地铁车厢送风控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着国民经济的迅速发展，中国城市化进程进一步加快，城市人口快速增长，交通供需矛盾日益突出，大型城市交通拥堵越来越严重。城市轨道交通具有运能效率高、能耗低、污染小、快速、准时及安全等明显优点，其是解诀城市交通问题的主要手段。

在我国，列车空气调节系统主要采用集中式空调通风系统和分散式空调通风系统，但是对其的研究很不系统。列车的通风空调系统只是根据建筑通风空调系统的有关规范进行设计研制，没有系统考虑列车运行特点和运行情说，因此存在很多问题。同一型号列车的空调通风系统差别很大。这主要是由于列车厂家分散设计，设计图纸不统一，各厂家选择的空调设备也多种多样。往往没有认真进行风道的阻力计算和实验，致使送风量不能满足要求。风量大的车内微风速超标，风量小的不能满足车内的空调负荷要求;同时车内空气品质及舒适度也较差。采用一般现有风道的大部分列车,因其送风口风量不均匀，造成客室内温度场不均匀，不能满足铁道部的标准规定。有些新列车的空调通风系统的设计考虑不周全，使空调通风系统结构复杂,沿程阻力较大,与空调机组匹配后,改变了空调机组的工作点，造成通风量偏小，空调效果不理想。而且，迄今为止所有国产空调列车都没有进行过空调通风系统的通风性能实验，对各型列车的通风系统阻力、送风均匀性及客室内气流组织状况等均未进行过系统的研究，因而在进行空调通风系统的改进设计时没有可参考的实验数据。对于客车通风空调系统噪声研究没有系统的实验，对车内的空气品质也没有进行过系统的考虑和研究。

在舒适性方面，车内的环境最为重要，列车内部的空气特性，比如空气的温度、湿度、风速、环境气压、更新速度等参数都对乘客的感受都有很大影响。车内空调系统的设计和车内环境有着很大的联系。为此，在高铁技术发展较迅速的国家，一般都在列车空调方面进行专门的研究和实验。譬如，为了测试列车空调特性，日本采用简易材料搭建模拟的列车车厢，将空调机组和风道连接起来进行列车通风空调实验，以优化列车空调系统的设计。国内有一些空调厂家，将静止车厢作为实验室，将空调机组与车内风道连接直接进行实验；也有将风道架在风道架上，与被测空调进行通风实验。我国在没有空调列车之前，主要是靠自然通风。冬季封闭空间内人体散发的热量使得温度上升，但是由于主要靠自然通风器换气，导致车内空气湿度增大，空气质量变差。在夏季温度主要靠风扇，窗户和换风器进行通风。相对欧美和日本等发达国家的研究相差较远，主要表现在以下的几个方面：

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

设计一个单片机（或其他控制器）的送风控制系统，该系统应包括：传感器、a/d转换器、d/a转换器、单片机控制系统、lcd或者数码显示单元；完成的功能：对车厢的温湿度等参数进行采集、显示、运算处理，并按需要控制输出量，根据车厢内的环境变化，以及调整温湿度；给出电路原理图和硬件电路图设计；软件编程及功能调试。

变风量空调系统(vav)属于通过改变出风温度的空调系统，由于其良好的节能性，在我国迅速得到发展，本系统采用的空调系统类似于变风量空调系统，由于空调系统的控制涉及众多的参数，比如环境温度，湿度，空气密度，流量等被测控参数，这些参数存在着相互耦合，非线性和时变等特点，难以达到精确的控制，所以本系统的控制重点将聚集在系统的温湿度控制上。

3. 研究的方法与步骤

本系统主要由at89s52单片机及其外围电路、温湿度检测电路、温度设定电路、温湿度显示电路、控制电路模块、报警模块以及其它辅助电路构成。单片机循环检测温湿度检测电路输出信号，据此控制输出量。

其中，单片机为核心，完成温湿度的显示、温度的设定、空调的控制、报警等多项功能。外部温湿度信号经dht11采集并转换成线性的电信号，通过并口传送到单片机系统(at89s52)。单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过lcd将温湿度显示出来。同时单片机系统还将完成键盘扫描、按键温度设定等程序的处理，将处理的温度信号与系统设定温度值比较，形成可以控制空调制冷、制热与加湿、去湿四种种工作状态，从而实现空调的智能化。

4. 参考文献

[1]51单片机c语言教程（第二版），郭天祥著。电子工业出版社，2018。

[2]片机项目教程，吴险峰编。人民邮电出版社，2016。

[3]88例学会51单片机，王建，宋永昌编。中国电力出版社，2014。

5. 计划与进度安排

（1）2022.10.27—2022.03.11查阅资料，撰写开题报告，翻译资料；

（2）2021.03.12—2022.04.08硬件功能分析，熟悉单片机指令；

（3）2021.04.09—2022.05.06设计电路原理图、编制应用程序；