基于多傳感器的智能窗系統設計
3 軟件設計
3.1 程序流程
開機時系統關窗復位,采集一組環境數據,判斷是否達到開窗要求。開窗后,調用歷史控制參數,之后按加權方式分步采集多個傳感器的數據,同時輸出顯示。發現風強,濕度,光強不滿足要求時即可調整至合理狀態。系統運行時始終以中斷方式服從用戶的遙控。程序流程如圖4所示。本文引用地址:http://www.j9360.com/article/162152.htm
3.2 濾波算法
由于室外環境的多變性、復雜性以及電磁干擾等諸多問題的存在,傳感器的信號中經常帶有一定的噪聲。硬件低通濾波器并不能濾掉低頻成分。故在數據的采集和處理中使用滑窗法濾波,有效解決了傳感器數據抖動的問題。
3.3 控制算法
控制算法是體現智能性的核心,合理的控制算法,可使系統具有“記憶性”和“學習性”。由于單片機的硬件資源十分有限,無法執行神經網絡法和Bayes法等大型程序。這里,設計了頻率加權統計的方法。在片外EEPROM中存有控制向量y=[W,R,L,A],表示風強、濕度、光強和所對應的扇葉張角。遙控可以發出直接更改控制向量中參數的指令,也可以發出調整扇葉角度的信號。當接收到調整角度的信號時,系統采集記錄當前環境參數,形成指令P=[kW,kR,kL,kA]。控制向量做出相應調整,使成為新的控制向量。這樣,隨著使用次數的增加,窗子將適應當地環境和用戶的習慣。
4 結束語
整個控制系統是基于多項傳感器采集信號,8位高速單片機運算處理的控制系統。采用經典的軟件濾波、控制算法對信息進行處理,增強魯棒性。電機輸出控制扇葉轉角,屏幕實時顯示測量數據。經實驗測試,風速感應和控制精度優于0.1 m/s,濕度感應精度5%RH,光強感應精度5 lux,扇葉步進最小角度1.8°。這種智能窗實現了:同步顯示當前環境風強、濕度、光強等信息;支持人機對話、可以遠程遙控;具有硬件保護、可以智能調整窗體開合程度等功能。
這種智能窗在一定程度上減少了外界環境給室內帶來的不便。目前可以用作對環境有一定要求的實驗室的通風窗和高檔建筑用窗。隨著人民生活水平的提高,它將被應用到更廣泛的場合。
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