劉治國(guó) 張人婁

摘要：科學(xué)技術(shù)的不斷提升，優(yōu)化了人類的居住環(huán)境，迫切需要智能控制開關(guān)的窗戶來滿足實(shí)際的需要。本文基于智能時(shí)代背景下，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造全自動(dòng)化智能窗戶系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)，采用了傳感、機(jī)械傳動(dòng)、智能控制等先進(jìn)的技術(shù)，打造出了全自動(dòng)化的系統(tǒng)，從而給用戶帶來了更好的體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：人工智能;物聯(lián)網(wǎng);智能窗戶系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）09-0109-02

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能越來越普及，被應(yīng)用于智能家居等諸多領(lǐng)域。近年來，智能家居的應(yīng)用非常廣泛，而智能窗戶的使用也成為其中的一種，也出現(xiàn)了諸多的研究。一直以來，窗戶在房屋中是非常重要的存在。將智能家居控制系統(tǒng)應(yīng)用到這種場(chǎng)所，能營(yíng)造出更舒適、安全的生活環(huán)境，也使得家居生活更貼合人性的需要。在快節(jié)奏的生活環(huán)境里，忘記關(guān)窗是一件很普遍的事情。但是忘記關(guān)窗會(huì)引發(fā)諸多的事件，像下雨雨水會(huì)進(jìn)入房間，造成財(cái)務(wù)的損失。尤其是近幾年經(jīng)常聽到因?yàn)榇皯魶]關(guān)而致使孩子喪生的事件，雖然不少家居環(huán)境都安裝了防盜窗，但是如果出現(xiàn)了火災(zāi)等情況，就會(huì)降低逃生的可能性[1]。

鑒于此，本文以人工智能時(shí)代為背景，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了全自動(dòng)化智能窗戶系統(tǒng)，這樣就能更好的做好家居環(huán)境保護(hù)工作，該系統(tǒng)還能控制好室內(nèi)的溫度，根據(jù)檢測(cè)到室內(nèi)溫度和高度來運(yùn)行窗戶，以此實(shí)現(xiàn)室內(nèi)恒溫的效果，因此這種系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)給人們帶來更舒適的家居環(huán)境。

1 智能窗戶概述

智能窗戶是自動(dòng)化運(yùn)行的模式，所具備的功能有防雨、防塵、防盜等。這種窗戶最初是在高檔住宅區(qū)和商場(chǎng)中使用，但是隨著生活水平的提高，人們對(duì)生活的要求也更高，在一些住宅小區(qū)也出現(xiàn)了智能窗戶系統(tǒng)，不僅改善了生活環(huán)境，而且也呈現(xiàn)出了更安全的形式。智能窗戶具備安全性、自動(dòng)防護(hù)性、人性化等諸多功能。未來，智能窗戶的使用也將成為一種潮流，為人們打造了高質(zhì)量的生活環(huán)境[2]。

2 智能窗戶系統(tǒng)的總體架構(gòu)

想要實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)窗戶就要利用相關(guān)的系統(tǒng)，尤其是在自動(dòng)控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)用上非常重要。在完成窗戶開關(guān)控制的時(shí)候充分利用了中控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的運(yùn)用也是通過檢測(cè)外部數(shù)據(jù)進(jìn)而傳遞信息。該系統(tǒng)由諸多系統(tǒng)組合而成，中央控制系統(tǒng)采用了AT89C51單片機(jī)，同步響應(yīng)系統(tǒng)由同步電機(jī)、同步帶輪窗框等，外部信息采集系統(tǒng)有諸多傳感器類型。

3 智能窗戶系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 自動(dòng)窗戶機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)

想要完成智能窗戶自動(dòng)開關(guān)的工作，就要將電機(jī)和帶輪窗框?qū)崿F(xiàn)同步驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的開關(guān)。為了確保窗戶自動(dòng)開關(guān)的準(zhǔn)確性，就要做好窗框能完成齒輪帶動(dòng)的過程。在齒輪和輪條的傳動(dòng)性能上非常可靠，并且所承受力較小，得以能正確的完成這個(gè)工作。

3.2 窗框結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

這種窗戶也要符合常規(guī)的使用，尤其是在窗框的設(shè)計(jì)上要符合窗戶開關(guān)的需要，所以設(shè)計(jì)時(shí)就要按照正常的窗戶來進(jìn)行，窗寬上下安裝滑槽，讓窗戶的開關(guān)能順利的運(yùn)行。在常見的窗戶上安裝窗扇時(shí)還需加上旋轉(zhuǎn)軸，且還需滑動(dòng)輪，將利用滑動(dòng)輪來帶動(dòng)窗戶開關(guān)，完成自動(dòng)開關(guān)的過程[3]。

3.3 步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)

想要驅(qū)動(dòng)窗戶開關(guān)就要利用步進(jìn)電機(jī)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需移動(dòng)的方式，因此可將步進(jìn)電機(jī)安裝在窗戶的卡座上，然后在滑槽上移動(dòng)，以此來帶動(dòng)窗戶能自動(dòng)開關(guān)。

