熊殿華

(成都藝術(shù)職業(yè)學(xué)院,成都 610000)

基于FPGA的智能建筑濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

熊殿華

(成都藝術(shù)職業(yè)學(xué)院,成都 610000)

在信息化社會(huì)，智能建筑越來(lái)越多的被提及，智能建筑是指對(duì)建筑內(nèi)外信息交換、舒適性、便利性和節(jié)能性的要求;建筑物室內(nèi)濕度是人們?cè)谄渲猩?、工作、生產(chǎn)的重要考量因素;而隨著技術(shù)發(fā)展，以高效穩(wěn)定的FPGA芯片為核心的控制系統(tǒng)開始向智能建筑領(lǐng)域應(yīng)用部署;因此文章提出并設(shè)計(jì)了基于FPGA的智能建筑濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)方案;文中采用硬件分析和軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法;硬件分析需要對(duì)系統(tǒng)做一個(gè)整體把握并尋找經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、穩(wěn)定可靠的芯片，硬件的可靠是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提;軟件設(shè)計(jì)需要將系統(tǒng)的工作方式和實(shí)際可能遇到的問(wèn)題考慮進(jìn)去，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力;最后軟硬結(jié)合并實(shí)驗(yàn)實(shí)踐操作驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性;在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，該系統(tǒng)可以有效的調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度并根據(jù)遇到的問(wèn)題發(fā)出警告提示;得出結(jié)論，以FPGA控制器為核心的系統(tǒng)，可以擔(dān)起智能建筑的濕度檢測(cè)控制任務(wù)，并穩(wěn)定工作。

FPGA；濕度；檢測(cè)控制

0 引言

智能建筑領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注并迅速發(fā)展，為人們提供了更加舒適的生活和工作環(huán)境創(chuàng)造了條件[1-3]。室內(nèi)空氣濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)是智能建筑中重要的組成部分。潮濕的空氣易于細(xì)菌的繁殖和傳播，是生活在其中的人也會(huì)受到濕氣的影響，威脅身體健康。另一方面，過(guò)于干燥的空氣也會(huì)使人不適。智能建筑能擁有適宜的空氣濕度是急需解決的問(wèn)題。

近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)可編門陣列(field programmable gate arrays, FPGA)因其可反復(fù)寫入編程，縮短開發(fā)周期、速度快、集成度高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。用戶可以利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)來(lái)編程實(shí)現(xiàn)專有功能，大大降低了硬件設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性。若將智能建筑系統(tǒng)中各個(gè)控制系統(tǒng)用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到減少外圍線路走線布局，整體提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)是系統(tǒng)體積減少、方便靈活。另一方面，使用編程可以快速的修改參數(shù)設(shè)置[4-6]。

2013年，賀婷的基于FPGA的智能鞋柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[7]；2015年，劉艷昌等人的基于FPGA的火蔬菜大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)[8]。2013年，林柏林提出了基于FPGA技術(shù)的智能照明系統(tǒng)[9]；這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明FPGA技術(shù)越來(lái)越成熟并受到廣泛關(guān)注和運(yùn)用。

本文提出，在建筑物中以基于FPGA技術(shù)來(lái)建設(shè)一個(gè)智能的濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)用性強(qiáng)的有效方案。以FPGA為核心，傳感器和外圍電路完成信息采集，蜂鳴器、除濕機(jī)、加濕器和外圍電路構(gòu)成工作電路。方案通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得成功，驗(yàn)證了基于FPGA技術(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定高效性。

1 系統(tǒng)總體方案

該濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)硬件主要由傳感器、FPGA控制器、顯示設(shè)備、控制設(shè)備、警示設(shè)備等組成。

