家用智能静电除尘窗

2015年华北科技学院大学生创新创业训练计划项目立项书项目编号项目名称家用智能静电除尘窗项目负责人曹凯川联系电话[phone]所在学院电子信息工程学号201503014511专业班级电信B155指导教师郭海文[e-mail]申请日期2016.3起止年月2016年4月---2017年4月华北科技学院填写说明1.本申请书所列各项均需实事求是，认真填写，表达明确严禁，简明扼要。2.申请人可以是个人，也可为创新团队，首页只填负责人。“项目编号”一栏不填。本申请书为大16开本（A4），左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均需与原件一致。4.负责人所在学院认真审查，经初评和答辩，签署意见后，将申请书（一式两份）报送华北科技学院学工处。一、基本情况项目名称家用智能静电除尘窗所属学科控制科学与工程申请金额20000元起止年月2016年4月至2017年4月负责人姓名曹凯川性别男民族汉出生年月1995.04.29学号201303024314联系电话宅：手机：[phone]指导教师郭海文联系电话宅：手机：[phone]负责人曾经参与科研情况1、参加第十五届全国大学生机器人大赛。2、创新实验中心多种项目设计制作。指导教师承担科研课题情况2006-2015年多次指导带领学生参与各类科技创新项目以及各类电子设计竞赛，多次获得国家、省部级级奖项。指导教师对本项目支持情况该项目涉及自动化控制、传感器应用、Wifi通信、智能控制等多个方面知识，对学生各方面的综合性能都有很好的锻炼，并且想法创新，项目负责人具备完成该项目的各方面条件，支持该项目立项。项目组主要成员姓名学号专业班级所在学院项目中的分工郭一捷201503024107自动化B151电信软件开发裴博201503024343自动化B153电信软件开发曹凯川201503014511电信B155电信硬件制作连璐201303024226自动化B132电信硬件制作二、立项依据（1）研究目的在当今这个快速发展的社会，空气问题越来越受到人们的关注，人们对空气安全问题也越来越重视，在雾霾日益严重的今天，人们饱受空气污染的侵扰。由于每天室内需要一定时间的通风，而空气污染严重，造成室内外通风质量较低。本项目致力于研究智能化纱窗与窗户的相互配合，在通风时减少空气中微小粒子的含量，保障良好的通风质量，以达到净化室内空气的效果。同时还可以远程实时控制窗户开关，保证室内空气的质量。（2）研究方向本项目为家用智能静电除尘窗，将家庭中常用的纱窗，改良为具有静电除尘功能的智能纱窗，通过静电吸附粒子的原理，减少在通风时进入室内的微小粒子的含量。通过传感器检测到外部空气质量的相关数据来控制智能纱窗带电吸附层的通断电和窗户的开关，从而达到室内空气净化的效果。本项目设计共有三层纱网，中间为带电吸附层，两端为降压层（保证安全）。室内窗户附有空气检测仪，当其检测到室内空气质量低于某一标准时，纱窗带电吸附层通电并打开窗户（动力装置可以安装在现有窗户上，控制一页窗户左右滑动），进行通风。同时，室内外配有温度传感器，主控MCU负责分析检测到的温度数据，根据室内外温度及温度差，控制纱窗电压高低，提高电压利用率，同时控制通风时间以保证通风质量。当通风时，粒子在跟随空气进入室内前，会经过静电智能除尘窗，被除尘窗的带电吸附层吸附，使较为干净的空气进入室内。当检测到室内空气质量良好时，主控MCU发送命令控制纱窗关闭。纱窗的最外两层降压层可以控制电压为安全电压，而且附有湿度传感器，当检测到下雨或者意外水源时，使纱窗带电吸附层断电并关闭窗户，保证纱窗的安全使用。用户可以通过手机APP软件（或者遥控器）来控制纱窗通电时间长短，在手机应用下可显示窗户内外温度、空气质量和窗外湿度，并且可以接受来自纱窗的BUG反馈，进行报警，同时主控MCU有时间模块，可以设置窗户模式和个人偏好，在无人模式下，窗纱通过对传感器的数据综合分析，自动控制家庭换气。（3）研究内容家用静电智能除尘窗的研制，具体内容包括：1、静电除尘纱窗的研制。2、各种传感器对室内外数据的采集，包括温湿度，空气中的含尘量等参数。