互动式教室灯光智能控制系统及控制方法技术方案

互动式教室灯光智能控制系统及控制方法，涉及教室灯光智能控制技术。本发明专利技术是为了解决高校教室灯光照明智能化控制程度低，造成照明资源浪费的问题。本发明专利技术开发了一种教室灯光智能控制系统，系统由红外传感器、光照度传感器、摄像头组成，通过对教室摄像头所拍摄教室图片进行处理，提取教室各区域的人数信息，综合教室内的传感器采集回的信息，自主决定区域的亮灯状况。同时，本发明专利技术通过搭建服务器，将教室亮灯信息及人员分布进行实时上传，用户可以通过手机App或关注微信公众号获取某教室的亮灯信息、自习人数，以实现智能灯控系统与学生的实时互动，减少开灯资源浪费的同时提高自习教室的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及教室灯光智能控制技术。
技术介绍
根据2015年教育部公布的高等学校名单，我国普通高等学校及成人高等学校总量为2845所，在校师生人数近3000万，占全国城镇总人口的5％左右。高校已经成为资源占有和能源消耗大户，由于各高校在硬件设施、管理条件和手段等方面存在差异，以及学生学习、生活区域的特殊性，高校中的资源浪费现象普遍存在，我国高校校园建筑灯光能耗总体上表现出两大特点：总量大，节能潜力大。现有教室灯光智能控制系统主要采用红外人数统计或者射频识别人数统计，其问题包括：1、使用红外探测器统计教室人数，需要安装大量探测器件，这将造成系统成本的提高，也不利于系统的简化与后期维护；2、射频识别技术要求每人携带射频识别卡，将大大提高系统的成本。同时，如果进入教室的同学忘记携带识别卡，将造成人数统计结果的错误，影响系统的准确性。
技术实现思路
本专利技术是为了解决高校教室灯光照明智能化控制程度低，造成照明资源浪费的问题，从而提供一种互动式教室灯光智能控制系统。互动式教室灯光智能控制系统，它包括M×N个灯，它还包括MCU(1)、摄像头(2)、LCD(3)、红外探测器(5)、光敏电阻(6)和W5100网络模块(6)；将教室分成N个区，每个区内设置有M个灯；所述摄像头(2)用于拍摄教室的图像；所述摄像头(2)的图像信号输出端与MCU(1)的图像信号输入端连接；红外探测器(5)的红外探测信号输出端与MCU(1)的红外信号输入端连接；光敏电阻(6)的光照度信号输出端与MCU(1)的光照度信号输入端连接；W5100网络模块(6)的网络端与MCU(1)的网络端连接；LCD(3)的显示信号输入端与MCU(1)的显示信号输出端连接。基于上述装置的互动式教室灯光智能控制方法，它包括以下步骤：步骤一、采用摄像头(2)拍摄教室内的图像，并发给MCU(1)；步骤二、MCU(1)将拍摄的教室内图像通过W5100网络模块(6)上传至网络服务
器；步骤三、外部服务器对拍摄的教室内图像进行处理，获得各区的总人数和亮灯状态，并下传到MCU(1)上；步骤四、采用光敏电阻(6)探测教室内的光照度，采用红外探测器(5)探测教室内的人员进出情况，并按下列方式控制教室内的M个灯：步骤四一、判断教室内的光照度是否大于10lux，如果判断结果为是，则执行步骤四一一；如果判断结果为否，则执行步骤四二一；步骤四一一、判断教室内的光照度是否大于300lux，如果判断结果为是，则执行步骤四一二；如果判断结果为否，则执行步骤四一三；步骤四一二、检测各区的人数，并逐一判断各区人数是否大于预设阈值；如果判断结果为是，则打开该区的M个灯，并执行步骤四；如果判断结果为否，则打开该区的M个灯中的Z个，并执行步骤四；Z为正整数；步骤四一三、延迟X秒后关闭该区的M个灯，并返回执行步骤四；步骤四二一、检测各区的人数，并逐一判断各区是否有人，如果判断结果为是，则执行步骤四二二；如果判断结果为否，则执行步骤四二六；步骤四二二、打开该区的M个灯中的K个，K为整数；步骤四二三、判断该区人数是否大于预设的阈值，如果判断结果为是，则执行步骤四二四；如果判断结果为否，则执行步骤四二五；步骤四二四、找开该区的全部M个灯，并返回执行步骤四；步骤四二五、返回执行步骤四二三；步骤四二六、延迟X秒后关闭该区的M个灯，并返回执行步骤四。第二种互动式教室灯光智能控制系统，它包括M×N个灯，其特征是：它还包括MCU(1)、摄像头(2)、LCD(3)、红外探测器(5)、光敏电阻(6)、计算机(7)和服务器(8)；将教室分成N个区，每个区内设置有M个灯；所述摄像头(2)用于拍摄教室的图像；所述摄像头(2)的图像信号输出端与计算机(7)的图像信号输入端连接；红外探测器(5)的红外探测信号输出端与MCU(1)的红外信号输入端连接；光敏电阻(6)的光照度信号输出端与MCU(1)的光照度信号输入端连接；MCU(1)与计算机(7)进行数据交互；计算机(7)与服务器(8)进行数据交互；LCD(3)的显示信号输入端与MCU(1)的显示信号输出端连接。基于上述第二种装置的互动式教室灯光智能控制方法，它包括以下步骤：步骤一、采用摄像头(2)拍摄教室内的图像，并发给计算机(7)；步骤二、计算机(7)将拍摄的教室内图像进行处理，获得各区的总人数和亮灯状态；步骤三、计算机(7)将各区的总人数和亮灯状态下传到MCU(1)上，并上传至网络服务器；步骤四、采用光敏电阻(6)探测教室内的光照度，采用红外探测器(5)探测教室内的人员进出情况，并按下列方式控制教室内的M个灯：步骤四一、判断教室内的光照度是否大于10lux，如果判断结果为是，则执行步骤四一一；如果判断结果为否，则执行步骤四二一；步骤四一一、判断教室内的光照度是否大于300lux，如果判断结果为是，则执行步骤四一二；如果判断结果为否，则执行步骤四一三；步骤四一二、检测各区的人数，并逐一判断各区人数是否大于预设阈值；如果判断结果为是，则打开该区的M个灯，并执行步骤四；如果判断结果为否，则打开该区的M个灯中的Z个，并执行步骤四；Z为正整数；步骤四一三、延迟X秒后关闭该区的M个灯，并返回执行步骤四；步骤四二一、检测各区的人数，并逐一判断各区是否有人，如果判断结果为是，则执行步骤四二二；如果判断结果为否，则执行步骤四二六；步骤四二二、打开该区的M个灯中的K个，K为整数；步骤四二三、判断该区人数是否大于预设的阈值，如果判断结果为是，则执行步骤四二四；如果判断结果为否，则执行步骤四二五；步骤四二四、找开该区的全部M个灯，并返回执行步骤四；步骤四二五、返回执行步骤四二三；步骤四二六、延迟X秒后关闭该区的M个灯，并返回执行步骤四。本专利技术利用图像处理技术，大大简化了系统布线和传感器安装上的问题，更适合大范围用在各大学校的教室中。通过搭建服务器和微信平台(手机App)实现了校方与学生的互动，权限管理也很好地实现了教室资源的充分利用，大大节省了能源。本专利技术所开发的灯光智能控制系统实现了教室灯光的自主开闭，解决了目前高校教室存在的灯光浪费问题。附图说明图1是本专利技术的第一种互动式教室灯光智能控制系统的结构示意图；图2是本专利技术的第一种互动式教室灯光智能控制方法的流程示意图；图3是本专利技术的第二种互动式教室灯光智能控制系统的结构示意图；图4是本专利技术的第二种互动式教室灯光智能控制方法的流程示意图；图5是具体实施方式一中具体硬件控制流程示意图；图6是具体实施方式一中教室分区示意图；具体实施方式具体实施方式一、互动式教室灯光智能控制系统，它包括M×N个灯，它还包括MCU(1)、摄像头(2)、LCD(3)、红外探测器(5)、光敏电阻(6)和W5100网络模块(6)；将教室分成N个区，每个区内设置有M个灯；所述摄像头(2)用于拍摄教室的图像；所述摄像头(2)的图像信号输出端与MCU(1)的图像信号输入端连接；红外探测器(5)的红外探测信号输出端与MCU(1)的红外信号输入端连接；光敏电阻(6)的光照度信号输出端与MCU(1)的光照度信号输入端连接；W5100网络模块(6)的网络端与MCU(1)的网络端连接；LCD(3)的显示信号输入端与MCU(1)的显示信号输出端连接。本专利技术的系统由红外传感器、光照度传感器、本文档来自技高网...

