多功能智能化窗戶應用研究

喻遠洋 蘇思超 曾斌 蒲志強

摘? 要：為了追求更為便利的生活，智能產品成為了人們生活中必不可少的一部分。針對生活中各種窗戶情況，該文設計了一種能夠檢測空氣濕度、室內外溫度以及煙霧的窗戶，能夠實現自動開起和關閉的智能窗戶，利用單片機編程、CAD繪制圖紙，最后經過工廠加工、手工拼裝等步驟已經將該作品順利完成。未來將會通過小規模的生產與投放，研究其在市場的發展走勢。并且實現了自主監測外在環境和開閉窗戶的功能，改善室內的用戶居住環境，功能更加便捷。

關鍵詞：智能? ?節能? ?窗戶? ?傳感器? ?家具

中圖分類號：TU228? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）07（b）-0034-03

Research on the Application of Multifunctional Intelligent Windows

YU Yuanyang? ?SU Sichao*? ?ZENG Bin? ?PU Zhiqiang

（College of mechanical Engineering， Hunan University of Arts and Sciences， Changde， Hunan Province， 415000? China）

Absrtact： In order to pursue a more convenient life， intelligent products have become an indispensable part of people's life. In view of various windows in life， this paper designs a window that can detect air humidity， indoor and outdoor temperature and smoke， and can automatically open and close the intelligent window. The work has been successfully completed through the steps of single chip microcomputer programming and CAD drawing， and finally factory processing and manual assembly. In the future， we will study its development trend in the market through small-scale production and delivery. It also realizes the function of independently monitoring the external environment and opening and closing windows， improves the indoor user living environment， and the function is more convenient.

Key Words： Intelligence; Energy saving; Window; Sensors; Furniture

隨著城市發展日益快速，各種智慧型建筑出現，智能化、多元化、宜居型建筑發展已成趨勢，同時建筑家具也朝著智能化、綠色化、便捷化發展[1]。窗戶是建筑行業中必不可少的部分，窗戶經過一代又一代的發展，種類樣式越來越多，智能窗戶[2]將會有更加廣闊的市場，給人帶來新的體驗。適時地開啟關閉窗戶，所需監管環境安裝適當的功能模塊，既達到使用需求又節約成本[3]。智能窗戶在普通家庭地運用也指日可待。

由于國內技術中西部地區智慧型窗戶應用不高，所以在智慧窗戶普及率目前還不高[4]。智慧家居日益受到人們的追捧，相信未來將會有更大的智能產品市場。當前我國經濟大力發展，老百姓生活水平不斷提高，追求舒適化、智能化的享受型生活方式。

1998年，新加坡提出了新加坡模式的家庭智能化系統。而一些發達的西方國家地區以及美國和日本的智能窗戶行業在得到政策的扶持下更是穩步發展，許多的窗戶產品也趨向于自動化。相比國內他們的產品功能更為齊全，適用領域也更廣泛，在國外智能窗在家庭的使用率也較高[5-6]。此次設計的為多功能智能化窗戶也是一鐘智能化思路，將會給人們帶來一些便利。

1? 多功能智能化窗戶總體方案設計

1.1 總體方案

由于平開式窗戶在人們日常生活中顯而易見，該文針對平開式窗戶進行設計。主要組成部分包括51內核8位單片機、雨滴傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、驅動模塊、微型電機、同步帶、帶輪等。

如圖1所示，通過同步帶傳動機構與直線導軌機構帶動窗戶左右平動實現窗戶開閉。使用同步帶能夠充分地緩沖傳動的沖擊，且傳力效果也比較好，其價格便宜、維護方便。同步帶傳動由張緊在兩輪上的環形帶和主從動輪組成。同步帶采用細鋼絲繩作強力層，外面包覆氯丁橡膠。同步帶傳動的特點是：鋼絲繩制成的強力層受載后變形極小，齒形帶的周節基本不變，傳動比恒定、準確，齒形帶薄且輕，可用于速度較高的場合。考慮安裝環境、空間，選用微型電機，可以檢測高低平電信號并且計算來控制正反轉。更為主要的是其占用空間較少，對小戶型房屋也適用。使用的51內核8位單片機價格低廉、能耗低、實際應用能力強;能實現數據采集，并且實現便利的遠程網絡監管。