智能空调控制系统

高洁 李贝 李天宇

摘要：本文介绍了一种针对我国的西北陕西甘肃等地区，昼夜温差大，空调的使等问题设计的自适应空调系统，通过检测室内与室外环境，控制开关窗与空调，从而调控室内温度与空气流通性，从而提供一个易于睡眠的室内环境，并优化健康状况，同时可节省大量电能，从而达到节能减排的目的。

关键词：空调；智能家居；环境检测；智能控制

1 研究背景

我国的西北陕西甘肃等地区，出现了较为明显的日夜温差现象，其具体的表现为：在夏季刚刚入夜的时，由于地表在白天吸收的太阳能还没有完全散去，因此气温仍然保持在一个较高的温度；入夜后失去了太阳辐射，地表的余热将逐渐散去，导致温度下降，最终会在太阳出来之前的凌晨五点左右降低至最低温度。由于房屋的结构的保温作用，在不开窗的情况下，房屋内部的温度并不会降温，但当早晨太阳升起之后。由于西北地区缺乏地表水，地表会被迅速上升。

人睡眠对于温度要较高的要求，如果温度过高就会出现失眠或睡眠不彻底的问题，从而会对第二天工作生活带来不利的影响，现阶段夏季降温主要有以下两种模式：

1.开整晚的空调。

如果空调持续工作整晚，那么带来的就是整晚的窗户关闭和空气不流通，据科学研究表明在这种情况之下人们就容易罹患“空调病”，并且如果空调持续地工作整个晚上它的耗电量是不容忽视的，而我国发电仍以燃煤发电为主平均每发一度的电就会向空气之中排放960g二氧化碳，这会极大的促进温室效应。

2.空调定时，睡前设定时间。

空调工作一段时间后自动关闭。这样做虽然减少了空调的耗电量，但是由于到达预定时间后空调将会关闭，房间处于封闭的状态，室内温度会因人体散热越来越高，尤其在太阳出来后，室内温度会上升更快，同时因为室内空气缺乏流通，室内空气会越来越污浊，在这种情况下人们会更加容易患上呼吸道疾病，与此同时由于房间内温度的升高，但是又缺乏制冷的措施，人们可能会被热醒，这极大地影响了人们的睡眠和第二天的生活与工作。

2 系统设计介绍

本系统主要有四大组成部分：检测装置、数据分析装置、控制装置与人机交互装置。具体结构如下：

2.1检测装置

检测装置为温度与湿度传感器，在室外与室内温度各放一个温度传感器，将室外与室内温度同时传至数据分析装置，其中检测室内温度是为了检测睡眠环境温度，从而控制开关空调与窗户，保证温度适宜，检测室外温度是为了根据室外温度，分析是否能开窗户，同时关闭空调，从而利用外界较低的空气来保证室内温度适宜，节省电量；同时在窗台上安装湿度传感器，这是防止开窗后忽然下雨，雨水飘入室内，造成不利影响，所以当湿度传感器检测到有雨飘入室内时，及时关窗，保证室内不被雨造成不利影响。

2.2数据分析装置

数据分析装置通过温度与湿度传感器的信息，经过程序合理的处理，从而控制窗户与空调状态，主要应对的情况有以下几个情况：①晚上刚入夜时，室外温度较高，所以先会将空调打开降温，假设空调温度设置为24°，当到达12点时，室外温度已经低到24°以下，这是装置会将空调关闭，将窗户打开，从而利用室外较低的空气降温；②当窗户打开空调关闭后，可能因室外室内没有空气对流，即时室外温度低于室内温度，而室外冷空气不能进入室内，从而无法实现通过室外冷空气降温，室内温度反而因人体散热上升，此时关闭窗户，打开空调，利用空调降温；③当窗户打开空调关闭后，室外温度过低，从而室内温度低于人体适宜温度时，关闭窗户，实现保温功能；④早上五点钟那个左右，太阳升起后，室外温度上升，从而高于24°，此时将窗户关闭，打开空调，保持室内温度处于人体睡眠舒适温度，保证睡眠正常；⑤当天气骤变，忽然下雨时，如果窗户开着，放在室内的湿度传感器检测到有雨水飘入时，及时将窗户关闭，保证室内不被雨水造成不利影响。

2.3控制装置

控制结构有两部分，一部分为控制空调开关，另一部分为控制窗户。控制空调部分通过红外装置向空调发射信号（类似于遥控器），从而控制空调开关；控制窗户部分需要机械结构支持，初步选用外加齿輪齿条结构，如图所示，直接在窗户外部窗框上安装齿条，在墙面上安装齿轮，电机驱动齿轮转动，从而齿条运动，带动窗户，实现开关窗。同时使用特殊的机械机构，当人为打开窗户时，控制窗户开关的机械结构并不影响人为操作。

2.4人机交互装置

用户可在人机交互装置上选择手动模式与自动模式，手动模式时，用户可根据个人需求设置室内理想温度与室内最低温度，也可以选择装置启动时间（在室外温度低于室内温度，且室外冷空去可以给室内降温时，温度下降与空调制冷相比可能下降较慢，用户需要立即降温，则可以开启空调降温，选择在设定时间后再开启装置）；自动模式时，系统根据原先设计好的最优数据进行工作。

3 结论

本文介绍的智能空调控制系统通过收集室内室外温度，并将温度进行对比分析，根据分析所得结果，进行合理开关窗户与空调，从而使室内保持一个的适宜的温度与良好的空气质量，同时节省大量电能。经统计，西部地区夏季晚上气温低于24度约有6小时，假设50%时间可以通过开窗来降温，每小时空调用电量为1度，则每天一台空调使用空调自适应系统则可以节约用电3度，以符合气温特征时间为两个月左右计算，则每年可节油180度电。而现阶段空调普及率高，可节省大量用电。

参考文献：

[1]李新成，员玉良，张健，丛鑫芝，王东伟.智能空调语音控制系统开发[J].青岛农业大学学报（自然科学版），2017，34（04）：308-313.

[2]杨婉，周航，李勇.智能空调自动控制教学系统设计[J].制冷与空调（四川），2007（03）：101-104.