【摘  要】随着人们对环境、生活品质的要求提升，室内空气质量显得越发重要。针对此现象，我们提出了基于STM32F429单片机的室内智能环控舒适度控制器，根据环境质量标准对比得出此时的人体所在环境是否安全舒适并生成舒适值，根据实际环境智能调控室内环境。该系统设计是以STM32F429单片机为控制核心，通过检测室内PM2.5粉尘浓度、甲烷气体浓度、C02气体浓度、温度、湿度以及室外噪音强度等值，综合计算舒适度。并设置合理阈值控制步进电机做直线运动开关门窗和窗帘，并根据有害气体成分含量的多少控制新风系统做出相应处理，以此实现室内智能环控。

【关键词】STM32F429;舒适度;智能环控

引言

随着城市化建设的加快，人们的生活水平不断提高，对美好的生活、环境品质均提出了提高的要求。但重经济轻环保的观念，使得空气污染逐渐成为严重的问题。空气中的PM2.5、甲醛、CO2浓度上升、城市噪音污染等，开始严重影响人们的生活。设计一款室内智能环控舒适度控制器，进行有害气体的浓度、周边噪音的监测，并根据舒适度的标准，自动对室内环境进行调节，提高室内空气质量，存在着很大的实用性和必要性。

1.方案设计

室内智能环控舒适度控制器的设计如图1所示，由STM32F429单片机控制、各类传感器采集模块、电机驱动控制电路、LCD触摸屏模块、电源电路等组成。

单片机为其核心元件，采集传感器的数据，进行分析处理，并控制步进电机工作状态，也通过继电器控制新风系统工作状态。PM2.5传感器测量粉尘浓度，气体传感器监测甲烷、CO2浓度，噪音传感器监测噪音强度，温湿度传感器监测室内温湿度，监测电路将采集到的数据传输到单片机中进行处理，在触摸屏上显示各环境参数的指标，并支持用户设置各种舒适度参考值，以及手动对室内设备的控制。

2.部分硬件设计

2.1 PM2.5传感器电路

该电路中采用的PM2.5传感器直接与单片机的串口连接。PM2.5传感器负责把净化器处理后的粉尘浓度数值采集起来通过串口传输给单片机。

2.2噪音传感器电路

噪音传感器电路是用来检测室外噪音大小的，便于控制系统进行关窗等调节功能。本模块利用LM386传感器，依据芯片文档设计了电压增益电路、数模转换电路。可以实现增益调节、数字和模拟量同时输出，使该噪音传感器模块具有了功耗低、增益可调、失真小的优点。

3.环境指标舒适度调节设计

在本设计方案中，需要采集的有噪音、温度、湿度、甲醛、CO2等参数，对于每个指标参数均在线整定设置一个RCI，通过所测量到的参数值，实时计算该指标当前的CI，并与预先所整定的该指标的RCI进行比较，如果越限，则进行打开窗或启动新风系统的工作，来调节CI，进而达到让人感觉最为舒适的目标。以温度舒适度调节为例，为计算出当前温度CI，室内平均温度与CI之间是线性关系，则CI可表示为：CI=T-TA，其中为室内温度实时采集值，TA为舒适度为0（对应于最舒适）下的理想温度值，简称临界温度，该温度值可以通过进行在线设定。为判断CI是否发生越限，需要将CI与RCI进行比较，其越限判断标准如下：假定温度CI在-3与3之间，当|CI-RCI|<0.5时，人们感觉舒适，即大于0.5或小于-0.5都会使人们感觉不舒适，都被称作CI越限，其中大于0.5会使得人们感觉过热，此时需要启动新风系统，开始通风;小于-0.5会使得人们感觉太冷，此时关闭新风系统，停止通风。以此类推，当室外噪音CI越限，智能控制器启动步进电机进行开窗动作;当湿度CI越限、或甲醛CI越限、或CO2浓度越限，智能控制器启动新风系统进行换气。

4.控制器实物与总结

本设计制作的实物系统能在触摸屏上设置各指标参考值，通过连接各类传感器，实现了对室内环境的检测和智能控制，对室内空气质量进行自动调节。用户也可以通过手动控制，来改变此时室内的空气，具有很高的实际使用价值。

参考文献

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基金名称：浙江机电职业技术学院现代交通技术专群建设基金（Y-0204-17-200）、浙江机电职业技术学院高教研究项目高职“双创”人才培养理念下的职业技能与职业精神融合研究 （编号：A-0282-18-010）。

作者介绍：高雄（1989-），男，硕士，助教，研究方向为电气工程。