室內(nèi)光線智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)

章宇翀　李向陽

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，帶動了智能家居產(chǎn)業(yè)的熱潮，通過改良和加強智能光線調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以提高用戶對于智能化家居的粘性，提高生活質(zhì)量，打造智慧生活，有利于未來智慧社會的全方位構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能調(diào)節(jié)系統(tǒng);自動控制

一、引言

隨著科技社會的發(fā)展與進步，高度智能化的設(shè)備開始來到人們的身邊，物聯(lián)網(wǎng)作為“信息化”時代的重要產(chǎn)物，在對于智能社會發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。智能家居，作為物聯(lián)網(wǎng)在生活中的具體體現(xiàn)，一直是科技市場中的先頭兵，根據(jù)賽迪顧問消費電子產(chǎn)業(yè)研究中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2012年智能家居產(chǎn)業(yè)規(guī)模為31.2億元，2013年-2015年中國智能家居產(chǎn)業(yè)依然保持高增長態(tài)勢，其中2015年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到74.5億元，增長率達到35.82%。隨著科技時代的不斷日新月異，人們對于智能家居的要求也開始越來越高，開始強調(diào)智能家居不僅需要有傳統(tǒng)的居住功能，還應(yīng)該能夠識別和響應(yīng)用戶需求【1】，其中，智能窗簾為首的一些日常家居用品最為用戶所關(guān)注。本文通過對如何有效解決傳統(tǒng)窗簾控制手段單一，智能化水平低等問題進行研究，通過利用單片機的控制，建立一套可自動、智能化的光線自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

智能家居作為未來社會的必然趨勢，相較于傳統(tǒng)家具觀念，智能家居與之最大區(qū)別在于物聯(lián)網(wǎng)不僅使得傳統(tǒng)家居和互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之間建立了良好的溝通關(guān)系，且基于虛擬世界擁有了專屬的獨特ID，通過這個ID，傳統(tǒng)家居就可以實現(xiàn)現(xiàn)代信息技術(shù)的自動控制、遠距離遙控等技術(shù)，為用戶提供更便捷的生活服務(wù)。窗簾作為日常使用的家居用品，傳統(tǒng)窗簾中需要人力進行開閉，費時費力，通過智能化的加入后，可以通過遙控和自動感光控制窗簾的開閉，通過光強傳感器對于室內(nèi)外環(huán)境亮度的檢測來控制單片機輸出電平信號，從而控制電機的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)感光控制、紅外線控制、定時開閉等功能，降低窗簾對于人力的依賴，提升智慧生活質(zhì)量。

二、室內(nèi)光線智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

智能窗簾的提出和設(shè)立，是基于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及時的產(chǎn)物，根據(jù)目前國內(nèi)外研究狀況，智能窗簾能夠把環(huán)境中的溫濕度、光照強度等參數(shù)，通過各類傳感器轉(zhuǎn)化成電信號，利用微控制系統(tǒng)來驅(qū)動電機，自動控制窗簾的開閉。隨著科技的發(fā)展和用戶生活水平的提高，智能窗簾不再是簡單的、單一的控制系統(tǒng)，而是一套更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)，對于核心處理芯片的要求也越來越高，根據(jù)目前市場的調(diào)查可以得知，市場上大部分都采用了STM（STC）系列單片機控制的智能窗簾控制系統(tǒng)，通過采集室內(nèi)外的光線強度、定時安排、濕度檢測和紅外控制來判斷或控制窗簾的開閉，從而實現(xiàn)一套完整的智能化系統(tǒng)，極大程度方便了用戶在使用窗簾時的操作步驟，提高了用戶的生活質(zhì)量。

針對國內(nèi)外的研究結(jié)果來看，大部分都是采用以單片機為核心處理模塊，通過各類傳感器進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換從而帶動窗簾電機的運動。基本設(shè)計流程主要通過以STM系列單片機為核心數(shù)據(jù)處理器，結(jié)合各類傳感器的信息采集，從而實現(xiàn)智能化的控制。將光強傳感器、定時控制模塊、紅外模塊連接至單片機，利用傳感器或人為信號的輸入，通過單片機的計算和分塊，從而控制電機做出相對應(yīng)的開閉動作。

