基本信息
- 项目名称：
- 室内空气质量智能监控系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 建筑物通风不良、建筑的装饰装修和建筑物维护等诸多因素造成的室内空气污染已经成为21世纪人类社会面临的新环境问题。 由我们所研究的“室内空气质量智能监控系统”力图通过设计开发一套全新的室内空气质量智能监控系统，实现实时监测室内外空气状况来智能控制室内外空气的自然流通，进一步满足公众对真正优质的室内空气质量的需求，倡导健康、环保、节能的高品质生活。
- 详细介绍：
- 室内空气质量智能监控系统产品说明 一、前言 建筑物通风不良、建筑的装饰装修、建筑物维护和使用不善、各类室内化学用品的增多以及人们不良生活习惯等诸多因素造成的室内空气污染已经成为21世纪人类社会面临的新环境问题。 当前国内室内通风市场主流产品实现“双向换新风”、“AIP电离净化”、“健康负离子”等功能是通过使用高电压将空气进行电离，负离子发生器向空气中释放大量负离子等手段来人为制造室内“新鲜”空气。 但由此产生的电磁辐射、室内空气高氧化、能耗高等问题又会给人类健康和环境保护带来新的威胁。 由我们所研究的“室内空气质量智能监控系统”力图通过设计开发一套全新的室内空气质量智能监控系统，实现实时监测室内外空气状况来智能控制室内外空气的自然流通，进一步满足公众对真正优质的室内空气质量的需求，倡导健康、环保、节能的高品质生活。 二、产品功能 1.实现实时监测对比分析室内外空气质量状况的功能； 2.实现智能控制窗户、风扇等通风设备开与关的功能； 3.实现数字显示室内外空气质量检测结果的功能； 4.设置春夏秋冬四种运行模式，人性化设计突出； 5.具有电动与手动轻松切换的功能； 6.具备绿色健康，节能安全，功能强大，设计先进等众多技术优点。 三、用途及使用范围 本产品可广泛应用于公司办公室、家庭、宾馆、工厂、车间等生活和办公场所。 四、市场前景 据问卷调查显示：16%的受访者表示居住区周边空气质量较差，高达67%受访者表示居住区周边空气质量一般。他们迫切希望自己现在居住环境的空气质量得到改善。 同时，高达78%受访者表示如果本系统研发成功进入市场，他们会考虑购买本产品，显示出本系统的研发具有重大的市场价值。 五、样品图片展示 产品机电执行器示意图 产品系统模型解析图 六、产品参数说明 机电部分： 1.额定输出功率：30W-120W 2.电机额定转速：1800-3200（rpm） 3.工作电压：直流12V 4.开启窗户重量：10KG 20KG 电子监控部分： （1）DS18B20温度传感器 测温范围：－55℃～＋125℃ 测温分辨率：0.5℃ 工作电压: 3-5V/DC （2）MQ-2参数 回路电压小于等于15V 使用温度-10℃～50℃ 探测浓度范围：液化气和丙烷100ppm-10000 ppm 3.STC90C516单片机工作电压：5.5V - 3.8V（5V 单片机） 工作频率范围：0-40MHz 用户应用程序空间32K 室内空气质量智能监控系统模型介绍 一、产品介绍 1.1产品功能阐述 本系统通过实时监测室内外空气状况来判断是否达到通风条件。自动协调控制窗户、风扇等通风设备的开与关，进而促使室内外空气自然流通。 1.1.1室内外空气质量自动检测及分析处理功能 本作品在对室内外空气质量的自动检测的设计上采用了DS18B20温度传感器、MQ-2气体传感器以及90C516单片机。 在室内外温度的检测功能上产品采用了精度高、稳定性好、电路简单、控制方便的DS18B20温度传感器，它依据单片机发送的指令进行检测和信息反馈。 在检测室内气体质量的浓度方面，产品采用了可检测多种可燃性气体，在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好灵敏度的MQ-2气体传感器。它能够很好地反映室内外空气质量，对空气流通功能的处理上更加精确。 