墙面集成智能家居系统

来源: 发布时间:2023-12-02 浏览次数:1488
基本信息

第一作者姓名:叶瀚文

性别:男

民族:汉族

第一作者学校:重庆市天台岗雅居乐小学校

第一作者人所在年级:五年级

辅导教师姓名:周玉婷


作品摘要

*结构组成:

本系统由arduino单片机、串口触摸显示屏、蓝牙模块、DH11温湿度传感器、红外人体传感器、磁吸电路连接器、伺服电机、LED灯带、风机模块、共振喇叭、3D打印风道、3D打印模块组成。

*主要特征:

以“未来智能家居全能载体”为设计方向,墙体内设计空调风道,冷、热风道换向机构,内置单片机智能家居节点和由单片机控制的伺服电机风板控制机构,还内置了各种传感器、强电电路和快接装置,整体接入智能家居系统集中控制,多套系统可以并网协同工作。内置传感器与单片机节点具有联网能力,作为“智能扩展坞”在硬件基础上为智能家居组网提供了基础条件,进行智能家居组网以后还能实现更多联动、互动的无感试交互功能。

*主要用途:

主要用于智能家居系统中的集成墙板智能化。本系统涵盖了模块化系统、温度控制系统、湿度控制系统、人体感应系统和灯光系统,不但实现了分区自动温湿度控制、电器快接、扩展功能转换(如墙面音响、墙面电视机等)、面板颜色更换、智能照明等基础功能,还解决了冬天使用空调头热脚冷、空调人体直吹、房间调整需重复装修等一系列痛点,相信在未来智能家居飞速发展中墙面集成智能家居系统的设计会受到越来越多的重视和应用。

*创新点:

1墙面集成空调风道,和上下风道换向功能。2出风口可智能开闭功能.3集成分区温度湿度控制功能。4墙板随心换模块化功能。5模块化墙板快接供电功能。6智能灯光调节功能。7可扩展后期升级功能。8无感知互动功能。


作品说明

*问题提出:

*提出的问题和解决的问题:

假期期间家里在商量对我还是幼儿装修的房间进行改造,需要更换布局、更换灯具和更换颜色。现有的墙板需要拆掉、墙面需要重新粉刷,家具、电器的位置都需要调整,空调位置、插座也需要重新布局。装修起来就是一个很大工程,可能会影响到我的学习和生活。我就在想如果发明一种墙板可以进行功能调整、颜色更换,这样就不用重新装修只需重新调整模块就能满足要求了,如果我再加入空调系统和智能家居传感器这就是我理想中的智能小窝。

研究问题的原因和意义:

为我解决了家里重新装修带来的不必要的麻烦,填补了墙面智能家居系统的空白,为全屋智能3.0做出贡献。

*解决方案:

解决问题的办法:

在模拟日常生活起居过程中发现,智能家居使用中的几个重要功能:家居温度控制系统、家居湿度控制系统、感应系统、可更换功能模块化系统、智能灯光系统、可扩展升级电路系统。针对解决以上问题和不同的使用场景提出了全新的解决方案:墙体龙骨为伸缩设计适应各种层高,墙体内设计空调风道,冷、热风道换向机构,内置单片机智能家居节点和由单片机控制的伺服电机风板控制机构,对温度、湿度进行分区精确控制。同时还内置了各种传感器、强电电路和快接装置,面板采用模块化设计,可以自由组合,可以使用空白面板、音响面板、电视机面板、插座面板等。同时还集成灯光系统,整体接入智能家居系统集中控制,多套系统可以并网协同工作,作为“智能扩展坞”在硬件基础上为智能家居组网提供了基础条件,组网以后还能实现更多交互的无感试交互功能。为达到以上功能,在制作中我们采用广泛应用的常规电子零件、3D打印、图形化编程等技术实现模型制作和功能展示。

发明研究的重点:

需求场景分析,我们做了4个方面应用场景分析:

1智能化家居新装的需求:作为可升级智能化家居的墙面载体,可全屋或局部使用,灵活施工。墙面的高扩展性和可升级性将一劳永逸成为可能。

2智能化家居更新的需求:简洁的设计、方便的安装、系统化规格化的设计也方便于家庭装修更新。极短的时间内能够完成结构的搭建和面板的安装,无需太多专业知识便可以完成。

3公共空间智能化的需求:考虑公共空间的智能化使用需求,龙骨设计为可伸缩式结构以满足各个层高需求。龙骨的金属设计也方便安装各种类型及材质的面板,以满足各种装修风格。

4 商业空间的智能化的需求:对于有频繁更换布局、色彩需求的商业空间任然具有使用价值,更低的成本、更快的速度完成更新也具有非常高的商业价值。

墙面集成智能家居系统将有大量的市场需求和使用场景。

发明研究的难点:

温湿度系统能够独立稳定工作,灯光体系独立稳定工作,人体感应系统接入后的多系统协同工作成为研究的难点。触摸屏、手机控制、传感器控制等多种操作模式的结合实现了无感式智能家居系统的体验,后期编程调试投入了大量工作。

