Word版可编辑-广东省大学生电子设计大赛参赛作品精心整理.doc

2012年广东省大学生电子设计大赛广东石油化工学院校内选拔方案表参赛团队名称：明月笑正参赛编号：参赛人员姓名：1. 吴明正专业班级： 物理11-2 2.梁为俊专业班级：体育教育11-13.专业班级：参赛题目：绿色智能光伏窗多场景模式照明安全防盗系统作品设计背景概述： （填写内容，可拓展为多页）1. 随着经济的快速发展，人们对居住环境的追求越来越高，一个舒适、安全、环保的居住环境，会给居民对美好生活的愿望得到一定的满足。该设计针对中高档的住房的照明，给出一个舒适、安全、环保的设计方案。2. 照明作为住宅很重要的一个模块，不同的亮度和色调会给人带来不一样的感受，一种自然柔和的光照会给人舒适温馨的感觉，直接影响居住户的情绪，照明是居住设计中的重点部分，该设计在照明上给出了一个智能的设计。3. 现在的住宅内，由于人们生活水平的提高，贵重的物品很多，这也成为了很多不法分子关注的对象，解决好防盗这个方面，成为保障居民的人生安全和财产安全的重中之重。该设计就此，也提出了一个解决方案。4. 现在的住宅内，都安装有很多大功率的用电器，也配备有炉具及液体天然气。这些的使用，在一定程度上也对居民的安全构成威胁，准确迅速的判断是否失火和煤气泄漏，及时地做出警报和处理，也是很重要的一项内容，该设计也对此加入了警报模块。5. 环保智能是当今时代的一个主题，该设计应用了太阳能发电技术，使用绿色能源太阳能。在光源的控制上加入智能控制模块，使得设计充满了人性化及一种与自然和谐发展的气息。作品设计方案描述：（填写内容应包括机械方案、硬件方案、软件方案设计等，可拓展为多页）绿色智能光伏窗多场景模式照明安全防盗系统设计方案分为三项内容：一、 机械方案机械方案设计主要是智能光伏窗运动设计，该设计使用了多叶片型多轨电机驱动模式，窗口由三扇窗门组成，窗口的整体结构与普通的窗口相似，只是在窗门的下端安装驱动电机，由主电路来驱动电机控制窗门的打开和关闭。而在窗门的设计上，则与普通的窗门有很大的差异，因为该窗门的设计，加入了多叶片型多轨太阳能电池板，窗门的厚度为4.5cm，在窗门的两侧安装有0.5cm厚的高强度透明玻璃，而在窗门之间3.5cm的空间里，则安装有多叶片型多轨太阳能电池板，该设计如下图1-1：图1-1窗门长为72cm，高为125cm，里面分为7个轨道，一共安装14块太阳能电池板，其中左右区域各有7块，其排列如图1-1所示，每块太阳能电池板长为5cm，高为110cm，开路电压值为18v。太阳能电池板的上下端各有一金属滑片，分别与上下轨道接触，作为太阳能电池板正负电极的引出。每块太阳能电池板的功率约为：故每扇窗门的太阳能电池安装功率为：即整个窗口安装的太阳能电池总功率为：另外，每扇窗门完全打开时太阳能电池的排列如图1-1的右侧图示。由于窗口内装有太阳能电池，它的左右有二。一是用于在阳光强烈遮光或者遮蔽外面的视线时作为窗帘使用，内部的控制电路可根据场景或者用户控制自动或手动调节太阳能电池板的张合程度，图1-1的左侧是完全闭合状态时的窗门，图1-1的右侧完全张开时的窗门。另外还可以调节移出的太阳能电池板的数目，可以使窗门处于图1-1左侧和右侧之间的任何状态。使得窗口的通光量可以轻松满足居民的要求。同时，在每扇窗门的底下，装有转动电机，可以通过设置的场景或者用户控制，自动或者手动调节窗口的打开程度，使得室内保持良好的通风，在紧急情况（如煤气泄漏），窗口会自动打开，并且自动开启换气扇。另外，关于窗门内部的太阳能电池板平动装置设计，见图1-2。图1-2上图1-2中，左图为窗门顶部的正视图，中图和右图均为窗门的俯视图。