基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能風(fēng)扇的研究

胡佳 黃麗霞 楊國蓉

摘要：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能風(fēng)扇，將傳統(tǒng)的吊扇和傳感器聯(lián)系起來，通過紅外線傳感器、光敏傳感器和溫度傳感器感知外界的環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控風(fēng)扇的風(fēng)速大小，自動控制風(fēng)扇的開關(guān)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用，能實(shí)現(xiàn)對公共場所的風(fēng)扇自動化控制，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、低碳的實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞：智能風(fēng)扇;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);傳感器

隨著信息化技術(shù)的高速發(fā)展，高校的管理也逐步向智能化、自動化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以便更優(yōu)質(zhì)，高效率管控高校校園，在高校的智能化后勤服務(wù)模式發(fā)展中上，主要是抓好校園安防，節(jié)能減排，智慧教學(xué)等相關(guān)工作，在智慧教學(xué)管理中，我們不僅要考慮智慧考勤系統(tǒng)的應(yīng)用，還可以從智能化設(shè)備管控來完善與提升高效的智慧后勤管理。

1.智能風(fēng)扇的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能風(fēng)扇在當(dāng)前的市場，僅僅是注重于風(fēng)扇的散熱，風(fēng)扇的溫控，和對風(fēng)扇的自動開關(guān)，對于這些功能在現(xiàn)實(shí)的需求并不多，因?yàn)橄鄬τ趥鹘y(tǒng)的風(fēng)扇，并沒有特別突出的實(shí)用功能，而我們在基礎(chǔ)的智能風(fēng)扇上，通過使用傳感器給予它更多的實(shí)用性，在一定程度上實(shí)現(xiàn)人工智能化。智能風(fēng)扇將傳統(tǒng)的吊扇和傳感器聯(lián)系起來，通過紅外線傳感器，光敏傳感器和溫度傳感器感知外界的環(huán)境變化，從而確定風(fēng)扇的風(fēng)速大小和是否關(guān)閉風(fēng)扇，以確保在無人的環(huán)境中和在不必要使用的情況下省電。我們將傳感器串聯(lián)在風(fēng)扇的電路中，并且通過電壓的變化來調(diào)整風(fēng)扇的風(fēng)速。并且還可以通過手動設(shè)置，將實(shí)現(xiàn)個人的具體需求。在一定程度上實(shí)現(xiàn)了智能化，避免了資源的浪費(fèi)，智能風(fēng)扇的技術(shù)革新使智能風(fēng)扇的市場熱度高漲，推動了智能風(fēng)扇的應(yīng)用市場。多方面的推動使得智能風(fēng)扇應(yīng)用在將來的五年內(nèi)的到爆發(fā)式發(fā)展。

2.智能風(fēng)扇的功能設(shè)計(jì)研究

在大學(xué)的校園中，電扇必不可少，它的優(yōu)點(diǎn)明顯，價格低，便于安裝，但是通過在大學(xué)里的觀察和研究發(fā)現(xiàn)，電扇的使用存在很多不合適的現(xiàn)象，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)人走了電扇還開著的現(xiàn)象或者電扇檔位無法根據(jù)氣溫自動調(diào)節(jié)的現(xiàn)象，電扇在我國的使用范圍十分廣泛，除了大學(xué)校園，很多地方都用到了電扇。

智能風(fēng)扇主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）紅外線檢測是否有人，當(dāng)沒有人是時，系統(tǒng)停止工作。

（2）實(shí)時監(jiān)測環(huán)境溫濕度。

（3）按鍵設(shè)置溫濕度上下限以及風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

（4）溫度過低，加熱，溫度過高，制冷，濕度過低，加濕，濕度過高，除濕。

對于智能風(fēng)扇，我們?yōu)榱吮苊庠谑覂?nèi)無人的情況下，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的自動關(guān)閉，以單片機(jī)作為控制器，利用溫度傳感器收集附近的溫度，當(dāng)附近溫度與系統(tǒng)設(shè)置的溫度不符合時，調(diào)節(jié)電扇風(fēng)速。