发明研究的难点:

温湿度系统能够独立稳定工作,灯光体系独立稳定工作,人体感应系统接入后的多系统协同工作成为研究的难点。触摸屏、手机控制、传感器控制等多种操作模式的结合实现了无感式智能家居系统的体验,后期编程调试投入了大量工作。

本发明使用方法、附图说明性文字:

接通电源后单片机进行初始化,触摸屏进行初始化,手机APP启动与单片机进行数据连接,手机APP及串口触摸屏中同步显示当前温、湿度。在串口触摸屏及手机APP中预设各种手动开关模式用于系统性演示,其中包括温度系统(冷、热风道切换)、灯光系统、含电路快接的模块化系统、传感器感应系统等。串口触摸屏及手机APP中自动模式用于模拟全自动无感知智能家居的使用体验,单片机的可扩展性为未来智能家居的升级带来了可能。

*使用或试用效果:

在测试过程中遇到了很多问题:如单片机与串口屏的通信问题、单片机与蓝牙的串口通信问题、采集数据的显示问题、单片机控制端口不够的问题等,在不断的努力下得到了解决。对系统的编程调试做了很大的完善工作,让控制屏、手机、执行机构同步工作。对有误差的3D打印模型进行多次修改和重新制作,各个系统最后都能稳定工作达到设计要求,测试效果令人满意。

*优点:

该墙面集成智能家居系统是以智能家居新载体提出的创新思路,填补了空白。其高度集成化设计、灵活可变化设计、全能可扩展化设计、智能可进化设计为未来智能家居提供了坚实的硬件基础,让低成本智能家居迭代升级成为可能。未来,相信墙面集成智能家居系统的使用将为未来无感知智能家居3.0时代的发展添砖加瓦。

*还需进一步研究的问题:

在未来AI的算法加入可以更加智能的学习每个使用者的生活和使用习惯,让其变得更加聪明;在未来它也可能成为科幻片中的全屋智能助手的载体无时无刻的陪伴你身边;在未来你可以通过墙面显示你想要的任何信息,可以通过触控墙板或语音指令对万物进行互联;在未来墙面颜色采用彩色液晶技术让您根据心情随心换色……

相信通过未来不断的完善和改进,墙面集成智能家居系统将在不久的将来进入千家万户为全屋智能3.0做出贡献。


作品图片


查新说明

*查新网址与关键词:

佰腾专利检索网址:http://so.baiten.cn/

关键词1:风道and集成墙板 结果:找到1条相关专利

关键词2:空调风道and墙板 结果:找到7条相关专利

关键词3:模块化and集成墙板 结果:找到15条相关专利

关键词4:智能家居and集成墙板 结果:找到7条相关专利

*与本发明最相近的发明专利、研究文献的名称与摘要:

相近发明专利号:CN201922146843.3 名称:一种风道系统及具有该风道系统的轨道车辆 摘要:本实用新型公开了一种风道系统,包括通风腔体,通风腔体设置有用于与车体连接的安装座以及用于安装天花板及灯带的安装部。本实用新型提供的风道系统,可以将天花板及灯带直接安装于通风腔体,避免额外设置用于安装天花板及灯带的零部件,减少零部件的数量,降低整个通风系统的重量;另外,在安装的过程中,可以先将天花板及灯带安装于通风腔体,然后再整体进行安装,简化了安装程序,使安装和拆卸的过程更加方便、快捷。本实用新型还公开了一种包括上述风道系统的轨道车辆。

相近发明专利号:CN201920894342.0 名称:一种用于模块化钢结构建筑装配式集成墙板及体系 摘要: 本实用新型涉及装配式建筑领域,具体涉及一种用于模块化钢结构建筑装配式集成墙板及体系。一种集成墙板,从内向外依次包括外饰层、空气间层、防水层、结构层和保温层。一种用于模块化钢结构建筑的集成墙板体系,包括用于模块化钢结构建筑的集成墙板、横向龙骨和纵向龙骨;横向龙骨和纵向龙骨设置在钢结构主体上;集成墙板的数量为多个,多个所述集成墙板之间相互拼接并固定在横向龙骨和/或纵向龙骨上。本实用新型的集成墙板,可实现装配式墙体功能的集成,有效提高装配式墙体工业化程度;复合墙板体系实现多种功能集成化设计,包括保温、防水、通风和饰面功能的集成。

相近发明专利号:CN201920684087.7  名称:一种可拆卸式集成墙板 摘要: 本实用新型公开了一种可拆卸式集成墙板,包含基础板主体及基础连接件,其中,基础板主体包含基础板及设置在基础板背面上、中、下沟槽中的上、中、下C形卡;基础连接件包含上、中、下勾件,上勾件与上C形卡相匹配卡合,中勾件与中C形卡相匹配卡合,下勾件与下C形卡相匹配卡合;在安装墙板时,先将基础连接件的上、中、下勾件依次通过膨