大学生科技创新项目立题申报书智能开关设计

1、 申请编号:兰州交通大学大学生科技创新项目立题申报书项目名称 智能开关设计 起止年限 2013.04-2014.04 委托单位共青团兰州交通大学委员 承担单位自动化与电气工程学院团委课题负责人 胡谦 专家委员会负责人 兰州交通大学大学生科技创新工作领导小组年 月 日填表说明1. 填写申请书前，请先查阅兰州交通大学大学生科技创新基金管理办法，申请书各项内容要实事求是，认真填写。2. 填写申报书时请用小四号宋体填写，外来语要同时用原文和中文表达，第一次出现缩写词须注出全称。3. 申报书请用a4纸打印，于左侧装订成册，学院大学生科技创新工作领导小组审核遴选后签署意见，统一汇总报送校大学生科技创新工作

2、领导小组办公室。4. 本表一至七栏由课题组负责人填写，申请编号由校大学生科技创新工作领导小组办公室填写。5. 科研业务费系指：1） 动力消耗/设备租用费2） 计算、测试、分析费3） 业务资料费4） 科研调研费5） 报告、论文印刷费6实验材料费：指科研用消耗性材料、试剂、药品等购置费，样品采集加工和运杂、包装费。7仪器设备费：指课题所特需的专用小型仪器或设备，学校实验室已有的不得购买。所购仪器设备形成学校固定资产。8. 本申报书可在校团委网页下载。9为了环保节约，请双面打印。课题组成员序 号姓 名年级年 龄学 历所 在 学 院01胡谦2011级20本科自动化与电气工程学院02 温海江江江2011

3、级22本科自动化与电气工程学院03杨学飞2011级20本科电子与信息工程学院04厚鹏飞2011级20本科电子与信息工程学院05曹斐2011级21本科自动化与电气工程学院指导教师序 号姓 名职称年 龄学 历所 在 学 院01闵永智副教授38硕士自动化与电气工程学院 02王果副教授36博士自动化与电气工程学院一课题简介（主要研究内容、预期目标、成果形式）。（限300字以内）主要研究内容：研制一种智能开关，可通过此开关随手控制各种电器设备。而且针对不同的电器的用电需求和用电属性，采用不同的控制策略以达到方便人们生活和节约用电的目标。这种开关通过手持终端（智能手机或遥控器）设置所连接设备属性，然后把信

4、息无线传输到信号处理系统，然后通过此系统进行定时，计时或及时的控制。预期目标：可以通过自主研发的智能手机应用或自主设计的遥控器获取准确的用户需求，建立常用电器的属性数据库，为用户提供人性化的选择。开发出稳定的可多任务同时处理的嵌入式系统，可以对手持终端的信息进行无线接收，然后对电器设备做出准确的控制。成果形式：1. 手持终端，开发出界面友好且方便使用的手机应用软件或带有显示屏的遥控器。2. 信号处理系统，一个嵌入式系统板，此系统对信号进行处理并对执行系统发出指令。3. 执行系统，小型嵌入式系统板，对信号处理系统的指令进行接收并执行。4. 总结报告，对研发的过程和方法等进行总结。二项目研究的内容

5、（技术路线、需解决的关键问题及研究方法等）。研究路线：1) 整体框架设计。确定手持终端和嵌入式系统的接口，信号处理系统和执行系统的接口。搭建最小功能板，使信号能在不同设备传输，并实现个模块的最基本功能；2) 功能完善。创建电器属性数据库，制作手持控制终端。完善信号处理系统，使之能实现定时，计时或及时控制等功能。设计执行系统，能通过有线或无线接收信号处理系统的指令，并实现对电器的有效控制。3) 各模块综合调试。从总体的高度调试各个模块，使各模块无缝衔接，并丰富个模块的功能。其中的关键问题有：1) 对用户需求的分析。我们可以对接入插座的电器设备建立一个数据库，在用户设定的时候既可以自定义，也可以选

6、择由我们提供的更人性化的选项。2) app应用的开发。尽量做到界面友好，所占资源少，兼容性好。3) 嵌入式系统设计。信号处理系统采用性能较好的mcu(microcontrollerunit)，而执行系统则采用实用的mcu，这样既保证系统的稳定性又可以大大节省成本。4) 执行系统与信号处理系统之间的衔接。尽量使用无线连接，使智能开关能方便安装，并能降低成本。研究方法：1) 通过安装虚拟机搭建软件开发环境，并通过仿真软件进行测验，再应用到实际终端。2) 进行市场调研，了解现在的用户需求，与电器设备的流行趋势，为数据库的建立提供参考。4)通过multisim等软件进行电路仿真，绘制出pcb（prin