传感器检测到的信息通过1602液晶显示屏明晰显示。 1.1.2窗、扇设施的智能控制功能 单片机接收到DS18B20温度传感器、MQ-2气体传感器传输的空气质量信息，经过信息处理智能控制是否需要进行开关窗（扇）动作。通过检测空气质量、温度等参数对比分析处理来进一步实现自动通风换气等改善室内空气质量的功能。 1.1.3系统软件优先级设置 本系统的软件开窗部分共设立了三个高优先级： 1、有害气体浓度监测模块为最高优先级 只要检测到室内的有害气体浓度达到一定的数值，即便室外空气质量状况不佳，也会立即产生报警器报警、窗户开窗、排气扇排气的动作； 最高优先级检测模块运行图 次高优先级检测模块运行图 2、甲醛、烟雾、湿度、二氧化碳浓度检测模块为次最高优先级 传感器检测到室内的空气质量状况不佳，需要进行室内外的空气流通，此时通过对比室内外的参数发现，室外的空气质量状况亦不佳，进行室内外的空气流通无助于改善室内的空气质量状况时，也不会发出控制相应的通风升降温设备做出开启动作的指令。 室外温度检测（℃） 气体检测 ( mg/m3) 窗户 室内 室外 16-23 <1.20 <1.20 开 <16或>23 <1.20 <1.20 关 ------- ≥1.20 <1.20 关 ------- <1.20 >1.20 开 高优先级检测模块运行图 优先级实验数据一览表 3、为使开窗动作与升降温动作协调配合工作，对于温度测控模块同样设置了高优先级。 以夏季为例，系统内置的温度参数为早六点或晚十八点的一个小的温度范围（即系统认为此时的温度适宜进行开窗换气），当室外温度达到这个范围时，单片机发出开窗指令；当室外温度不在这个范围时，则窗户关闭；当处于正午室内需要降温时，不会出现通风与降温设备动作不协调的情况发生。 1.1.4检测结果数字显示功能 通过将数字温度传感器和气体传感器检测到的模拟信号转变为相应的数字信号，并在1602液晶屏上加以显示，从而不仅能够达到智能控制室内外空气流通的目的，而且还可以让使用者随时了解到自己所处室内环境的空气质量状况，并促使其通过自己的行动改善所处环境的空气质量。 1.1.5手动控制功能 使用者可进行自主操作，同时增强了本产品在应对突发情况时的可靠性。 1.2数据收发流程图 二、产品工作原理 2.1工作原理概述 本产品通过系统CPU模块智能分析控制的功能，自动控制驱动1602液晶显示模块、数字温度传感器和气体传感器检测模块及机电执行器模块执行其相应模块的功能，达到自动协调控制窗户、风扇等通风设备开与关，促使室内外空气自然流通，有效消除室内空气污染，促进人体健康的目的。 2.2电路组成 该产品主要由以下四大模块组成：CPU模块、1602液晶显示模块、数字温度传感器和气体传感器模块、机电执行器模块。 2.3工作原理解析 2.3.1工作原理图 2.3.2工作原理分析 1、CPU及1602液晶显示模块（电路原理图如下：）： 我们选择STC公司生产的90C516 作为本系统的CPU主要是该单片机拥有32K的超大空间可以满足程序的正常下载并且这款单片机和最初的8051单片机完全兼容。 1602液晶屏共16个管脚，其中7-14管脚分别和单片机的P0口连接用来实现数据的传输。其它管脚用于传输数据的控制和显示屏亮度的控制。 2、数字温度传感器模块： 我们选用的DS18B20作为数字温度传感器拥有独特的单线借口方式，即DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯并且DS18B20在使用中不需要任何外围元件。 全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，使用极为方便且编程容易。 DS18B20将采集到的室外数字信号在单片机内部时钟的控制下经IO口输送到单片机内存中经C程序处理后将温度显示到1602液晶屏上。