多功能智能化窗户应用研究

喻远洋 苏思超 曾斌 蒲志强

摘  要：为了追求更为便利的生活，智能产品成为了人们生活中必不可少的一部分。针对生活中各种窗户情况，该文设计了一种能够检测空气湿度、室内外温度以及烟雾的窗户，能够实现自动开起和关闭的智能窗户，利用单片机编程、CAD绘制图纸，最后经过工厂加工、手工拼装等步骤已经将该作品顺利完成。未来将会通过小规模的生产与投放，研究其在市场的发展走势。并且实现了自主监测外在环境和开闭窗户的功能，改善室内的用户居住环境，功能更加便捷。

关键词：智能   节能   窗户   传感器   家具

中图分类号：TU228                        文献标识码：A文章编号：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

随着城市发展日益快速，各种智慧型建筑出现，智能化、多元化、宜居型建筑发展已成趋势，同时建筑家具也朝着智能化、绿色化、便捷化发展[1]。窗户是建筑行业中必不可少的部分，窗户经过一代又一代的发展，种类样式越来越多，智能窗户[2]将会有更加广阔的市场，给人带来新的体验。适时地开启关闭窗户，所需监管环境安装适当的功能模块，既达到使用需求又节约成本[3]。智能窗户在普通家庭地运用也指日可待。

由于国内技术中西部地区智慧型窗户应用不高，所以在智慧窗户普及率目前还不高[4]。智慧家居日益受到人们的追捧，相信未来将会有更大的智能产品市场。当前我国经济大力发展，老百姓生活水平不断提高，追求舒适化、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统。而一些发达的西方国家地区以及美国和日本的智能窗户行业在得到政策的扶持下更是穩步发展，许多的窗户产品也趋向于自动化。相比国内他们的产品功能更为齐全，适用领域也更广泛，在国外智能窗在家庭的使用率也较高[5-6]。此次设计的为多功能智能化窗户也是一钟智能化思路，将会给人们带来一些便利。

1  多功能智能化窗户总体方案设计

1.1 总体方案

由于平开式窗户在人们日常生活中显而易见，该文针对平开式窗户进行设计。主要组成部分包括51内核8位单片机、雨滴传感器、温度传感器、烟雾传感器、驱动模块、微型电机、同步带、带轮等。

如图1所示，通过同步带传动机构与直线导轨机构带动窗户左右平动实现窗户开闭。使用同步带能够充分地缓冲传动的冲击，且传力效果也比较好，其价格便宜、维护方便。同步带传动由张紧在两轮上的环形带和主从动轮组成。同步带采用细钢丝绳作强力层，外面包覆氯丁橡胶。同步带传动的特点是：钢丝绳制成的强力层受载后变形极小，齿形带的周节基本不变，传动比恒定、准确，齿形带薄且轻，可用于速度较高的场合。考虑安装环境、空间，选用微型电机，可以检测高低平电信号并且计算来控制正反转。更为主要的是其占用空间较少，对小户型房屋也适用。使用的51内核8位单片机价格低廉、能耗低、实际应用能力强;能实现数据采集，并且实现便利的远程网络监管。