3、传感器的安装与调试。4、通过wifi无线数据的传输实现远程控制。5、对远距离接受或发送到的数据进行分析与处理。6、纱窗与窗户之间的自动控制理论与算法设计。7、智能纱窗供电电源的设计。8、窗户上的动力装置设计。（4）国内外研究现状及发展动态1、研究现状：中国在上个世纪70年代就致力于静电除尘的研究，并取得了很大的发展，在工业方面早已广泛投入使用，但是由于静电除尘需要较大的电压，会对人员有安全隐患，且成本较大，所以一直没投入家用。2、发展动态：近来空气质量越来越受到人们的关注，静电除尘家用化是未来发展的趋势。其具有广阔的发展前景和巨大的实用价值。（5）创新点与项目特色1、通过利用静电可以吸附微小粒子的特性，达到除尘目的。2、通过各种传感器检测及传输的相关数据，达到控制智能化。3、通过降压保护层等安全措施，以确保纱窗的安全使用。4、控制信号丢失自动触发应急处理方案，具备默认应急功能。5、通过Andriod智能手机和PC端软件的自主编写，实现wifi远程遥控。6、能够使传感器的数据及时通过无线回传到个人终端。7、通过智能纱窗与窗户的相互配合实现室内空气的净化。（6）技术路线、拟解决的问题及预期效果1、搭建智能静电除尘窗实验平台；2、静电除尘窗的设计及其软件控制；3、无线数据收发、电压控制等基本工作；4、静电除尘窗的安装问题，方便快捷；5、各种传感器的数据算法以及其软件控制；6、APP软件的数据接收和分析；7、初步试用调试及软件测试；8、智能手机控制智能除尘窗的运行及其模式设置；9、应急处理机制设计。（7）项目研究进度安排2016年4月收集目前国内外静电除尘相关资料2016年5月整理数据并分析数据，确定项目的整体方案2016年6月建立静电除尘窗的模型并论证2016年7-9月根据方案进行模块化分工处理，任务具体分派2016年10-11月平台部分实体的研制和部分模块的测试制作2016年12月初步整合静电除尘窗，进行系统联调2017年1-2月完成各个功能模块的设计调试2017年3-4月样品调试，结题总结（8）已有基础1．与本项目有关的研究积累和已取得的成绩A、创新实验中心已完成智能教室、智能男女共用厕格等项目，积累了相关智能控制的经验。B、有良好的通过单片机控制传感器的基础。C、具有良好的软硬件制作基础，可以自行设计并制作电路板。D、在Android蓝牙控制智能小车项目中学得Android智能手机软件编写。E、PC上位机编写（包括C++、C#、JAVA）。编写过12年搜救机器人的上位机界面控制界面、飞思卡尔摄像头组的摄像头上位机、以及自平衡组的线性CCD波形图像显示的上位机。2．已具备的条件A、项目研发场地—创新实验中心，可以提供各种测试环境。B、项目研发团队—曾多次参与项目研发和大小比赛的各类型创新人才,软件开发、机械设计、硬件电路设计有丰富的设计经验。C、有着丰富项目带队经验的项目指导老师。D．学校实验室有静电除尘的相关实验，指导老师有相关的经验和知识积累。三、经费预算开支科目经费预算（元）主要用途阶段下达经费计划（元）前半阶段后半阶段预算经费总额42000.0026000.0016000.001.业务费（1）计算、分析、测试费（2）能源动力费（3）会议、差旅费（4）文献检索费（5）论文出版费2.仪器设备购置费3.材料费42000.0026000.0016000.00学校批准经费四、指导教师意见该项目内容涉及静电除尘，传感器微粒检测，单片机智能控制等技术门槛，构思较为新颖，市场应用前景较好。产品设计较为符合当前自然环境以及人们对于洁净空气的苛求。该项研究难点在于静电可靠除尘与使用安全的良好统一，另外也考查学生对于传感器检测、单片机控制等基础知识的掌握能力，对学生综合能力有很强的锻炼作用。导师（盖章）年月日五、院系大学生创新创业训练计划专家组意见资助等级资助等级：□特别资助□重点资助□一般资助□不同意立项专家组组长（盖章）年月日六、学校大学生创新创业训练计划专家组意见资助等级：□特别资助□重点资助□一般资助□不同意立项负责人（盖章）年月日七、大学生创新创业训练计划领导小组审批意见负责人（盖章）年月日