同时单片机及时更新温度值并分析其大小，来控制直流电机的正反转以实现自动打开窗户和关闭窗户的动作。 3、气体传感器模块： 我们选用的MQ-2气体传感器在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高是家用气体泄露检测的首选传感器。 其基本测试电路如图。 气体传感模块 该传感器需要施加2个电压：加热器电压（VH）和测试电压（VC）。其中VH用于为传感器提供特定的工作温度。 VC 则是用于测定与传感器串联的负载电阻（RL）上的电压（VRL）。这种传感器具有轻微的极性，VC 需用直流电源。在满足传感器电性能要求的前提下，VC 和VH 可以共用同一个电源电路。为更好利用传感器的性能，需要选择恰当的RL值。 本样品中RL选用10K电阻和AB串联，将VRL输出的电压信号作为TLC549(AD转换芯片)的数据输入信号，经过一定的线性转换关系转换成室内外空气质量的数值。 因此程序中我们设定当室外气体（如烟雾）浓度比室内气体（如烟雾）浓度高时无动作，而当室内气体（如烟雾）浓度较高并且测得数据达到临界值室即触发相应的继电器闭合从而带动机电执行模块执行相应的动作。 4、机电执行器模块 机电执行器模块 一般当直流电机的一个引脚固定接高电压时，另一端接地时就只能朝一个方向旋转。本模块的创新之处就是实现了自控控制一个直流电机的正反转。模块的核心是4个型号为PC817的光耦器。光耦的内部结构如下图示： 光耦的1、2引脚分别为发光二极管的正负端，当发光二极管正向导通发光时激发右端三极管使其由截止状态转变为导通状态。这样就实现了自动开闭的目的。 本产品我们将四个光耦的1脚（二极管的正极）接5V电压，2脚分别接单片劫P1.0、P1.1、P1.2、P1.5引脚。通过控制这四个引脚输出电平的高低有选择地使其中两个光耦同时工作实现电机正转（反转）。 本产品驱动窗户开关的模块为机电执行器。 该执行器主要由两个5V继电器、ULN2003达林顿管和直流电机组成。选择达林顿管主要是控制和驱动继电器的通断。 当继电器1通电时线圈闭合给直流电机1管脚通直流正电压驱动直流电机正转执行开窗动作。同理，继电器2通电闭合后直流电机反转关闭窗户。 该设计实现了直流电机自动正反转的功能，能很容易控制窗户的打开和关闭。 2.2.3编程代码 TLC549AD转换数据处理程序源代码： /*********************************************************************** * 名 称: Average() * 功 能: 中位值平均滤波法，取一共三十个数据，最大和最小的五个数据不要 对中间的二十个数据求平均值 * 输 入: 三十个待处理的值 * 输 出：得到一个中位的平均值 ***********************************************************************/ uint Average(uint buffer[30])//功能: 中位值平均滤波法，取一共三十个数据，最大和最小的五个数据不要对中间的二十个数据求平均值 { uchar i,j; uint temp; for(i=1; i<30; i++) //先对整个数组的三十个值进行从小到大的排列 for(j=29; j>=i; --j) { if(buffer[j-1] > buffer[j]) { temp = buffer[j-1]; buffer[j-1] = buffer[j]; buffer[j] = temp; } }//对数组进行处理，去掉一个最大值和一个最小值，中间的二十个值再来求平均值 temp = 0; for(i=5; i<25; i++) { temp += buffer[i]; } temp = (uint)(((float)temp) / 20 + 0.5); return(temp); } uint AD_Filter()//功 能: 进行AD采集30次，并进行滤波处理 { uint Date_Buffer[30] = {0}, temp; uchar i; for(i=0; i<30; i++) { Date_Buffer[i] = AD_Change(); Delay(1); //延时1毫秒采集一次。