的需要。本文基于智能时代背景下,充分利用物联网技术,打造全自动化智能窗户系统。该系统属于机电一体化的控制系统,采用了传感、机械传动、智能控制等先进的技术,打造出了全自动化的系统,从而给用户带来了更好的体验。
  关键词:人工智能;物联网;智能窗户系统
  中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2020)09-0109-02
  随着科学技术的飞速发展,人工智能越来越普及,被应用于智能家居等诸多领域。近年来,智能家居的应用非常广泛,而智能窗户的使用也成为其中的一种,也出现了诸多的研究。一直以来,窗户在房屋中是非常重要的存在。将智能家居控制系统应用到这种场所,能营造出更舒适、安全的生活环境,也使得家居生活更贴合人性的需要。在快节奏的生活环境里,忘记关窗是一件很普遍的事情。但是忘记关窗会引发诸多的事件,像下雨雨水会进入房间,造成财务的损失。尤其是近几年经常听到因为窗户没关而致使孩子丧生的事件,虽然不少家居环境都安装了防盗窗,但是如果出现了火灾等情况,就会降低逃生的可能性[1]。
  鉴于此,本文以人工智能时代为背景,在物联网技术的基础上设计出了全自动化智能窗户系统,这样就能更好的做好家居环境保护工作,该系统还能控制好室内的温度,根据检测到室内温度和高度来运行窗户,以此实现室内恒温的效果,因此这种系统的应用将会给人们带来更舒适的家居环境。
  1 智能窗户概述
  智能窗户是自动化运行的模式,所具备的功能有防雨、防尘、防盗等。这种窗户最初是在高档住宅区和商场中使用,但是随着生活水平的提高,人们对生活的要求也更高,在一些住宅小区也出现了智能窗户系统,不仅改善了生活环境,而且也呈现出了更安全的形式。智能窗户具备安全性、自动防护性、人性化等诸多功能。未来,智能窗户的使用也将成为一种潮流,为人们打造了高质量的生活环境[2]。
  2 智能窗户系统的总体架构
  想要实现智能开关窗户就要利用相关的系统,尤其是在自动控制系统和机械传动系统的运用上非常重要。在完成窗户开关控制的时候充分利用了中控系统,这种系统的运用也是通过检测外部数据进而传递信息。该系统由诸多系统组合而成,中央控制系统采用了AT89C51单片机,同步响应系统由同步电机、同步带轮窗框等,外部信息采集系统有诸多传感器类型。
  3 智能窗户系统机械结构设计
  3.1 自动窗户机械传动设计
  想要完成智能窗户自动开关的工作,就要将电机和带轮窗框实现同步驱动,实现准确的开关。为了确保窗户自动开关的准确性,就要做好窗框能完成齿轮带动的过程。在齿轮和轮条的传动性能上非常可靠,并且所承受力较小,得以能正确的完成这个工作。
  3.2 窗框結构的设计
  这种窗户也要符合常规的使用,尤其是在窗框的设计上要符合窗户开关的需要,所以设计时就要按照正常的窗户来进行,窗宽上下安装滑槽,让窗户的开关能顺利的运行。在常见的窗户上安装窗扇时还需加上旋转轴,且还需滑动轮,将利用滑动轮来带动窗户开关,完成自动开关的过程[3]。
  3.3 步进电机的设计
  想要驱动窗户开关就要利用步进电机,在设计的时候需移动的方式,因此可将步进电机安装在窗户的卡座上,然后在滑槽上移动,以此来带动窗户能自动开关。
  4 智能窗户系统硬件电路设计
  4.1 单片机系统模块
  智能窗户系统运用诸多的技术,高密度非易失存储器技术是其中一种,该技术兼容性很强,属于高效微控制器,这种控制器更加灵活,且价格实惠。将单片机、电源、复位电路和振荡电路共同构成控制系统,单片机和振荡电路能实现单片机系统的时钟服务。服务电路作用很大,能完成电路复位,可手动也可自动复位。其根源就是单片机有电容,电源接入情况下会形成短路,因此,只要能让单片机复位,就可以顺利的实现智能窗户开关的控制系统[4]。
  4.2 光度传感器
  光度传感器是比较常见的传感器,其类型较多,比较多见的类型有光电管、红外线传感器、光敏电阻等。该传感器敏感波长由可见光波长来决定,在红、紫外线变化会直观反应。利用好光敏电阻,就能实现光线感应,利用电路对电平的传输,引入单片机中完成处理过程,从而也能实现窗户开关的需要。
  4.3 温度传感器
  温度传感器至关重要,其运行的过程是收集外界的温度,然后转换成数字信号,借助电路传递到单片机中。如果接收到的温度高于检测的范围,那么将会向单片机发送信号,单片机会根据这个信号来同步到电机中,继而实现开窗;如果接收到的温度低于检测,单片机将会同步电机发出关窗的信号。
  4.4 湿度传感器
  湿度传感器有感应板,并且这个感应板还能感应到湿度,如果湿度过高,那么单片机会传达指令给低电平,从而同步电机发出关上窗户的指令。相反,则会不会有指令发出。
  4.5 烟尘传感器
  烟尘传感器可检测空气中灰尘的浓度,浓度过高窗户会自动关闭上,以确保室内空气的清洁。这种传感器的原理也是非常直观的,利用平行光线进入测试区域来完成,采用灰尘颗粒对光的散射所造成的光度强度降低,所行程单光线强弱程度来反应出灰尘的浓度。当传感器感应到灰尘以后,还会根据设定值对比,完成电机开窗的指令[5]。
  4.6 电机驱动电路
  步进电机作用到驱动装置中非常理想,在输入端上利用单片机,可利用这种单片机进行操作。在实际运行中就需要通过单片机同步电机发出命令,就会让电机动起来,带动窗户上的齿轮,实现开关窗户的需要。想要实现窗户开关就需要通过同步电机和单片机来共同作用,同步电机能实行正转和反转,这就可以完成窗户的开和关,而且这个过程也需要单片机来变动输入端口的逻辑电平。电机能影响到单片机,因此在设置的时候可以加入光耦,能够有效的形成光电隔离,从而也确保系统的稳定。
  本文以人工智能为背景,以物联网技术为设计基础,实现了机电一体智能窗户控制系统,为用户带来了更舒适的生活方式。相对于以往的智能窗户,这种系统的应用更具优势,结构简单、价格实惠,并且在使用的时候也非常便利,特别适合在家居环境中使用,其各种技术的应用,也给用户提供了更好的体验感受,并呈现出了安全、高效等效果。
  参考文献
  [1] 段玉戈.基于AT89C2051智能窗户控制装置的设计[J].电气技术,2020,21(5):58-62.
  [2] 杨锦辉,王开心,黄艾璇,等.基于物联网的智能窗户系统设计实现[J].物联网技术,2020,10(4):76-79.
  [3] 周子川,付浩东,符裕亮,等.基于物联网的智能教室管理系统[J].数字通信世界,2019(4):125+140.
  [4] 朱天艺,王浩.基于STC51的智能窗户系统研究[J].信息通信,2019(1):152-153+155.
  [5] 郝思思,张倩,张慧,等.一种基于环境因子变化的可自动控制智能窗户的设计[J].科技与创新,2018(23):117-118.
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