发明人：杨文思
在日常生活中，经常出现这样的问题：大风大雨时没有及时关窗导致屋内一片狼藉；煤气泄漏和火灾初期时没有及时开窗、报警，造成巨大损失；幼儿爬窗和小偷光顾不能及时报警；还有老年人、残疾人不方便开关窗的情况。针对这些“窗户”问题，杨文思想到，能否发明出一种会自动开关的窗户呢？
杨文思的设计思想是这样的：传感器、单片机、驱动装置可以部分代替人的感官、大脑与四肢。由此想到智能窗户应该由四个单元构成，分别是传感器组成的数据采集单元、控制单元、驱动单元和太阳能供电单元。数据采集单元包括温度传感器、风力传感器、烟雾传感器和红外传感器。温度传感器用于采集室内外温度信息，风力传感器用于采集室外风速信息，烟雾传感器用于采集室内煤气和烟雾信息，红外传感器用于采集室内外人员信息。控制单元为单片机控制系统（STC90C516），用于根据采集到的温度、风力和烟雾信息控制窗户的开启和关闭。驱动单元包括电动机导轨装置和限位装置，用于带动窗户在控制器的控制下实现开关窗户的动作。其中电动机为直流步进电动机，限位装置为接近开关。太阳能供电单元为智能窗户提供直流电源，采用光伏玻璃太阳能发电系统，将太阳能电池板和窗户上的玻璃合二为一。
智能窗户的工作原理是：控制单元将温度传感器采集到的室内外的温度信息进行比较，如果室内外温差大于一个设定值，并且接近开关显示窗户为“开状态”，则启动程序控制窗户驱动单元关闭窗户；如果室内外温差小于或等于一个设定值，并且接近开关显示窗户为“关状态”，则启动程序控制窗户驱动单元开启窗户。如果突然发生狂风暴雨，控制单元根据风力传感器采集到的风速信息立即中止上述温度监测程序，启动程序控制驱动单元关闭窗户，待大风结束后，自动返回温度监测程序。如果烟雾传感器采集到煤气泄漏或火灾初期的烟雾信息，控制单元立即中止温度监测程序，启动程序控制驱动单元开启窗户，并启动报警装置发出报警声，待检测不到煤气或烟雾时，自动返回温度监测程序。红外传感器对人员进行监控，采集到幼儿爬窗时立即报警提醒家长注意防止发生意外；采集到有人破窗而入或破门而入后，立即启动报警装置发出报警声，实现防盗功能。
该智能窗户的使用可以根据室内外温差自动开关，促进通风换气，预防疾病；减少开空调时间，节约能源；可解决行动不便的老人或残疾人不方便开关窗的问题。在狂风暴雨等强对流天气时，自动关闭窗户，减少财物损失。在煤气泄漏或火灾初期可自动打开窗户，降低危险和灾害程度。具有双重红外防盗功能，在有窃贼进入时报警，可保护财产安全，同时具有防幼儿爬窗功能。该智能窗采用太阳能提供24伏直流电，对人绝对安全，每天仅耗电0.12度，十分节省能源，符合节能环保型社会发展的需求。
高中期间，杨文思把休息时间都用在这个项目上，解决了项目研制过程中出现的一个又一个问题。有一次，万用表电池电量不足了，杨文思一直没有当回事，没换电池坚持着用。可在她连接光电传感器时，用万用表量了一下电源电压，吓了一大跳，5伏的电源怎么变成了6伏？杨文思很紧张地到处测量，蓄电池的输出电压由前几天的24伏变成28伏多了。她想蓄电池的电量只能越用越少，怎么电压反而高了？于是怀疑到万用表，她上百度一搜，知道当万用表的电池电量不足时，用来测量电压时测量的值会变大。原因是万用表内部有一个2.5伏的基准电压，用万用表测量时，基准电压就相当于一个尺子，基准电压取自万用表的电池，当电池量不足时，基准电压就减小了，测量值就变大了。杨文思又学到了一个知识，又高兴起来了。
智能窗的研制是一个不断完善的过程，从刚开始的一点想法开始，一点一点地增加功能，完善设计，每取得一点进展，杨文思都会高兴好几天。当一个问题研究了很长时间还找不到原因时，也会有些灰心丧气，但不服输、不放弃的性格让杨文思坚持下来。她静下心来查资料、去请教传感器的生产厂家、请教代理商、请教老师和同学，自己反复实验，问题最终一一得到了解决。项目研究过程中，杨文思每周末都会抽出时间记录一周来的进展和发生的问题。现在，翻开厚厚的研究日志，整个研究的过程、思路、经验和教训一下子呈现在眼前，记录研究日志也是杨文思做研究工作的一个好习惯。(www.xing528.com)
经委托中国科学院文献情报中心查新，该项目的创新点是：首次提出、设计并制作出了将室内外温差监测、防风、煤气泄漏监控与防盗等功能集成于一体，采用光伏玻璃供电的智能窗户，在国内公开文献中未见与本项目研究内容相同的报道。杨文思的智能窗最大的特点就是采用了光伏玻璃发电，光伏玻璃将太阳能发电装置与玻璃集成在一起，不仅可以起到与普通窗户相同的隔声、隔热、防风、防雨的效果，而且还不需要单独安装太阳能电池板，不需支架、五金件加固等，从而节约成本，方便实施。
智能窗户获得了第33届北京青少年科技创新大赛一等奖、全国青少年电子信息创新大赛一等奖、北京市发明协会发明创新一等奖、北京航空航天大学设立的“冯如科技创新奖”。杨文思的智能窗户既新颖又实用，北京电视台专程采访了她，科教频道为智能窗户录制了专题片在国家图书馆滚动播放。在第七届北京发明创新大赛上，智能窗户获得了“BTV百姓最喜爱的十大发明专项奖”。项目研制过程中，杨文思申请了一项发明专利和一项实用新型专利，发明专利通过国家专利局审核，已经公开，实用新型专利已授权，获得了专利证书。
杨文思说：“研制智能窗户的过程中，我收获很大，既锻炼了自己、开阔了眼界，又激发了学习电子信息技术的兴趣。回想起来我仅仅是发现了生活中的点滴小事，通过思考和实践把想法变成了现实，以后我会继续用我掌握的知识解决人们生活中的各种问题。”
点评：大风大雨突然袭来，可能会提醒人们赶紧关窗户。但是，如果夜间小偷光顾或煤气悄悄泄露，人们就很难及时发现了。这项发明的亮点就在于利用电子技术帮助人们及时发现一些不易察觉的隐患。
这项发明的另一个值得称道之处，是利用光伏电池供电。这项设计的运行是需要24小时通电值守的，能耗是一个必须考虑的问题。光伏供电、储电基本可以解决其实用性的问题。
还有一个值得提醒的问题，就是电源开关的安全问题。万一发现燃气泄漏需要开窗通风，这时启动电动机的电源开关必须采用“防爆”开关，切记！
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