这里可以根据工作需要调整时间。 } temp = Average(Date_Buffer); return(temp); } 室内外空气质量浓度及室外温度数据的逻辑关系处理程序： if(j >= 120&&j1<=120&&num==0) { num++; pwm0=0; pwm1=0; pwm2=1; pwm5=1; Delay(15);// pwm0=1; pwm1=1; } else if(temp>=16&&temp<=23&&num==0) { num++; pwm0=0; pwm1=0; pwm2=1; pwm5=1; Delay(15);// pwm0=1; pwm1=1; } else if(num!=0&&j<120&&&j1<120&&(temp<16||temp>24)) { num=0; pwm0=1; pwm1=1; pwm2=0; pwm5=0; Delay(15);// pwm2=1; pwm5=1; } pwm0=1; pwm1=1; pwm2=1; pwm5=1; } DS18B20读写源代码： uchar read_byte(void)//功能 : 从DS18B20读一个字节 { uchar i,m,receive_data; m = 1; receive_data = 0; for(i=0; i<8; i++) { if(read_bit()) { receive_data = receive_data + (m << i); } delay1(6); } return(receive_data); } void write_byte(uchar val)//功能 : 向DS18B20写一个字节 { uchar i,temp; for(i=0; i<8; i++) { temp = val >> i; temp = temp & 0x01; write_bit(temp); delay1(5); } } 三、产品的创意创新 3.1产品理念创新 通过融合传感器智能检测技术、单片机数据分析处理技术、继电器控制技术以及通风设备控制技术等多项先进技术，完全实践了“科技引领生活，绿色携手健康”的设计理念。 3.1.1产品人性化设计理念突出 设置了春夏秋冬四种运行模式、电动与手动轻松切换的功能。 3.2产品原理创新 3.2.1室内通风的“智能化、自动化” 通过实时监测室内外空气状况来综合判断是否达到通风条件，并自动协调控制窗户、风扇等通风设备，促使室内外空气流通，达到有效消除室内空气污染，保障人体健康的目的。 3.2.2设置优先级 由于产品在实际应用中会遇到多种影响空气质量的因素，而难以评定在何种条件下室内外空气质量是否良好，即单片机如何判断通风条件。 为有效解决这一问题，我们引入了“设置空气质量因素优先级”这一概念，设置优先级判定指令，由单片机高效开展空气质量智能分析工作，进一步智能控制空气流通设备。 3.3选材创新 3.3.1采用集成电路或芯片 内部多采用体积较小的集成电路或芯片组成，不仅检测速度快而且准确，同时还具有智能分析、处理、控制的特点，性能可靠且耐用。 产品可广泛应用于公司办公室、家庭、工厂、宾馆、车间等。 3.3.2绿色环保，节能健康 本产品主要是依靠促使室内外空气自然流通来达到改善室内空气质量状况的目的。因此与传统的人为制造室内“新鲜”空气的通风设备相比具有自然健康、绿色环保、能耗低、成本小、应用广的优点，能有效解决室内空气污染问题，为大家创造一个好的生活环境。 四、产品实验检测评估 4.1产品实验测试步骤 1、第一步，接入电源。 