智能化窗与帘系统的节能自动控制设计

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1、智能化窗与帘系统的节能自动控制设计第33卷第4期2016年12月上海第二工业大学学报JOURNALOFSHANGHAIPOLYTECHNICUNIVERSITYVol.33No.4Dec.2016文章编号:1001-4543(2016)04-0308-06古丽扎提·海拉提,胡志华(上海第二工业大学智能制造与控制工程学院,上海201209)摘要:近年来,智能化家电产品和物联网技术在智能家居中的应用得到了迅速发展。从节能的角度,考虑到玻璃门窗是家居生活中极为重要的节能控制对象,以安全防护和自动通风节

2、能控制为主,并以窗帘开关控制为辅调节室温等,分析与设计智能窗与帘的节能自动控制系统。该设计采用3组不同的控制方案,并对每组方案的优缺点进行比较,模拟测试效果表明,智能家居控制系统具有良好的稳定性和扩展性,有助于该控制系统的使用和推广。关键词:智能化;可编程序控制器;自动控制;Wi-Fi技术;节能中图分类号:TP368.1文献标志码:A0引言智能家居的发展不仅仅是插座、安防、语音、连接或者是平台,充满自动化和连接性将是真正智能家居的特点。窗与帘系统,是家居—————————————————————

3、——————————————————————————中需要管理和维护频率较高的家居设施。能够根据室内环境的光线强度、空气湿度、平衡室温和室外风雨状况,基于智能化控制技术进行自我调节和控制,具有这样功能的窗与帘系统不仅能方便用户使用,同时也能为用户解决部分节能问题。1984年在美国,世界上第一幢智能建筑[1]展迅速,诸如智能插座、智能照明和安防设备等产品俨然成为智能家居控制的代表。物联网技术[5-6]在智能家居中的应用也得到了迅速发展。智能家居真正的定义为利用电脑、网络和综合布线技术,通过家庭信息

4、管理平台,将与家居生活有关的各种子系统有机地结合为一个系统。这意味着它包括3个方面的内容:①需要建立通信网络处理必要的信息,在家庭网络操作系统的控制下,通过相应的硬件和执行机构,实现对所有家庭网络家电和设备的控制和监测;②需要建立平台,实现家庭与外界的信息交换沟通,以及控制与监测;③需要满足人们的需求——安全、舒适和方便,同时考虑绿色环保和节能。智能家居系统主要包括4个部分,中央控制器、软件信息交互平台、终端传感器信息采集和通信方式。其中,关键的两个部分是中央控制器和通信方式。中央控制器,即主控

5、制器,多以单片机为主,具有价格低廉等特点,但其稳定性差,故障率高;可编程序控制器(ProgrammableLogicController,PLC)以其高稳定性[7-8]、便于扩展功能等特点在自动化行业得到广泛应用。通信方式以无线通信方式为主,典型代表为:蓝牙(Bluetooth)技术、Zigbee技术和Wi-Fi技术[9]。基于蓝牙技术的无线网络作为较早———————————————————————————————————————————————出现,此后智能家居产业得到了迅速发展。我国小米智能

6、家居系统已成为功能较完善的智能家居平台。智能家居(SmartHome),因为早先涉及的产品都与家庭自动化产品和配件有关,并具有自动化和智能化的特点[2]。近几年,欧美国家提出,将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置,通过家庭总线技术(HomeBusSystem,HBS)连接到一个家庭智能化系统上,并进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理[3],保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调,这一目标即为智能家居的新概念[4]。智能家居控制系统给人们的家居生活带来了舒适、安全和便利

7、的家庭环境。家电产品的智能化发收稿日期:2016-06-24通信作者:古丽扎提·海拉提(1985-),女,新疆富蕴县人,讲师,博士,主要研究方向为电力系统稳定与控制研究。电子邮箱glzthlt@sspu.edu.cn。基金项目:上海第二工业大学校基金项目(No.EGD15XQD02)资助的通信方式,其功耗高、成本高,在智能家居行业,该技术很快由基于ZigBee技术的无线网络取代,且具有网络容量大,通信时滞时间短的优势。基于Wi-Fi技术的无线网络成本低,开发难度小,能够便捷的与手机或PC机进行通

8、信,目前成为较流行的无线网络通信方式。本文综合以上所述技术的优点,采用不同的主控器和软件信息交互平台,以窗户与窗帘为整体控制对象,形成3组方案,———————————————————————————————————————————————设计智能家居节能自动控制系统。该研究意义在于,分析智能家居设备与环境之间的协调性,旨在设计具有自动性和节能环保性的智能家居控制环境。主控制器分别采用单片机与PLC两种,软件信息交互平台分别为移动手机终端和PC机终端信息交互控制平台,通信方式为基于Wi-Fi技术的