7、ted circuit board）板，构建稳定的嵌入式系统。三项目意义（科学技术本身及社会、经济效益分析）。本项目从现代家用电器的即时、定时、随手控制的要求出发，将传统的机械的，手动控制加以改进，使人们能够通过专用遥控器或者手持安卓终端（视项目进展定）实时的控制相应被控制电器在一个计算周期内的通电时间，也可自定义通电时常和通电时段，很大程度方便了人们的手机电脑合理充电，解决了一些夜晚不需要工作的用电器自动关闭，开启；也可按数据库中用电器的用电设计进行预置，也可近距离实时开断，大大方便了人们对用电器的即时控制。 该智能遥控开关彻底改变了传统开关的操作模式，不需用户亲自到开关跟前操作的缺点，采用

8、了弱电控制强电，避免了传统开关不当操作时触电的危险，特别是有小孩的家庭，给孩子的安全带来了保障；同时，方便简单的操作提高了用户的节电意识，也给行动不便的用户带来了新的选择；另外，该智能开关特有的定时功能切实方便了现代人的生活，用户可以选用数据库中提供的开关方案，也可自定义方案，给那些对工作时间比较苛刻的用户带来切实的方便，四前期工作（国内外发展现状及发展趋势，本单位所具备条件，查阅资料及发表论文情况）。目前，国内家居电气化还属一个新的产业方向，市面针对家电控制的智能开关已经琳琅满目，随着现代人对家电的数字化、智能化要求的日益增高，家电控制智能化、整套化也将随之普遍与发展，智能开关也将会有广阔的

9、前景。然而，纵观整个市场，虽然各生产厂商有各自的设计方案，但是市面上大多智能开关都是单开关控制没有形成家庭网络化控制，试想如果每个开关都有一个遥控器，那家里那么多开关该有多少个遥控器，很容易混淆，给用户使用带来了很大的不便。针对以上不足，本模型对所有的开关进行了联合，结合本专业强弱电结合的优势，将所有控制并入一个简单的家庭网络中，利用单片机对所有电器进行控制。五项目预期成果形式及技术指标。预期成果：本系统整体采用中央集线模型，所有被控开关或插孔都带有无线接收模块，用于接收红外遥控或安卓终端（视进程而定），将所接收到的无线指令通过有线连接连接到中央单片机进行指令处理，数据分析再将处理结果反馈到相

10、应分被控制断，使进行相应开关产生动作。在无遥控器无动作时，开关处于静止，开关会在光线感应器的作用下判断是否打开夜间灯功能，以便遥不便时手动快捷找到开关，开关设定手动优先级高于程序命令优先级。具体模型中将采用两个被控制端一个中枢控制，被控端采用较低级的mcu，主要负责对红外接收到的信号转换，编制要向中央mcu发送的信息、发送，接收中央mcu发送的命令并解析、执行相应命令。中央处理采用运算速度稍快的mcu,主要负责对周边被控制器发送的信息进行分析，存储，并建立相应的简单数据库，可能的话可外加显示器，以显示当前各个被控制器的计划状态；同时提供与我们时间同步的内部时间以方便用户设置所需的用电时段。遥控

11、器拟采用红外控制，专用的遥控每个按键设置特定的命令，通过按键组合使用来进行人性化控制，如果进展顺利可选用开发安卓终端采用蓝牙或者wlan来实现与开关的连接，通过软件虚拟出相应的功能键实现可视化的智能控制。技术指标：1）无遥控器无动作时，开关处于静止，开关会在光线感应器的作用下判断是否打开夜间开关位置指示灯，以便遥控不便时手动快速找到开关。2）开关设定并行手动控制，其优先级高于程序命令优先级。3）开关可以设置为期一周的用电计划，循环执行。4）开关执行时间小于0.1s。5）直线无阻隔遥控控制距离大于5m。6）开关可选择针对不同用电器按数据库值执行。7）工作温度范围在-1075c。8）两开关到中央单片机距离小于10m。六试验地点、课题进度安排。2013.04-2013.07，app应用开发学习与设计。电路初步设计与模拟。2013.08-2014.12，app应用调试与功能完善。嵌入式系统调试与功能完善。2014.01-2014.04，pcb板绘制与元器件组装。使产品成熟并扩展功能。七经费预算（