在电源开关处于关闭状态时给产品通入5V直流电压，在确保电源正负极连接正确的情况下按下电源开关。 2、第二步，检测开窗动作。 接通电源后，传感器即开始检测，如果此时检测到的室外温度处于16℃-23℃（包括这两个数值）之间时，相应的继电器触点闭合，机电执行器模块开始执行开窗动作。 延时500ms后，继电器触点断开，开窗动作执行完毕。本实验步骤成功验证了本作品实现了智能监测分析室外温度的功能； 3、第三步，检测关窗动作。 在开窗动作完成后，通过降低室外温度（酒精擦拭DS18B20）或升高室外温度（用手捏紧DS18B20），当温度值小于16℃或大于24℃时，与关窗动作相应的继电器触点闭合，机电执行器模块开始执行关窗动作，延时500ms后，继电器触点断开，关窗动作执行完毕。本实验步骤成功验证了本作品实现了智能监测控制室内温度的功能； 4、第四步，检测气体传感器的控制功能。 当1602液晶屏上显示的室外空气质量浓度大于1.20mg/m3时（此数值经过多次实验测得。室外空气质量不佳，不宜开窗），此时若检测到窗户处于关闭状态不执行任何动作，否则执行关窗动作； 当室外信号电压值小于1.20mg/m3时（室外空气成分正常），室内信号电压值小于1.20mg/m3时（室内空气成分正常），保持当前状态（窗户的打开和关闭状态保持）； 当室外信号电压值小于1.20mg/m3时（室外空气成分正常），而室内信号电压值大于等于1.20mg/m3时，此时无论室外温度值是多少，机电执行器模块都执行开窗动作。 本实验步骤成功验证本作品实现了智能检测并对比分析室内外的空气质量，进而实现智能控制室内空气质量以及显示检测结果的功能，同时也说明烟雾检测优先级最高； 5、第五步，检测手动开关动作。 接通电源后，摁下手动开按钮执行开窗动作，同时发绿光的二极管点亮；摁下手动关按钮执行关窗动作，发蓝光的二极管点亮。本实验步骤成功验证本作品实现了自主操作的功能。 4.2产品实验测试步骤图解 1.第一步，接入电源。 图为给系统正确通入5V直流电压 图为用手指给温度传感器加热 2.第二步检测开窗动作。 图为机电执行器模块执行开窗动作 3.第三步检测关窗动作。 在开窗动作完成后，通过降低室外温度（酒精擦拭DS18B20）或升高室外温度。 图为机电执行器模块执行关窗动作 4.第四步检测气体传感器的控制功能。 图为系统检测室内外气体质量画面 室外气体传感器检测到烟雾信号，单片机发送指令智能控制窗户关闭。 室内气体传感器检测到烟雾信号，单片机发送指令智能控制窗户打开。 5.第五步，检测手动开关动作。 自动检测 手动开窗 手动关窗 接通电源后，摁下发绿光二极管下方的开关执行开窗动作；摁下发蓝光二极管下方的开关时执行关窗动作。（未与继电器连接）本实验步骤成功验证本作品实现了自主操作的功能。 4.3产品实验测试结果分析 本作品经过200次试验，以96.33%的成功率验证证实本作品工作性能达到了预期设计要求，实现了智能检测、对比分析室内外温度、气体浓度的功能，并根据分析结果实现了自动控制窗户的开与关。 室内空气质量智能监控系统研究报告 一、前言 1.1研究背景 建筑物通风不良、建筑的装饰装修、各类室内化学用品的增多、建筑物维护和使用不善，以及人们不良生活习惯等诸多因素造成的室内环境污染已经成为21世纪人类社会面临的新环境问题。特别是非典、禽流感、甲型H1N1等流行病带来的影响，使得室内环境质量和公众健康成为人们倍加关注的重要问题。 而当前国内室内通风市场主流的产品理念如“双向换新风”、“AIP电离净化”、“健康负离子”等功能都是通过使用高电压将空气进行电离，负离子发生器向空气中释放大量负离子等手段来人为制造室内的“新鲜”空气，但由此产生的电磁辐射、室内空气高氧化、能耗高等问题又会给人类健康和环境保护带来新的威胁。 