室内光线智能调节系统

章宇翀　李向阳

摘 要：物联网的迅猛发展，带动了智能家居产业的热潮，通过改良和加强智能光线调节系统，可以提高用户对于智能化家居的粘性，提高生活质量，打造智慧生活，有利于未来智慧社会的全方位构建。

关键词：物联网;智能调节系统;自动控制

一、引言

随着科技社会的发展与进步，高度智能化的设备开始来到人们的身边，物联网作为“信息化”时代的重要产物，在对于智能社会发展中起着至关重要的作用。智能家居，作为物联网在生活中的具体体现，一直是科技市场中的先头兵，根据赛迪顾问消费电子产业研究中心数据统计，2012年智能家居产业规模为31.2亿元，2013年-2015年中国智能家居产业依然保持高增长态势，其中2015年产业规模达到74.5亿元，增长率达到35.82%。随着科技时代的不断日新月异，人们对于智能家居的要求也开始越来越高，开始强调智能家居不仅需要有传统的居住功能，还应该能够识别和响应用户需求【1】，其中，智能窗帘为首的一些日常家居用品最为用户所关注。本文通过对如何有效解决传统窗帘控制手段单一，智能化水平低等问题进行研究，通过利用单片机的控制，建立一套可自动、智能化的光线自动调节系统。

智能家居作为未来社会的必然趋势，相较于传统家具观念，智能家居与之最大区别在于物联网不仅使得传统家居和互联网系统之间建立了良好的沟通关系，且基于虚拟世界拥有了专属的独特ID，通过这个ID，传统家居就可以实现现代信息技术的自动控制、远距离遥控等技术，为用户提供更便捷的生活服务。窗帘作为日常使用的家居用品，传统窗帘中需要人力进行开闭，费时费力，通过智能化的加入后，可以通过遥控和自动感光控制窗帘的开闭，通过光强传感器对于室内外环境亮度的检测来控制单片机输出电平信号，从而控制电机的运转，实现感光控制、红外线控制、定时开闭等功能，降低窗帘对于人力的依赖，提升智慧生活质量。

二、室内光线智能调节系统研究现状

智能窗帘的提出和设立，是基于物联网的发展和普及时的产物，根据目前国内外研究状况，智能窗帘能够把环境中的温湿度、光照强度等参数，通过各类传感器转化成电信号，利用微控制系统来驱动电机，自动控制窗帘的开闭。随着科技的发展和用户生活水平的提高，智能窗帘不再是简单的、单一的控制系统，而是一套更加复杂的控制系统，对于核心处理芯片的要求也越来越高，根据目前市场的调查可以得知，市场上大部分都采用了STM（STC）系列单片机控制的智能窗帘控制系统，通过采集室内外的光线强度、定时安排、湿度检测和红外控制来判断或控制窗帘的开闭，从而实现一套完整的智能化系统，极大程度方便了用户在使用窗帘时的操作步骤，提高了用户的生活质量。

针对国内外的研究结果来看，大部分都是采用以单片机为核心处理模块，通过各类传感器进行数据采集，经过信号转换从而带动窗帘电机的运动。基本设计流程主要通过以STM系列单片机为核心数据处理器，结合各类传感器的信息采集，从而实现智能化的控制。将光强传感器、定时控制模块、红外模块连接至单片机，利用传感器或人为信号的输入，通过单片机的计算和分块，从而控制电机做出相对应的开闭动作。

根据目前智能窗帘市场中的大部分设计要求，整体智能系统可以大致分为三条分支控制系统，相互协作又相互独立，三条分支为光强感应控制系统、定时控制系统和人为红外控制系统。

1、光强感应控制系统

通过室内和室外的光强传感器，实时感应室内外光线强度，将采集到的模拟信号转换成数字信号，并以此控制直流减速电机顺时针旋转或逆时针旋转来进行窗帘的关闭【2】。

系统内置的两枚光强感传感器一枚置于室外，一枚置于室内，当室外的光线强度达到系统内部设定上限时，窗帘自动开启，利用室内的光强传感器来监测窗帘的开启状态，当光线强度达到系统设定的下限时，窗帘自动关闭，此套系统方便快捷且易实用。

整套光控系统的原理主要为对在分程序的初始端，将整段程序初始化，开始对当前光线强度进行检测，若不符合条件则需要返回初始值，若符合预设的条件，直流电机开始正转，窗帘打开，反之，电机反转，窗帘关闭。

2、定时控制系统

本套系统主要由时钟模块、定时自控模块、时间显示和运行程序组成。通过人为输入时间，控制窗帘的定时开闭【3】。

在信息处理单片机上，置于一枚时钟模块，准确记录时间的变化，采用输入时间信号，按照预设时间将信号转换为数字信号，传输到直流电机中，从而控制电机按时的正转和反转。

整套系统主要原理为通过控制系统电压的变化数据，从而将其转换成数字信号，传输到直流减速电机，控制电机的正反转。

3、人为红外控制系统

通过系统中安装的红外模块，用户可以通过遥控器等红外发射载体，较远距离向该系统发出指令，实时控制窗帘的开闭。

红外控制电路，主要通过将输入的信号放大和解调成输出信号，且灵敏度和抗干扰性非常好，比较适合较远距离的单向控制【4】。

三、智能家居產业展望

随着物联网、大数据、云计算等技术的进步，未来高度人工智能家居将是消费者家居环境中的理想陪伴，2016年全国商品房销售面积达15.73亿平方米，同比增长22.4%，住宅家庭智能家居每年潜在新增市场6000亿以上。我国拥有超过4亿户家庭，住宅智能家居潜在存量市场在12万亿元，由此可见，我国智能家具行业的市场前景非常广阔。

消费者在智能家居中充分利用体感交互技术，使人们在起居生活中与家庭设备的接触更加智慧，再无需任何复杂的控制设备，借助互联网的发展，通过技术同盟采用多样技术智能化的应用，满足用户交互和操作，智能家居必然成为人类生活新风尚【5】，也必然成为将来智慧城市、智慧社会、智慧生活必不可少的交互载体。

参考文献

[1]黄凯，向昆竹，秦川.基于物联网的智能家居系统设计[J].计算机产品与流通，2019（07）：121

[2]解启松，聂志刚.基于单片机智能窗帘控制系统设计[J].电脑知识与技术，2018，14（30）：190-192.

[3]李青云.数显式节能定时控制器的设计[J].电气自动化，2017，39（06）：99-101.

[4]李唐，袁梦.基于单片机的可遥控可感光的窗帘设计[J].河北农机，2019（08）：30.

[5]李山.智能家居的现状和发展趋势研究[J].工业设计，2019（04）：152-153