紅外線傳感器的范圍設(shè)定，在風(fēng)扇可以吹到的區(qū)域的劃定，在這個范圍內(nèi)利用紅外線的掃描，確定是否有人，已確保該風(fēng)扇可以正常的開啟關(guān)閉。如果有人在該紅外線的范圍里面，將自動的開啟風(fēng)扇配合溫度傳感器控制風(fēng)扇的風(fēng)速。已確保資源的充分利用。通過光敏傳感器我們將區(qū)分白天還是黑夜，如果是黑夜我們將關(guān)閉所有的電源，以保證資源不被浪費(fèi)。

3.智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)應(yīng)用

智能風(fēng)扇的基本設(shè)計(jì)是采用了單片機(jī)，紅外線，光敏，溫濕度傳感器的共同工作下根據(jù)我們的需要設(shè)計(jì)的智能風(fēng)扇

3.1單片機(jī)芯片的設(shè)計(jì)

單片機(jī)是整個系統(tǒng)的控制核心，單片機(jī)價格便宜的幾元，昂貴的可到上百元，所以我們應(yīng)該如何從這么多的單片機(jī)芯片選擇呢，首先這個風(fēng)扇的功能不大，使用我們不需要選擇高端昂貴的單片機(jī)，選擇偏向于存儲空間大，兼容性較好，功耗低，工作電壓低，3v電壓可以使其正常運(yùn)行，支持一些編程技術(shù)，使用壽命較長

3.2 紅外線傳感器

紅外傳感器是靠探測人體發(fā)射的紅外線而工作的，當(dāng)人活動時，紅外輻射的發(fā)射位置就會發(fā)生變化，該元件就會失去電荷平衡，發(fā)生熱釋電效應(yīng)向外釋放電荷，當(dāng)人體進(jìn)人探測區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異，信號被采集后與系統(tǒng)中已存在的探測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以判斷是否真的有人等紅外線源進(jìn)入探測區(qū)域

3.3 光敏和溫濕度傳感器

光敏和溫度傳感器都是將采集的光照和溫度的數(shù)據(jù)傳出，經(jīng)過我們的編程，按照我們設(shè)定的條件進(jìn)行自動控制風(fēng)扇的各項(xiàng)行為。風(fēng)扇風(fēng)速的大小我們將通過變壓器改變電壓的大小，調(diào)節(jié)風(fēng)速

4.結(jié)論

在這次研究中，我們所有的成員都在查詢資料，為了了解到當(dāng)前的現(xiàn)狀和當(dāng)前的市場應(yīng)用，智能風(fēng)扇在當(dāng)前的市場需求越來越多，市場供不應(yīng)求，所以在未來的市場當(dāng)中，智能風(fēng)扇擁有更大的前景，相比較于空調(diào)，風(fēng)扇性價比高，耗能低，適應(yīng)性強(qiáng)，人們更加容易接受這樣的產(chǎn)品，智能風(fēng)扇的產(chǎn)生，則為風(fēng)扇的市場提高了更大的競爭力，在設(shè)計(jì)過程中，遇到了如何把實(shí)現(xiàn)平滑的調(diào)速問題。由此我想到了利用現(xiàn)場的溫度與設(shè)定的溫度之間的差值，所以我用轉(zhuǎn)換成的模擬信號去控制直流電機(jī)，進(jìn)行風(fēng)扇的調(diào)速。里面還有需要進(jìn)一步人性化的完善，我們對風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，采用耗能低，耐用久的單片機(jī)，這樣成本不高，也利于讓人們接受，在本次的設(shè)計(jì)中，為了找到讓風(fēng)扇節(jié)能，耐用的裝置，我們花了很大的心血去研究它，也正式通過了對它的功能研究，實(shí)現(xiàn)紅外線傳感器和光敏傳感器，溫濕度傳感器的相容，使功能在能夠正常運(yùn)行的情況得到更大的優(yōu)化，讓智能風(fēng)扇在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)下得到更大的功能開發(fā)。

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[基金編號]本研究論文系2021 年度校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能風(fēng)扇（S202113809122）的研究階段性成果。