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上海海洋大学大学生创新活动计划项目申请书项目名称新型智能自动遮雨阳台控制系统设计负责人学号院系专业联系电话电子信箱指导教师联系电话填表日期2011-11-2教务处制表项目名称新型智能自动遮雨阳台控制系统设计申请经费10000元起止时间2011年12月至2012年12月项目组成员姓名学号院系专业联系电话E-mail工程学院电气工程及其自动化工程学院电气工程及其自动化工程学院电气工程及其自动化工程学院电气工程及其自动化工程学院电气工程及其自动化导师姓名单位职务/职称讲师电话主要教学工作简历时间授课名称授课对象2005～电工、电子技术、模拟电子技术、PLC、电气控制电气工程及其自动化、机械制造及其自动化主要科研工作简历时间项目名称获奖情况2005～2008FCS(现场总线系统)在现代渔业中的开发应用一、项目来源：□科研□教学■设计□工程□自选□其他（）二、申请理由（包括项目背景及自身具备的知识、素质、能力、特长、兴趣和已参加过科研项目等）项目背景：在之前的创新项目中，我们组看到有关设计自动晾衣架的先例，但是现有的晾衣架往往只具有自动伸缩功能，应用领域有一定的局限性，不够人性化，功能单一。我们组决定设计一个智能自动的阳台，包含了雨天遮雨，晴天遮阳的功能。晴天雨天，气候变化不定，兴许刚出门，便马上迎来绵绵细雨。思及家中衣物未收，顿时捶胸顿足，悔不当初早收衣服。现代生活紧张，房价过高，阳台本就十分狭小，根本不适合晾晒被褥等大型物件。基于这些生活中种种的不便为设计背景的新型智能自动无框遮雨阳台，能在下雨时自动收衣物并关窗，免受雨淋，而雨停后又可重新打开。窗无框架限制，突破了老式窗框只能单开，不能充分利用阳台的限制。本小组成员爱好电子设计和研究，喜好钻研，自身已经具备了较扎实的理论和专业知识，如模拟、数字电路、传感器、单片机，控制理论等方面的知识，也具有很强的实际动手能力。而且李亚迎和郁优梁同学曾多次获得人民奖学金。本团队协作能力强，能自主独立的完成本次设计。三、项目方案（问题的意义和实用前景，项目研究的内容、方法和可行性分析，预期效果）问题的意义和实用前景：对人们的生活质量有着很大的改善作用，人们不用再为阴晴不定的天气所苦恼，应用于家家户户传统的遮雨棚只有自动伸缩功能。此阳台结合了环保，智能，人性化，利用率高等特点。贴近生活，智能设施必不可少，相信这个设计能在日后快节奏的生活中为人们省心很多。项目研究的内容：我们将采用单片机进行新型智能自动遮雨阳台控制系统的设计，由单片机采集光敏、压力、热敏等传感器的信号，经过分析运算，控制执行电机的运行，从而实现阳台智能遮雨功能，系统整体结构如图1所示。该系统主要由太阳能供电系统、传动部分、感应部分三部分组成。图1智能自动遮雨阳台控制系统结构图太阳能供电系统：（1）太阳能电池组件：太阳能电池组件是太阳能供电系统中的核心部分，也是太阳能供电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。（2）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。（3）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池组件所供出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。传动部分：包括电机拖动，导轨等。采用直流电动机：（1）调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。（2）起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。感应部分：包括（1）光敏电阻：光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。（2）压力传感器：当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。（3）热敏电阻：热敏电阻将长期处于不动作状态；当环境温度和电流处于c区时，热敏电阻的散热功率与发热功率接近，因而可能动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时，动作时间随着电流的增加而急剧缩短；热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流湿敏电阻等。