由我们所研究的“室内空气质量智能监控系统”力图通过设计开发一套全新的室内空气质量智能监控系统，实现实时监测室内外空气状况来智能控制室内外空气的自然流通，进一步满足公众对真正优质的室内空气质量的需求，倡导健康、环保、节能的高品质生活。 1.2研究的意义和目的 1.2.1研究目的 流通本项目力图通过设计开发一套全新的基于“实时监测室内外空气状况来控制室内外空气自然流通”理念的室内空气质量智能监控系统，达到有效消除室内空气污染，促进人体健康的目的。 1.2.2研究意义 1.本项目与现行主流的制造室内“新鲜”空气的理念不同，不会产生诸如室内电磁辐射高、室内空气高氧化、家电使用能耗高等影响人类健康和环境保护方面的隐性问题； 2.本项目为我国智能家居的研发方向提出了一条新的发展思路，对于促进我国社区智能化产业发展，提高人民生活水平，改善室内空气质量等方面，具有长远的经济效益和社会效益。 二、课题简介和研究方法 2.1课题简介 2.1.1本课题的来源 本课题为河南省黄淮学院大学生科研立项校级立项项目，校电子科学与工程系对该项目的研制和调试方面的工作给予了大力支持。 2.1.2课题综述 本课题是与现行主流的制造室内“新鲜”空气的理念（如利用高电压将空气电离，使用负离子发生器制造负离子等）不同，而是全新的基于“实时监测室内外空气状况来控制室内外空气自然流通”理念开发设计的一套室内空气质量智能监控系统； 通过融合传感器智能检测技术、单片机数据分析处理技术、继电器控制技术以及通风设备控制技术等多项先进技术，完全实践了“科技引领生活，绿色携手健康”的设计理念。 本产品通过气体检测模块实时监测室内外空气状况，包括温度、烟雾浓度、湿度、二氧化碳浓度、一氧化碳浓度、甲醛浓度等影响室内空气质量状况的因素，进而由单片机进行检测结果的分析、处理，并由通风升降温设备等执行单片机发出的处理信息。 2.2研究方法 2.2.1文献分析法 据相关研究表明，经常开窗通风换气，可增加室内空气中负离子的含量，减少有害气体对人体的危害。开窗10分钟后，就能把一间80平方米的房间的空气换一遍；阳光还可直接射入室内，其中的紫外线有消毒杀菌的作用，可减少居室内的病菌量，因此，窗户的开与关是室内通风有效进行的重要环节。 据相关研究机构调查表明，目前窗户的开与关主要有三类情形： （1）在少部分具有开窗意识的人群中，占绝大多数是根据自己主观感觉判断室内外空气状况是否适合开窗； （2）还有部分具有开窗意识的人群，不管室外空气状况如何，只要不刮风下雨，就打开窗户； （3）忙碌的上班族，根本没有开窗意识，室内窗户常年不开。但即使是情形（1），也存在着无法探知室外空气中粉尘、无味有毒污染气体等潜在的污染物，或者遭遇气象条件突变无法及时关闭窗户从而造成室内空气不但没有改善反而污染加重的现象。 2.2.2资料收集法 借助学校图书馆、互联网的独特而丰富的资源优势，收集各方面关于室内各种气体检测的方法和相关资料。并将对本系统开发有用的信息加以整理、改进、实验，最后实现实际应用，并将相关的说明性资料以文本形式加以引用。 2.2.3模型试验法 运用已掌握的知识，先制作出智能系统局部的单元模块，对所做出的模块进行调试，使其能实现预期的功能。模块预期功能的实现对所研究的智能系统有重大的指导意义。 2.2.4问卷调查法 1.调查目的：通过调查来了解此研究的实际可行性 2.调查任务：通过问卷调查的方式进行，为力争实现比较全面的反映出社会各阶层对本系统的观点和看法的目标，保证本调查的科学严谨性，我们的调查对象十分广泛，主要为黄淮学院建筑设计院、驻马店市逸泉置业、驻马店市蓝天装饰公司、驻马店市小区居民、黄淮学院电子科学与工程系、建筑工程系、护理系等系专业老师、高校在校生等。调查完毕后，我们将调查结果以数据和图表的形式加以统计、分析、处理，继而以此调查结果分析所研究的智能窗户通风系统的实际可行性。 3.调查时间：2010年10月—2011年2月 4.调查地点：驻马店地区 5.调查对象：黄淮学院建筑设计院、驻马店市逸泉置业、驻马店市蓝天装饰公司、驻马店市小区居民、黄淮学院电子科学与工程系、建筑工程系、护理系等系专业老师、高校在校生等 6.