根據(jù)目前智能窗簾市場中的大部分設(shè)計要求，整體智能系統(tǒng)可以大致分為三條分支控制系統(tǒng)，相互協(xié)作又相互獨立，三條分支為光強感應(yīng)控制系統(tǒng)、定時控制系統(tǒng)和人為紅外控制系統(tǒng)。

1、光強感應(yīng)控制系統(tǒng)

通過室內(nèi)和室外的光強傳感器，實時感應(yīng)室內(nèi)外光線強度，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并以此控制直流減速電機順時針旋轉(zhuǎn)或逆時針旋轉(zhuǎn)來進行窗簾的關(guān)閉【2】。

系統(tǒng)內(nèi)置的兩枚光強感傳感器一枚置于室外，一枚置于室內(nèi)，當(dāng)室外的光線強度達到系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定上限時，窗簾自動開啟，利用室內(nèi)的光強傳感器來監(jiān)測窗簾的開啟狀態(tài)，當(dāng)光線強度達到系統(tǒng)設(shè)定的下限時，窗簾自動關(guān)閉，此套系統(tǒng)方便快捷且易實用。

整套光控系統(tǒng)的原理主要為對在分程序的初始端，將整段程序初始化，開始對當(dāng)前光線強度進行檢測，若不符合條件則需要返回初始值，若符合預(yù)設(shè)的條件，直流電機開始正轉(zhuǎn)，窗簾打開，反之，電機反轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉。

2、定時控制系統(tǒng)

本套系統(tǒng)主要由時鐘模塊、定時自控模塊、時間顯示和運行程序組成。通過人為輸入時間，控制窗簾的定時開閉【3】。

在信息處理單片機上，置于一枚時鐘模塊，準(zhǔn)確記錄時間的變化，采用輸入時間信號，按照預(yù)設(shè)時間將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳輸?shù)街绷麟姍C中，從而控制電機按時的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。

整套系統(tǒng)主要原理為通過控制系統(tǒng)電壓的變化數(shù)據(jù)，從而將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳輸?shù)街绷鳒p速電機，控制電機的正反轉(zhuǎn)。

3、人為紅外控制系統(tǒng)

通過系統(tǒng)中安裝的紅外模塊，用戶可以通過遙控器等紅外發(fā)射載體，較遠距離向該系統(tǒng)發(fā)出指令，實時控制窗簾的開閉。

紅外控制電路，主要通過將輸入的信號放大和解調(diào)成輸出信號，且靈敏度和抗干擾性非常好，比較適合較遠距離的單向控制【4】。

三、智能家居產(chǎn)業(yè)展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的進步，未來高度人工智能家居將是消費者家居環(huán)境中的理想陪伴，2016年全國商品房銷售面積達15.73億平方米，同比增長22.4%，住宅家庭智能家居每年潛在新增市場6000億以上。我國擁有超過4億戶家庭，住宅智能家居潛在存量市場在12萬億元，由此可見，我國智能家具行業(yè)的市場前景非常廣闊。

消費者在智能家居中充分利用體感交互技術(shù)，使人們在起居生活中與家庭設(shè)備的接觸更加智慧，再無需任何復(fù)雜的控制設(shè)備，借助互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，通過技術(shù)同盟采用多樣技術(shù)智能化的應(yīng)用，滿足用戶交互和操作，智能家居必然成為人類生活新風(fēng)尚【5】，也必然成為將來智慧城市、智慧社會、智慧生活必不可少的交互載體。

參考文獻

[1]黃凱，向昆竹，秦川.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機產(chǎn)品與流通，2019（07）：121

[2]解啟松，聶志剛.基于單片機智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2018，14（30）：190-192.

[3]李青云.數(shù)顯式節(jié)能定時控制器的設(shè)計[J].電氣自動化，2017，39（06）：99-101.

[4]李唐，袁夢.基于單片機的可遙控可感光的窗簾設(shè)計[J].河北農(nóng)機，2019（08）：30.

[5]李山.智能家居的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究[J].工業(yè)設(shè)計，2019（04）：152-153