圖1 智能濕度控制系統(tǒng)框架圖

系統(tǒng)以FPGA為核心部分，并加上4個(gè)輸入端和4個(gè)輸出端構(gòu)成濕度調(diào)劑系統(tǒng)的總體框架。分布在空間不同地方的多個(gè)濕度探測(cè)器在系統(tǒng)運(yùn)行后，開始采集空間內(nèi)的參數(shù)，系統(tǒng)核心將濕度傳感器輸送的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)值作為后續(xù)使用。濕度傳感器是測(cè)量濕度參數(shù)的重要器件，器件部署太少不足以說(shuō)明空間內(nèi)的潮濕程度，太多了效果沒(méi)有增加反而增大了系統(tǒng)成本。壓力傳感器是用來(lái)測(cè)量門和窗戶等建筑物與外界的交換窗口。因?yàn)楫?dāng)室內(nèi)除濕或者加濕機(jī)開始工作時(shí)，如果門窗等長(zhǎng)時(shí)間打開，外界空氣和室內(nèi)空間有流通，那么除濕或者加濕機(jī)是在做無(wú)用功。此時(shí)系統(tǒng)需要知道門窗的打開時(shí)間，如果一直開著，就報(bào)警并停止工作。濕度設(shè)置是通過(guò)按鍵設(shè)定希望達(dá)到的濕度值，系統(tǒng)將設(shè)定值和實(shí)際探測(cè)的值比較，來(lái)確定工作方式。模式選擇輸入是選擇系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的默認(rèn)濕度值，針對(duì)用戶不清楚設(shè)定多大值得情況下，可以選擇提供的幾種模式：舒適模式，干爽模式，濕潤(rùn)模式。不同的模式對(duì)應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的默認(rèn)值。

圖1所示輸出端有4個(gè)接口：工作方式、兩類報(bào)警和數(shù)據(jù)顯示。主控中心將探測(cè)到的濕度值和設(shè)定值比較來(lái)判斷工作狀態(tài)。在工作過(guò)程中，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)門窗是否打開以及打開的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，說(shuō)明室內(nèi)人門忘記關(guān)閉，此時(shí)室內(nèi)和室外空氣聯(lián)通，工作機(jī)器將做無(wú)用功，需要報(bào)警提醒并停止工作。當(dāng)開始除濕作業(yè)時(shí)，需要將空氣中的水汽收集存儲(chǔ)到水箱中，其目的是當(dāng)進(jìn)行加濕作用時(shí)，水箱為其提供水資源。當(dāng)時(shí)當(dāng)水箱溢滿或水用盡后，除濕或者加濕不能繼續(xù)工作了，需要報(bào)警提醒。控制中心將濕度傳感器收集的數(shù)據(jù)通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)，供用戶實(shí)時(shí)了解當(dāng)前空氣濕度狀態(tài)。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 濕度傳感器和檢測(cè)電路

濕度傳感器測(cè)量技術(shù)是將待測(cè)空氣中水分含量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)表示出來(lái)。

文中系統(tǒng)濕度傳感器采用的是DHT11溫濕度一體式復(fù)合傳感器，輸出已經(jīng)校準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)。它使用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，從而確保產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。傳感器內(nèi)部包括一個(gè)電阻式感濕元件并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。電阻式濕度傳感器是基于電阻-濕度特性原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，環(huán)境中空氣中水分被傳感器中材料吸收，改變了材料的電阻而導(dǎo)致電流的變化。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為該類應(yīng)用中，在苛刻應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。由于采用數(shù)字式數(shù)據(jù)輸出，因此減少了模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的電路，提高了速率。它采用1-Wire總線接口，適用了常溫環(huán)境，精度為±2 ℃，測(cè)量濕度范圍為20%～90%RH，精度為±5%RH，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20 m以上，能夠滿足大多數(shù)室內(nèi)環(huán)境的使用。溫濕度傳感器的硬件連接如圖2所示。