在左图中，太阳能电池板的上下两端都固定有电池板滑轨，它使电池板能平行的在平动装置的带动下在窗门内部移动，电池板滑轨由防锈合金组成，上下端的电池板滑轨分别与电池板的正负电极相连，作为电池板电能的引出电极，同时，窗门滑轨也由防锈合金铸成，与电池板滑轨良好接触，上下滑轨均与窗门绝缘，且上下滑轨分别焊接有导线，作为整个窗门安装的太阳能电池电能输出接口。排线是平动装置与主电路板之间的信号传输线路及电力输送线路，平动装置内安装有微型电机，可以调节平动条的伸缩状况。而平动装置的运动则由安装在其中的电机驱动。平动装置内装有光传感器，与电池板滑轨的传感孔组成一个传感装置，用于准确地使得可伸缩平动条带动对应的电池板滑动轨（与打印机喷嘴的设计相似）。同时，每扇窗门下都安装有驱动电机，由控制电路自动或手动控制窗口的开合。二、 硬件方案该设计的硬件包括八大模块，分别为：1、 光伏发电模块安装上述设计，共安装三扇窗门，每扇窗门安装有14块长为5cm，高为10cm的太阳能电池板，总电池板安装功率为390W。由于太阳能电池板一般不会受到垂直的光照，并且当室内需要阳光透过时太阳能电池板需要部分闭合或者全部闭合，按此推算，太阳能电池板平均的工作功率约为100W，日均工作时间约为3小时，则日均发电量为0.3kwh。2、 电力储存模块白天一般情况不需要启用电力光源，整个设备的工作功率约为5W（设备待机消耗，防盗系统、气体检测系统、温度与光照监测系统工作消耗）。此部分功率直接由太阳能电池供给，不需要由电力储存系统供给，此部分的用电量约为0.05kwh，而剩余额0.25kwh电能则先储存在电力储存模块，用于夜间照明和夜间其他模块电路供电及阴雨天气供电。蓄电池使用14.8V 80Ah锂电池。3、 传感器模块传感器模块包括温度传感器（用于火灾报警、自动空调启用（在用户设置“启用”时有效）、自动换气启用（当用户设置“启用”时有效）、红外传感器（防盗、防火），气体传感器（氧气浓度监测、有毒气体浓度监测（发生异常自动启用换气），震动传感器（用于警报盗窃敲击，地震警报），电子眼（在监测到有盗窃迹象时启用摄像并储存数据）、光照传感器（智能启用光源）。4、 无线电传输与控制模块用于室内遥控，设置各种情景模式，设置防盗火灾气体异常报警，设置照明，设置窗口的开合，设置通风、设置自动化模式，设置外出防护。5、 防盗防火安全及数据采集和数据记录与可编程智能电路模块该系统的核心部分，全局分析和控制各种参数，电路集成微计算机，优化各种情景，优化电池充放电，对用户控制处理和记录6、 照明模块节能高亮度LED照明系统，多种照明模式，多种灯光色彩，计算机可编程照明控制。LED作为一种较新的光源，具有节能、长寿命、高亮度的特点，照明模块的总最大功率为50W。7、 应急模块突发事件如火灾，地震、气体中毒时及时打开窗口，启用换气，发出警报等8、 其他附加电路模块（如鱼缸清洁换气模块）结合室内鱼缸，智能供给鱼缸电力以为鱼缸增氧，清洁水，鱼缸灯光控制等。9、 遥控模块使用遥控器控制这个系统个模块的工作，遥控器采用加密技术，外来遥控器不能控制该系统。三、 软件方案整个设备由微机全局控制，电路的核心部分中由rom中烧入的程序驱动，保证电路正常初始化，及警报系统的正常工作。里面写入可编程模块，可由用户设置各种模式，其中包括：外出（无人在家）：系统最节能化，防盗系统最强化工作。太阳能电池板全部张开，最大接收光照）回家（有人在家）：各模块正常工作，智能调节各组件的工作状态，智能调节室内光照，居民也可手动设置场景（明亮（最大亮度，使人精神激昂）、柔和（光照适中，使人安静闲适），幽暗（光照较低，使人镇静专注），手动调节窗口的开闭，手动开启照明，同时手动降低防盗警示级别。灯光模式：七彩缤纷（多色彩，多旋律色彩变幻），暖色调（采用淡黄光，增添家的暖和感），明亮（白色光照，让夜晚如白天）