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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(jìn)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(jī)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(dǎo)體空調(diào)、自刷卡門禁系統(tǒng)、手機(jī)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(yán)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(fù)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(zhǔn)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(dǎo)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(jī)空調(diào)。并且整機(jī)完全不包含制冷劑，安全環(huán)保能耗低。
（3）通過手機(jī)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(lán)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(jī)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(dǎo)體制冷片結(jié)合，通過單片機(jī)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(jī)APP通過Bluetooth（藍(lán)牙）實現(xiàn)在室內(nèi)進(jìn)行對家用電器的控制。準(zhǔn)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(jī)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(dāng)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(biāo)
（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(dá)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(fù)離子發(fā)生器電壓：DC12V 功率：3W 空氣凈化器風(fēng)量: 51-150 立方米/小時。
（3）鍺硅半導(dǎo)體溫差電芯片堆，優(yōu)值系數(shù)z≥3。
（4）藍(lán)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(xué)、醫(yī)學(xué)）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