圖2 DTH11傳感器與控制中心連接圖

圖2是DTH11濕度傳感器與控制器的電路連接圖。圖中接上了5100歐的上拉電阻，為了使信息傳輸?shù)木嚯x滿足實(shí)驗(yàn)需要。

2.2 壓力采集電路

力學(xué)傳感的種類繁多，壓阻式傳感器用途廣泛。壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)以及外圍的電路技術(shù)構(gòu)成的傳感器。壓阻效應(yīng)是指，當(dāng)存在一個(gè)力作用到單晶硅時(shí)。晶體會(huì)產(chǎn)生形變，這個(gè)形變導(dǎo)致晶體內(nèi)部的載流子發(fā)生遷移，導(dǎo)致了晶體總體結(jié)構(gòu)的電阻率的變化。電阻率與壓力存在的對(duì)應(yīng)特性以及電阻與電流的關(guān)系，可以使用集成電路來(lái)完成對(duì)壓力大小的測(cè)試。

圖3是信號(hào)采集電路圖，使用4個(gè)壓力電阻搭建了4之路電橋，當(dāng)受壓導(dǎo)致電壓變化。使用放大器對(duì)電壓信號(hào)放大輸出。該電路可以過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)控失調(diào)電壓大小。

圖3 信號(hào)采集電路圖

由于輸出的數(shù)值是模擬信號(hào)，需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。本方案采用ADC0832，一種大量使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。0832與控制器接口連接主要4條數(shù)據(jù)線，分別是片選，時(shí)鐘，數(shù)據(jù)輸入、輸出。

圖4說(shuō)明了ADC0832的工作方式。當(dāng)片選由高變低時(shí)，選中0832。在時(shí)鐘上升沿，數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)部寄存器。在第一個(gè)時(shí)鐘期間，數(shù)據(jù)輸入保持高位表示啟動(dòng)位。緊接著兩個(gè)配置為，此時(shí)選通了模擬通道，轉(zhuǎn)換開始。0832在第四個(gè)時(shí)鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。先輸出高7位再發(fā)送低7位。當(dāng)片選為高電位時(shí)，內(nèi)部寄存器清零和輸出停止。所以，片選應(yīng)該在整個(gè)工作周期內(nèi)保持低電平，否則芯片不工作。

圖4 ADC0832工作時(shí)序圖

3 系統(tǒng)軟件

3.1 加權(quán)平均算法

在對(duì)多參數(shù)綜合評(píng)價(jià)中，人類社會(huì)擁有多種多樣評(píng)價(jià)方法。采用不同的評(píng)價(jià)方法對(duì)同一事物將得到不完全相同的結(jié)論。某一方法對(duì)整體事物的評(píng)估即有合理性也存在不足，因此需要探究寫能盡可能使評(píng)估結(jié)果符合目標(biāo)需要的方法。

加權(quán)平均算法是對(duì)多參數(shù)條件下對(duì)評(píng)價(jià)事物的綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行組合的方法。它有兩個(gè)個(gè)基本步驟:

(1)加權(quán)平均:對(duì)待評(píng)價(jià)參數(shù)賦予不同的權(quán)重值進(jìn)行組合計(jì)算;

(2)事后檢驗(yàn):組合后考察結(jié)果與設(shè)定目標(biāo)是否密切相關(guān), 來(lái)判斷計(jì)算結(jié)果多大程度上符合原定目標(biāo)。

設(shè)存在N個(gè)待評(píng)價(jià)單元參數(shù)值ni(i=1,2…N)，目標(biāo)值為M。由于N個(gè)參數(shù)值對(duì)目標(biāo)的影響程度不一樣，所以對(duì)N個(gè)參數(shù)賦予不同測(cè)權(quán)重值ai(i=1,2…N),由此得到:

(1)

公式(1)中m是由參數(shù)加權(quán)相加然后取平均后得到的結(jié)果值。這里m是加權(quán)系數(shù)，m值越大，表示相應(yīng)的目標(biāo)越重要，在決策中應(yīng)予考慮的比重越大。加權(quán)平均法通過(guò)不同的系數(shù)來(lái)體現(xiàn)不同指標(biāo)的重要程度，因而使用較為廣泛，但如何正確地對(duì)權(quán)系數(shù)定值，則是一個(gè)重要問(wèn)題。

Δm=m-M

(2)

公式(2)中Δm是結(jié)果值與目標(biāo)值之間的誤差值。事實(shí)上取不同的權(quán)重ai，得到的誤差將不同。

使用迭代算法模型確定權(quán)重。由:

(3)

I為第n個(gè)樣本第i個(gè)指標(biāo)的輸入值;O為與第n個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的目標(biāo)輸出值。第n個(gè)樣本的輸出與期望輸出之間的誤差為:

(4)

將權(quán)重的這兩個(gè)約束條件解除變成無(wú)約束模型, 定義權(quán)重為:

(5)

再有:

(6)

l為迭代次數(shù)，由(3)(4)(5)(6)可以得到權(quán)重值。

3.2 軟件流程圖

圖5所示為系統(tǒng)工作的流程圖。如圖，系統(tǒng)開始工作后，要讀取當(dāng)前設(shè)定的目標(biāo)數(shù)值A(chǔ)，該目標(biāo)值通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)或者選取適當(dāng)?shù)哪Ｊ?，每個(gè)模式有對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值。隨后，系統(tǒng)程序需要將當(dāng)前的實(shí)際室內(nèi)濕度數(shù)值B與目標(biāo)數(shù)值A(chǔ)進(jìn)行比較。值B的獲取依賴于分布在各個(gè)地方濕度傳感器。當(dāng)A與B的差值在3%以內(nèi)時(shí)，這個(gè)差值在合理的浮動(dòng)范圍內(nèi)，系統(tǒng)向下執(zhí)行相關(guān)步驟，而是在這里檢測(cè)空氣濕度，一旦濕度超出合理方位，開始執(zhí)行下一步。如圖中對(duì)|B-A|<=3%盤判決。

A與B的差值決定了系統(tǒng)的工作方式。當(dāng)實(shí)際測(cè)量值B小于目標(biāo)值A(chǔ)超過(guò)3個(gè)單位時(shí)，說(shuō)明空氣濕度低于要求值，需要進(jìn)行加濕作業(yè)；相反，如果B大于A超過(guò)3個(gè)單位，空氣濕度過(guò)大，需要進(jìn)行除濕作業(yè)。如圖，系統(tǒng)沒(méi)有立刻開始作業(yè)，而要先完成其它檢測(cè)。如果需要進(jìn)行加濕作業(yè)，需要知道水箱水源是否用盡，若水源用盡，加濕無(wú)從談起，觸動(dòng)蜂鳴報(bào)警。如果進(jìn)行的是除濕作業(yè)，系統(tǒng)要將空氣中的水汽集中并儲(chǔ)存于水箱，若水箱水滿，繼續(xù)收集空氣中的水會(huì)導(dǎo)致水溢出，此刻需要觸動(dòng)蜂鳴報(bào)警。

圖5 系統(tǒng)工作流程示意圖

水箱水位適合后，系統(tǒng)開始作業(yè)但要判斷門窗的開閉問(wèn)題。若門窗開著，室內(nèi)外保持空氣流通，此時(shí)系統(tǒng)作業(yè)沒(méi)有效果。但人員進(jìn)出需要開關(guān)門，所以系統(tǒng)需要監(jiān)視門窗從系統(tǒng)開始工作時(shí)，門窗的連續(xù)打開時(shí)間。門窗的開關(guān)通過(guò)安裝壓力傳感器檢測(cè)。一旦門窗打開持續(xù)時(shí)間找過(guò)要求值，系統(tǒng)才觸發(fā)報(bào)警提醒。

最重要的是，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境與目標(biāo)值誤差達(dá)到合理值時(shí)，系統(tǒng)依然保持工作直到設(shè)定值，然后停止。此時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)境濕度，知道環(huán)境濕度和目標(biāo)值超出合理范圍，將再次工作。當(dāng)測(cè)量值接近目標(biāo)值時(shí)，可以適當(dāng)降低功率。

4 算法及濕度檢測(cè)