（4）湿度传感器：湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度，灵敏度高。在这个项目中，用于感应空气中的湿度，便于整个系统的正常运作。变色玻璃暂定方案：在玻璃上端安置薄膜，薄膜颜色由浅到深，也由电动机控制。研究方法：主要采用单片机和组合逻辑电路来组成控制系统，对系统进行软硬件设计，并采用晶闸管代替继电器来驱动电机，可以有效防止电路接触不良与老化。所有操作既可自动完成，也可以通过手动操作来完成，但手动操作的优先级最高，始终做到以实际的需求为根本。可行性分析：（1）学校图书馆藏丰富，电子期刊齐全，方便查找资料；（2）学院配备有本专业的单片机和创新实验室，为我们的课题的研发和调试提供实验场所；（3）小组成员均为电气自动化专业的同学，经过两年的基础和专业知识的学习，已具有分析和解决实际问题的能力；（4）本次我们团队的指导老师经验丰富，可以指导我们找到解决问题的方法，保证课题顺利完成。预期的效果：设计智能自动遮雨阳台实物模型，实现在晴天如果碰到降雨，晾衣架自动收回，窗自动关闭。降雨过后，湿度有所降低，如果还有阳光，则自动打开，继续晾衣服，如果没有阳光，则不变。另外，加入了智能温差识别系统，感受器感受温度变化，驱动执行机构，实现阳台的窗的自动关闭。热敏感应器压力感应器光敏感应器湿度感应器单片机电动机太阳能供电四、特色与创新点（300字以内）1、特色：（1）功能齐全：考虑到客户的需求，阳台具有自动遮雨、智能遮阳等功能，集合了许多人性化设备。（2）可塑性强：系统功能与使用范围得到极大拓展。（3）易于维护：修理、维护仅涉及本系统而不影响其他模块，维护成本远低于同类产品。（4）便携灵活：设备高度集成，小巧灵活，使用方便。2、可操作性和可实现性：目前，做遮雨棚的例子处处可见，相关资料较易获取。现有的遮雨棚比较成熟。故，从技术难度上讲该选题较于其他的前沿科学容易实现。选题所涉及的设备和材料也较易获得，且成本适中。3、创新点：前人所作的项目一般把遮雨棚大概有这么两种，一是把雨棚安装咋阳台外侧，第二种是把它安置在没有封的阳台上。前者容易造成设备老化，后者存在一定的局限性。本设计突破了这两点不足，一次性解决了目前设备体系局限性大，维护难，功能单一等问题。五、项目进度安排（查阅资料、选题、自主设计项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等）起止时间开展内容2011.12-2012.1选题，项目计划书定稿，项目申请，初步方案设定2012.1-2012.4查阅相关资料，确定研究方案并论证，对相关软件的学习及硬件使用2012.4-2012.7硬件设计，模型加工，功能测试2012.7-2012.9软件设计并调试，改进完善2012.9-2012.12研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广六、拟利用资源（实验室、研究所、实训基地、仪器设备、资料等）工程学院电气工程及其自动化专业的单片机实验室，电子创新实验室。资料：单片机原理及应用，电子技术，电机拖动控制等。七、所需经费及使用计划（购置实验材料、试剂、药品、加工测试、资料、复印、调研、交通等经费开支）支出科目金额预算购买书籍资料、资料复印打印2000.00购买测量仪器2000.00设备购置费3000.00调研2500.00交通费500.00八、预期研究成果形式：1.□文献资料综述2.■调查报告3.□研究论文4.■开发软件5.■设计6.■硬件研制7.■申请专利8.□其他名称：九、项目诚信承诺本项目全体成员慎重承诺，该项目研究将遵守学校有关规定，恪守学术规范，不抄袭他人成果，不弄虚作假，诚信做学问和研究，按项目研究进度保质保量完成各项研究任务。如有违规行为，愿承担一切责任，接受学校的处理。项目组成员签名：年月日导师意见：（从项目学术性、创新性、可行性、研究性、可操作性和成效性加以评价）该项目来自于实际生活，所设计的自动遮雨阳台能根据天气的变化实现自动控制，实用、环保、节能，很好地解决实际生活中遇到的困扰，贴近生活，具有很强的实用价值，创新性也强，该项目立论正确，研究方案切实可行，预期能取得较好的成果，并能推广应用。指导教师（签字）：年月日院（系）意见：院（系）负责人（签字）：（盖章）年月日学校意见：教务处处长（签字）：（盖章）年月日