调查对象职业范围：相关专业老师、保健医师、学生、工人、公司职员等 7.问卷来源：团队成员和相关专业老师共同参与问卷的设计 8.编制依据：本智能通风系统的市场需求分析 三、研究内容 3.1问卷调查 室内空气质量智能监控系统的市场价值，为此我们专门作了关于室内空气质量智能监控系统市场需求的问卷调查； 3.2传感器检测模块的设计开发工作 3.3监测数据的对比分析处理技术 3.4智能控制程序的编写开发 3.5机电执行器模块的制作和调试 3.6模型的设计和调试工作 四、研究步骤及过程 4.1研究原则 本课题总体是按照先易后难的原则开展研究工作的，并严格执行“自然健康、绿色环保、能耗低、成本小、应用广”的设计原则，追求作品健康、节能、环保、智能的特性。 4.2研究步骤 1.课题首先进行智能检测对比分析室内外温度的温度测控模块的研究工作； 2.开发了由室内外烟雾浓度对比分析检测的烟雾测控模块和室内可燃性气体智能测控模块； 3.设计开发出了继电器控制模块，用来接收单片机发过来的控制指令，并向机电执行器模块发出控制命令，控制通风系统的开闭； 4.将各个模块整合在一起由单片机统一控制，并将相应模块设立为高优先级，进而形成一套完整的系统； 5.扩展系统的控制范围使之包括风扇、空调、换气扇等室内通风设备，进而形成一套功能完备、健康环保的智能家居。 4.3研究的预期目标 1.撰写完成“室内空气质量智能监控系统”研究报告； 2.撰写完成并发表关于“室内空气质量智能监控系统”专业论文； 3.撰写完成关于“室内空气自动通风系统”的创业计划书； 4.设计完成并调试成功“室内空气自动通风系统”的样品模型。 五、研究结果和分析 5.1研究结果 5.1.1问卷调查方面 通过对驻马店地区消费市场的随机抽样调查分析，主要得出以下三条结论： 空气质量调查 产品意义调查 1.据问卷调查显示，16%的受访者表示居住区周边环境空气质量较差，高达67%的受访者表示居住区周边环境空气质量一般。他们迫切希望自己现在居住环境的空气质量得到改善。仅17%的受访者表示居住区周边环境空气质量良好。 2.据产品意义问卷调查分析显示，67%的受访者表示本系统的研发工作非常有意义，10%的受访者表示具有重大意义，显示了本系统的研发具有良好的社会价值。 产品市场前景调查 3.据产品购买欲调查分析显示，高达78%的受访者表示如果本系统研发成功并进入市场，他们会考虑购买本产品，显示出本系统的研发具有重大的市场价值。 5.1.2实验结果 本作品经过50次试验，以93.33%的成功率验证证实本作品工作性能达到了预期设计要求，实现了智能检测、对比分析室内外温度、气体浓度的功能，并根据分析结果实现了自动控制窗户的开与关。 5.2研究成果 1.完成了对“室内空气质量智能监控系统市场需求”的问卷调查（共发放问卷1000份，其中有效问卷达895份），并完成了对调查结果的统计分析。 据我们的调查显示：有83%的受访者表示自己生活、工作环境的空气质量不好，有70%的受访者表示愿意尝试改善室内空气质量的产品，表明本产品具有良好的社会应用价值和市场价值； 2.已成功完成智能通风系统核心传感器电路图、单片机软件程序的设计开发、单片机硬件部分的焊接与调试以及主要驱动机构等核心部件的设计以及模型制作工作； 3.在设计中积极采纳了黄淮学院建筑设计院、保健医师等专业老师关于窗户设计、室内空气流通和人体适宜的室内空气质量等方面的意见，使得本系统的设计方案更加具有科学性、实用性。 5.3研究成果的作用和价值 1.课题研究成果实现了“实时监测室内外空气状况来控制室内外空气自然流通”的设计理念，通过对窗户、风扇等通风设备和空调等升降温设备的系统协调控制，让具有“科技引领生活，绿色携手健康”理念的智能家居变成了现实； 2.课题研究成果可被各大型家电生产厂家采用，从而转化为实际应用的产品； 3.