為了更好的評(píng)估，權(quán)重的取值顯得格外的重要。在本文章中，檢測(cè)控制的是室內(nèi)濕度，然而室內(nèi)空氣相對(duì)流通緩慢，不同位置空間的濕度存在差值。人們?cè)谑覂?nèi)活動(dòng)的空間分布相對(duì)固定，所以我們需要設(shè)定，人們相對(duì)活動(dòng)頻繁的位置的空間濕度更要接近于人體舒適濕度，即此處的取得的濕度參數(shù)值在整個(gè)濕度評(píng)估過(guò)程中的衡量權(quán)重更大。

利用加權(quán)平均算法計(jì)算室內(nèi)空間濕度值，我們選擇了5個(gè)空盒，通過(guò)噴霧等增加盒子內(nèi)部的濕度，是5盒子里有不同的濕度值。然后使用5個(gè)濕度探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器賦予不同的權(quán)重值，測(cè)量結(jié)果如表1所示：對(duì)測(cè)到的數(shù)據(jù)賦予不同的權(quán)重，表中間部分。對(duì)于相同的濕度值參數(shù)，賦予不同的權(quán)重值，得到的計(jì)算結(jié)果也不同。計(jì)算值比較靠近權(quán)重值大的參數(shù)。結(jié)果與理論要求一致。

表1 使用加權(quán)算法計(jì)算得到的濕度值

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證FPGA為核心的智能建筑濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)的有效和可靠性。實(shí)驗(yàn)選取了40平米面積的室內(nèi)空間，擁有一扇門和兩扇窗作為通氣口。實(shí)驗(yàn)開始前，打開門窗一段時(shí)間讓室內(nèi)外的濕度保持一致。實(shí)驗(yàn)選取除濕機(jī)的功率為750W，除濕量參數(shù)為36 L/d(30℃，80%RH)。加濕器選用功率為30 W，加濕量為280 ML/h。

圖6展示的是封閉環(huán)境測(cè)試，即在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不打開門窗，盡可能降低室內(nèi)環(huán)境和外界環(huán)境的空氣流通。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，室內(nèi)外濕度為38%，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每30分鐘使用第三方濕度計(jì)測(cè)量并記錄一次空氣濕度值。圖6展示的是系統(tǒng)的除濕過(guò)程，室內(nèi)的空氣濕度的目標(biāo)值設(shè)定為20%。通過(guò)圖可以知道，該次實(shí)驗(yàn)總用時(shí)210分鐘，濕度曲線是呈下降趨勢(shì)，在第180分鐘的測(cè)量值已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)值，在第210分鐘的測(cè)量值依然保持為濕度20%。圖7是系統(tǒng)的加濕過(guò)程，選定潮濕模式系統(tǒng)默認(rèn)室內(nèi)的空氣濕度的目標(biāo)值設(shè)定為50%。該次實(shí)驗(yàn)總用時(shí)210分鐘，濕度曲線是呈上升趨勢(shì)，在第180分鐘的測(cè)量值接近目標(biāo)值，在第210分鐘的測(cè)量濕度值為50%。

圖6 封閉環(huán)境下的除濕

圖7 封閉環(huán)境下的加濕

圖8～9展示的是非封閉環(huán)境測(cè)試，即在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試長(zhǎng)時(shí)間打開門窗，盡可能增加室內(nèi)環(huán)境和外界環(huán)境的空氣流通。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，室內(nèi)外濕度為38%。圖8展示的是系統(tǒng)的除濕過(guò)程，室內(nèi)的空氣濕度的目標(biāo)值設(shè)定為20%。在第60分鐘后，打開門和窗戶時(shí)間超過(guò)30分鐘，然后在90分鐘時(shí)關(guān)閉。通過(guò)圖可以知道，該次實(shí)驗(yàn)總用時(shí)270分鐘，濕度曲線是呈下降趨勢(shì)但是在60-90分鐘間室內(nèi)濕度是上升的，因?yàn)榇藭r(shí)門窗是打開的，室內(nèi)外空氣流通，室內(nèi)空氣濕度回升，80分鐘時(shí)系統(tǒng)停止除濕作業(yè)。在第240分鐘的測(cè)量值已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)值，在第270分鐘的測(cè)量值依然保持為濕度20%。圖9是系統(tǒng)的加濕過(guò)程，選定潮濕模式系統(tǒng)默認(rèn)室內(nèi)的空氣濕度的目標(biāo)值設(shè)定為50%。在第60分鐘后，打開門和窗戶時(shí)間超過(guò)30分鐘，然后在90分鐘時(shí)關(guān)閉。該次實(shí)驗(yàn)總用時(shí)270分鐘，濕度曲線是呈上升趨勢(shì)，在第210分鐘的測(cè)量值接近目標(biāo)值，在第240分鐘的測(cè)量濕度值為50%。

