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1、設(shè)計目的
融入節(jié)能環(huán)保、能源綜合利用等元素到智能家居系統(tǒng)中，使我們的家居最大程度的綜合利用現(xiàn)代可利用能源，減少排放污染，并對部分能量進行二次利用。
2、基本思路
對于現(xiàn)有智能家居所存在的問題，結(jié)合時代潮流，融入能源綜合利用、環(huán)保家居等概念。本作品以居住的房屋為模型設(shè)計的能源綜合利用智能環(huán)保系統(tǒng)作品基于單片機作為主控制芯片，通過模塊化設(shè)計，其具有室內(nèi)PM2.5監(jiān)測及空氣凈化、太陽能獨立發(fā)電、半導體空調(diào)、自刷卡門禁系統(tǒng)、手機APP控制電器、太陽能采暖玻璃幕墻、自來水發(fā)電、太陽能熱水地暖裝置等多種功能集于一身。

3、創(chuàng)新點
通過對現(xiàn)行智能家居的了解和對比，該家居具有以下創(chuàng)新點：
（1）針對日益嚴重的霧霾天氣，室內(nèi)空氣的凈化同樣受到高度重視，粉塵傳感器檢測室內(nèi)PM2.5的數(shù)值與負離子發(fā)生器相結(jié)合，根據(jù)室內(nèi)空間的大小，分布檢測與凈化，多點檢測多點凈化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的準確性和空氣凈化高效性（如圖2：粉塵傳感器檢測表）。

（圖2 ：粉塵傳感器粉塵濃度與輸出電壓的特性曲線）
（2）使用半導體制冷芯片作為空調(diào)的核心組件，因此在反應(yīng)速度方面明顯優(yōu)于現(xiàn)有的壓縮機空調(diào)。并且整機完全不包含制冷劑，安全環(huán)保能耗低。
（3）通過手機APP控制家用電器，簡單、安全、方便。用戶通過在客戶端輸入需要接入的藍牙地址以及與其相連的電器的名稱、菜單名稱、控制指令等完成接入設(shè)置。用戶也可以通過客戶端界面隨時查看、修改用戶自己的設(shè)備參數(shù)以及設(shè)備的返回數(shù)據(jù)。
（4）增加太陽能獨立發(fā)電和太陽能取暖裝置。
（5）模塊化設(shè)計便于家居系統(tǒng)的安裝與維修，減少家居成本。
4、技術(shù)關(guān)鍵
（1）粉塵傳感器與單片機實現(xiàn)實時串口通訊，檢測室內(nèi)PM2.5的數(shù)值并在12864LCD液晶屏實時顯示，實現(xiàn)電路的自動控制。
（2）室內(nèi)采用DHT11溫濕度傳感器實時檢測室內(nèi)溫濕度并通過LCD液晶屏顯示其溫濕度，同時溫度檢測與全新半導體制冷片結(jié)合，通過單片機控制調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。該工作芯片的冷熱溫差不能過高，否則會降低其效率（保證△T應(yīng)小于15K）。
（3）基于手機APP通過Bluetooth（藍牙）實現(xiàn)在室內(nèi)進行對家用電器的控制。準確、快速、安全的性能保證家電控制的方便。
（4）FM1702射頻卡模塊與單片機實現(xiàn)串口通訊，加密的IC卡與射頻卡模塊接觸，實現(xiàn)刷卡就可以自動開關(guān)門。
（5）太陽能電池板經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化得到直流電，使用調(diào)壓裝置將得到的電能存儲到蓄電池當中經(jīng)過調(diào)壓裝置調(diào)壓后，最終輸出滿足各種產(chǎn)品所需要的電壓和電流（圖3：太陽能電池電流---電壓特性曲線
）。

（a）太陽能電池的電流－電壓關(guān)系曲線 (b) 常用的太陽能電池電流－電壓特性曲線
1-未受光照；2-受光照 I-電流；Isc-短路電流；Im-最大工作電流；
U-電壓；Uoc-開路電壓； Um-最大工作電壓；
Pm- 最大功率
圖3： 太陽能電池電流---電壓特性曲線
5、主要技術(shù)指標
（1）灰塵傳感器具有極低的電流消耗（最大20mA，11毫安典型的），可以搭載高達7VDC的傳感器。輸出的是一個模擬電壓正比于所測得的粉塵濃度，敏感性為0.5V/0.1mg/m3。
（2）負離子發(fā)生器電壓：DC12V 功率：3W 空氣凈化器風量: 51-150 立方米/小時。
（3）鍺硅半導體溫差電芯片堆，優(yōu)值系數(shù)z≥3。
（4）藍牙控制采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段，其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。

圖1：能源綜合利用智能環(huán)保系統(tǒng)CAD設(shè)計圖

圖4：能源綜合利用智能環(huán)保系統(tǒng)實物圖

省挑戰(zhàn)杯二等獎