1、设计目的
融入节能环保、能源综合利用等元素到智能家居系统中，使我们的家居最大程度的综合利用现代可利用能源，减少排放污染，并对部分能量进行二次利用。
2、基本思路
对于现有智能家居所存在的问题，结合时代潮流，融入能源综合利用、环保家居等概念。本作品以居住的房屋为模型设计的能源综合利用智能环保系统作品基于单片机作为主控制芯片，通过模块化设计，其具有室内PM2.5监测及空气净化、太阳能独立发电、半导体空调、自刷卡门禁系统、手机APP控制电器、太阳能采暖玻璃幕墙、自来水发电、太阳能热水地暖装置等多种功能集于一身。

3、创新点
通过对现行智能家居的了解和对比，该家居具有以下创新点：
（1）针对日益严重的雾霾天气，室内空气的净化同样受到高度重视，粉尘传感器检测室内PM2.5的数值与负离子发生器相结合，根据室内空间的大小，分布检测与净化，多点检测多点净化，实现数据的准确性和空气净化高效性（如图2：粉尘传感器检测表）。

（图2 ：粉尘传感器粉尘浓度与输出电压的特性曲线）
（2）使用半导体制冷芯片作为空调的核心组件，因此在反应速度方面明显优于现有的压缩机空调。并且整机完全不包含制冷剂，安全环保能耗低。
（3）通过手机APP控制家用电器，简单、安全、方便。用户通过在客户端输入需要接入的蓝牙地址以及与其相连的电器的名称、菜单名称、控制指令等完成接入设置。用户也可以通过客户端界面随时查看、修改用户自己的设备参数以及设备的返回数据。
（4）增加太阳能独立发电和太阳能取暖装置。
（5）模块化设计便于家居系统的安装与维修，减少家居成本。
4、技术关键
（1）粉尘传感器与单片机实现实时串口通讯，检测室内PM2.5的数值并在12864LCD液晶屏实时显示，实现电路的自动控制。
（2）室内采用DHT11温湿度传感器实时检测室内温湿度并通过LCD液晶屏显示其温湿度，同时温度检测与全新半导体制冷片结合，通过单片机控制调节室内温度。该工作芯片的冷热温差不能过高，否则会降低其效率（保证△T应小于15K）。
（3）基于手机APP通过Bluetooth（蓝牙）实现在室内进行对家用电器的控制。准确、快速、安全的性能保证家电控制的方便。
（4）FM1702射频卡模块与单片机实现串口通讯，加密的IC卡与射频卡模块接触，实现刷卡就可以自动开关门。
（5）太阳能电池板经过光电转化得到直流电，使用调压装置将得到的电能存储到蓄电池当中经过调压装置调压后，最终输出满足各种产品所需要的电压和电流（图3：太阳能电池电流---电压特性曲线
）。

（a）太阳能电池的电流－电压关系曲线 (b) 常用的太阳能电池电流－电压特性曲线
1-未受光照；2-受光照 I-电流；Isc-短路电流；Im-最大工作电流；
U-电压；Uoc-开路电压； Um-最大工作电压；
Pm- 最大功率
图3： 太阳能电池电流---电压特性曲线
5、主要技术指标
（1）灰尘传感器具有极低的电流消耗（最大20mA，11毫安典型的），可以搭载高达7VDC的传感器。输出的是一个模拟电压正比于所测得的粉尘浓度，敏感性为0.5V/0.1mg/m3。
（2）负离子发生器电压：DC12V 功率：3W 空气净化器风量: 51-150 立方米/小时。
（3）锗硅半导体温差电芯片堆，优值系数z≥3。
（4）蓝牙控制采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，其数据速率为1Mbps。

图1：能源综合利用智能环保系统CAD设计图

图4：能源综合利用智能环保系统实物图

省挑战杯二等奖