圖8 非封閉式環(huán)境下除濕

圖9 非封閉式環(huán)境下除濕、加濕

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析

觀察圖6～9中的曲線，可以得到以下結(jié)論：

1)除濕或者加濕過(guò)程中，圖6～9的曲線總體呈現(xiàn)下降或上升趨勢(shì)，且測(cè)量結(jié)果趨于目標(biāo)值，說(shuō)明系統(tǒng)能夠穩(wěn)定正常的作業(yè)；

2)圖6～9的曲線呈現(xiàn)凹凸形，說(shuō)明當(dāng)系統(tǒng)剛開始工作時(shí)，系統(tǒng)工作效率較高，當(dāng)室內(nèi)濕度趨近目標(biāo)值時(shí)，曲線趨于平和，此時(shí)系統(tǒng)效率有所降低；3)圖8～9中，曲線中間出現(xiàn)波動(dòng)，是由于窗戶或者門窗的長(zhǎng)期打開導(dǎo)致室內(nèi)外空氣流通，濕度改變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論相符合；

4):由圖6～9比較可得，于中途出現(xiàn)空氣長(zhǎng)時(shí)間流通，使得工作時(shí)間變長(zhǎng)。

5.3 本方案的不足

本方案操作簡(jiǎn)單，安全高效，利用了很多現(xiàn)成的設(shè)備，降低了自研的時(shí)間和成本。但是也存在一些問(wèn)題：

1)噪音，除濕機(jī)的工作噪音未進(jìn)行處理，影響室內(nèi)人員工作；

2)對(duì)于水源沒(méi)有做到完全自給自足，需要人員補(bǔ)充或者傾倒；

3)報(bào)警聲音不夠友好，報(bào)警提示有待改進(jìn)。

6 結(jié)論

基于FPGA作為控制系統(tǒng)的核心控制芯片，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)濕度測(cè)量與控制系統(tǒng)，使之高效穩(wěn)定安全運(yùn)行，有效減少電能消耗．經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析，本系統(tǒng)達(dá)到了較好的效果，其運(yùn)行穩(wěn)定，定位準(zhǔn)確，達(dá)到了室內(nèi)濕度合理調(diào)節(jié)并科學(xué)節(jié)能管理．

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FPGA-based Design of Detection and Control System of Intelligent Building Humidity

Xiong Dianhua

(Chengdu Art Vocational College, Chengdu 610000,China)

More intelligent buildings have been mentioned in the information society. In fact, intelligent building refers to the exchange of information inside and outside the building, comfort, convenience and energy efficiency requirements. Humidity of indoor is an important factor for people to work and production. With the development of technology, the control system with high efficiency and stable FPGA chip as the core has been deployed in the field of intelligent building. Therefore, this paper puts forward and designs the intelligent building humidity control system based on FPGA. In this paper, hardware and software design are combined. The hardware analysis needs to make a whole grasp of the system to look for the economical, stable and reliable chip. The software design to take into account the system's the problems that may be encountered, and improve the fault tolerance of the system. Finally, the software and hardware are combined to verify the reliability of the system. The experimental results show that the system can effectively adjust the indoor humidity, and provide warning for problems. It is concluded that the system of FPGA controller can be used to control the humidity of the intelligent building.

FPGA; humidity detection; intelligent control system

2016-12-27；

2017-01-18。

熊殿華(1974-)，男，四川瀘州人，副教授，主要從事建筑信息化方向的研究。

1671-4598(2017)03-0105-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.03.029

TP3

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