智能开窗器在智能建筑的应用

为了使建筑物舒适、安全，本文结合现有的智能开窗器，研究了一种智能窗控制系统，具有定时开关窗、刮风/下雨自动关窗、消防联动自动开窗、可燃气体浓度超标自动开窗、红外入侵自动关窗等功能。并且，能够根据窗户的大小自动调整开启度，很方便的应用在智能家居系统中。

1引言

随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对生活、工作环境的要求也越来越高，因此，智能建筑系统的应用越来越普遍。根据预测，最近几年，全球智能建筑设备市场将实现成倍的增长，从2012年的不足2000万个节点增长至2017年的9000多万个节点，并且成继续上升的趋势。而在国内，智能建筑市场拥有一亿多的潜在客户。智能开窗系统是智能建筑系统必不可少的一部分。但是，传统的智能开窗系统能实现的功能比较少。本文所研究的智能开窗系统结合了多种功能，在原有功能的基础上与智能建筑系统中的消防联动系统、可燃气体探测器以及红外入侵探测器结合，实现了消防开窗、可燃气体超标开窗以及红外入侵关窗的功能。

2系统结构设计

2.1硬件电路的设计

智能窗属于建筑领域的附件，该系统包括智能控制系统和窗户开关装置。整个系统包括主控芯片、电源模块、LCD液晶显示模块、机械传动装置、消防联动模块、家用可燃气体探测器、风速传感器、雨滴传感器等模块组成。控制芯片和传动功能可以直接安装在窗户上，LCD显示单元可以安装在客厅便于观察的地方。

2.2温、湿度检测模块

温湿度检测模块用于检测环境的温度和湿度。AM2302数字温湿度传感器内部集成了温度敏感元件和湿度敏感元件、放大器、A/D转换器、标定数据存储器和以数字总线接口以及稳压电路。温度传感器是利用敏感元件随温度变化的特性来实现对温度进行测量的装置，它可以直接将被测温度转换成数字量。湿度传感器是电子式敏感器件，分为电阻式和电容式两种。因此单片机可以方便的进行串行连接实现数据的读取[2]。

2.3风力检测模块

风力检测模块是利用二极管的温控特性检测风的变化。系统提供对二极管的加热的热源，无风时在热源的作用下，二极管温度较高，有风时，风将热量散热出去，使二极管温度降低，使二极管的正向压降升高，从而将风信号转换为电信号[3]。

2.4雨水检测模块

雨水检测模块主要是利用了测雨板上裸露的两排指杈状的金属导线，干燥时电阻很大，导电性能很差。被雨水打湿时，有一定的导电性，可以传递一定的电信号，从而感知下雨。

2.5红外防盗检测模块

单片机的输入接口通过通讯总线与家用红外入侵探测器连接。该模块主要由人体靠近传感器组成，是基于红外线技术的产品，当有人进入开关感应范围时，传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载，延时3秒后检测到人不离开或有继续入侵的动作，先以红灯警告，再延时3秒，红外入侵探测器发出声光报警，同时输出信号给智能关窗器关闭窗户。

2.6可燃气体检测模块

单片机的输入接口通过通讯总线与家用可燃气体探测器连接。当室内可燃气体的浓度高于爆炸临界点左右的浓度时，燃气报警器发出声光报警，同时输出信号给智能关窗器关闭窗户，并输出脉冲信号，驱动切断阀工作，关闭气源。

2.7消防联动模块

单片机的输入接口通过消防输入/输出模块与消防报警联动系统连接。火灾发生时普通用电会切除，智能开窗器仍然能够利用自带的直流电源，按照消防信号的指令控制窗户的开启，实现排烟功能。当有消防信号输入时自动开启窗户并向消防控制中心发送窗户开启的反馈信号。消防开/关报警用于监视输入消防报警信号，当有消防信号输入时指示灯变成红色，当消防信号结束后，指示灯即恢复。

3系统软件设计

智能窗户的设计既要满足设定功能的程序，又要有对传感器采集的信息进行分析的程序。因此，系统的软件包括主程序、外部环境程序、提醒控制程序、显示程序等。数据采集模块主要由六个传感器和其调理电路组成，完成各种信息的采集，并根据实时判断是否控制开或关窗户。

4结束语

本装置可根据窗户类型的可选择不同的机械传动原理，选择不同的机型来控制不同的窗户，主要有五种机型折臂式、链条式、滑槽式、螺杆式、齿条式。本装置可实现以下几种功能：定时开关窗(时间可自己定)；下雨、刮风自动关窗；夜间当室内温度高于设定温度的上限时自动开窗，低于设定温度的下限时自动关窗；检测到红外入侵时，自动关窗；消防联动信号输入时，自动开窗；可燃气体浓度超标时，自动开窗。

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