通过产品的应用推广，本系统将极大地改善室内空气质量，达到促进人体健康的目的，进而产生巨大的社会效益和经济效益。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着我国社会工业化进程不断推进，室内空气污染问题越来越严重，严重地侵害了人类健康，引起了公众的特别关注。 我们研究的“室内空气质量智能监控系统”，通过实时监测室内外空气状况来智能控制室内外空气的自然流通，进一步满足公众对真正优质室内空气质量的需求，倡导健康、环保、节能的高品质生活。 创新点： 1.产品人性化设计理念。设置了春夏秋冬四种工作运行模式、电动与手动轻松切换的功能。 2.室内通风的“智能化、自动化”。高精度、自动检测。“室内空气质量智能监控系统”通过实时监测室内外空气状况来自动判断是否达到合适通风条件。 3.设置优先级。多方位、智能调控。根据不同的环境因素对窗户、风扇等通风设备进行智能协调控制，保证空气质量。 4.采用集成电路和芯片。低耗能、操作简便、环保健康,适用范围广。 5.绿色环保，节能健康。 本项目的技术关键 1.传感器检测模块的设计开发； 2.单片机对监测数据的对比分析处理； 3.智能控制程序的编写； 4.模型的设计和调试工作； 5.机电执行器模块的设计与调试等。 主要技术指标 1.“室内空气质量智能监控系统”需接上5V直流电源； 2.实时监测对比分析室内外空气质量状况； 3.智能控制窗户、风扇等通风设备开与关； 4.室内外空气质量检测结果的数字化显示； 5.设置了春夏秋冬四种运行模式； 6.电动与手动控制轻松切换；
科学性、先进性
- 一、现行的室内“新鲜”空气制造的原理，大多是通过使用高电压将空气进行电离，由负离子发生器向空气中释放大量负离子等手段来制造“新鲜”空气。例如市场流行的“双向换新风”、“AIP电离净化”、“健康负离子”空气制造设备等。 但由此原理工作的设备产生高电磁辐射、室内空气高氧化、能耗高等问题又会给人类健康和环境保护带来新的威胁。 二、 本系统通过实时监测室内外空气状况来判断是否达到通风条件。智能协调控制窗户、风扇等通风设备的开与关，进而促使室内外空气自然流通，具有自然健康、绿色环保、能耗低、成本小、应用广的优点
获奖情况及鉴定结果
- 本项目被评为黄淮学院校级科研项目优秀成果奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 知识产权转让或技术授权方式
作品可展示的形式
- ■模型 ■现场演示 ■图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、 使用说明简介如下： 1.在电源开关处于关闭状态时给产品通入5V直流电压，在确保电源正负极连接正确的情况下按下电源开关。 2.检测开窗动作，如果此时检测到室外温度处于16℃-23℃（包括这两个数值）之间时，与开窗动作相应的继电器触点闭合，机电执行器模块执行开窗动作。 3.检测关窗动作，当温度值小于16℃或大于23℃时，与关窗动作相应的继电器触点闭合，机电执行器模块开始执行关窗动作。 4.检测气体传感器的控制功能 5.检测手动开关动作 二、本产品实现了室内空气质量智能分析处理、智能控制、检测结果数字显示等功能，具有绿色环保，节能减排，功能强大，设计先进等众多技术优点。 三、我们做的对于本产品市场预估价为350元。 问卷调查显示：有83%的受访者表示自己生活、工作环境的空气质量不好，有70%的受访者表示愿意尝试改善室内空气质量的产品，表明本产品具有良好的社会价值和市场价值。
同类课题研究水平概述
- 当前国内室内通风市场主流产品实现“双向换新风”、“AIP电离净化”、“健康负离子”等功能是通过使用高电压将空气进行电离，负离子发生器向空气中释放大量负离子等手段来人为制造室内“新鲜”空气。 但由此产生的电磁辐射、室内空气高氧化、能耗高等问题又会给人类健康和环境保护带来新的威胁。