4 智能窗戶系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

4.1 單片機(jī)系統(tǒng)模塊

智能窗戶系統(tǒng)運(yùn)用諸多的技術(shù)，高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)是其中一種，該技術(shù)兼容性很強(qiáng)，屬于高效微控制器，這種控制器更加靈活，且價(jià)格實(shí)惠。將單片機(jī)、電源、復(fù)位電路和振蕩電路共同構(gòu)成控制系統(tǒng)，單片機(jī)和振蕩電路能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘服務(wù)。服務(wù)電路作用很大，能完成電路復(fù)位，可手動(dòng)也可自動(dòng)復(fù)位。其根源就是單片機(jī)有電容，電源接入情況下會(huì)形成短路，因此，只要能讓單片機(jī)復(fù)位，就可以順利的實(shí)現(xiàn)智能窗戶開關(guān)的控制系統(tǒng)[4]。

4.2 光度傳感器

光度傳感器是比較常見的傳感器，其類型較多，比較多見的類型有光電管、紅外線傳感器、光敏電阻等。該傳感器敏感波長(zhǎng)由可見光波長(zhǎng)來決定，在紅、紫外線變化會(huì)直觀反應(yīng)。利用好光敏電阻，就能實(shí)現(xiàn)光線感應(yīng)，利用電路對(duì)電平的傳輸，引入單片機(jī)中完成處理過程，從而也能實(shí)現(xiàn)窗戶開關(guān)的需要。

4.3 溫度傳感器

溫度傳感器至關(guān)重要，其運(yùn)行的過程是收集外界的溫度，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，借助電路傳遞到單片機(jī)中。如果接收到的溫度高于檢測(cè)的范圍，那么將會(huì)向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)會(huì)根據(jù)這個(gè)信號(hào)來同步到電機(jī)中，繼而實(shí)現(xiàn)開窗;如果接收到的溫度低于檢測(cè)，單片機(jī)將會(huì)同步電機(jī)發(fā)出關(guān)窗的信號(hào)。

4.4 濕度傳感器

濕度傳感器有感應(yīng)板，并且這個(gè)感應(yīng)板還能感應(yīng)到濕度，如果濕度過高，那么單片機(jī)會(huì)傳達(dá)指令給低電平，從而同步電機(jī)發(fā)出關(guān)上窗戶的指令。相反，則會(huì)不會(huì)有指令發(fā)出。

4.5 煙塵傳感器

煙塵傳感器可檢測(cè)空氣中灰塵的濃度，濃度過高窗戶會(huì)自動(dòng)關(guān)閉上，以確保室內(nèi)空氣的清潔。這種傳感器的原理也是非常直觀的，利用平行光線進(jìn)入測(cè)試區(qū)域來完成，采用灰塵顆粒對(duì)光的散射所造成的光度強(qiáng)度降低，所行程單光線強(qiáng)弱程度來反應(yīng)出灰塵的濃度。當(dāng)傳感器感應(yīng)到灰塵以后，還會(huì)根據(jù)設(shè)定值對(duì)比，完成電機(jī)開窗的指令[5]。

4.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

步進(jìn)電機(jī)作用到驅(qū)動(dòng)裝置中非常理想，在輸入端上利用單片機(jī)，可利用這種單片機(jī)進(jìn)行操作。在實(shí)際運(yùn)行中就需要通過單片機(jī)同步電機(jī)發(fā)出命令，就會(huì)讓電機(jī)動(dòng)起來，帶動(dòng)窗戶上的齒輪，實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗戶的需要。想要實(shí)現(xiàn)窗戶開關(guān)就需要通過同步電機(jī)和單片機(jī)來共同作用，同步電機(jī)能實(shí)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，這就可以完成窗戶的開和關(guān)，而且這個(gè)過程也需要單片機(jī)來變動(dòng)輸入端口的邏輯電平。電機(jī)能影響到單片機(jī)，因此在設(shè)置的時(shí)候可以加入光耦，能夠有效的形成光電隔離，從而也確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。

本文以人工智能為背景，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體智能窗戶控制系統(tǒng)，為用戶帶來了更舒適的生活方式。相對(duì)于以往的智能窗戶，這種系統(tǒng)的應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格實(shí)惠，并且在使用的時(shí)候也非常便利，特別適合在家居環(huán)境中使用，其各種技術(shù)的應(yīng)用，也給用戶提供了更好的體驗(yàn)感受，并呈現(xiàn)出了安全、高效等效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 段玉戈.基于AT89C2051智能窗戶控制裝置的設(shè)計(jì)[J].電氣技術(shù)，2020，21（5）：58-62.

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[3] 周子川，付浩東，符裕亮，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室管理系統(tǒng)[J].數(shù)字通信世界，2019（4）：125+140.

[4] 朱天藝，王浩.基于STC51的智能窗戶系統(tǒng)研究[J].信息通信，2019（1）：152-153+155.

[5] 郝思思，張倩，張慧，等.一種基于環(huán)境因子變化的可自動(dòng)控制智能窗戶的設(shè)計(jì)[J].科技與創(chuàng)新，2018（23）：117-118.