【技术保护点】
互动式教室灯光智能控制系统，它包括M×N个灯，其特征是：它还包括MCU(1)、摄像头(2)、LCD(3)、红外探测器(5)、光敏电阻(6)和W5100网络模块(6)；将教室分成N个区，每个区内设置有M个灯；所述摄像头(2)用于拍摄教室的图像；所述摄像头(2)的图像信号输出端与MCU(1)的图像信号输入端连接；红外探测器(5)的红外探测信号输出端与MCU(1)的红外信号输入端连接；光敏电阻(6)的光照度信号输出端与MCU(1)的光照度信号输入端连接；W5100网络模块(6)的网络端与MCU(1)的网络端连接；LCD(3)的显示信号输入端与MCU(1)的显示信号输出端连接。

【技术特征摘要】
1.互动式教室灯光智能控制系统，它包括M×N个灯，其特征是：它还包括MCU(1)、摄像头(2)、LCD(3)、红外探测器(5)、光敏电阻(6)和W5100网络模块(6)；将教室分成N个区，每个区内设置有M个灯；所述摄像头(2)用于拍摄教室的图像；所述摄像头(2)的图像信号输出端与MCU(1)的图像信号输入端连接；红外探测器(5)的红外探测信号输出端与MCU(1)的红外信号输入端连接；光敏电阻(6)的光照度信号输出端与MCU(1)的光照度信号输入端连接；W5100网络模块(6)的网络端与MCU(1)的网络端连接；LCD(3)的显示信号输入端与MCU(1)的显示信号输出端连接。2.基于权利要求1的互动式教室灯光智能控制方法，其特征是：它包括以下步骤：步骤一、采用摄像头(2)拍摄教室内的图像，并发给MCU(1)；步骤二、MCU(1)将拍摄的教室内图像通过W5100网络模块(6)上传至网络服务器；步骤三、外部服务器对拍摄的教室内图像进行处理，获得各区的总人数和亮灯状态，并下传到MCU(1)上；步骤四、采用光敏电阻(6)探测教室内的光照度，采用红外探测器(5)探测教室内的人员进出情况，并按下列方式控制教室内的M个灯：步骤四一、判断教室内的光照度是否大于10lux，如果判断结果为是，则执行步骤四一一；如果判断结果为否，则执行步骤四二一；步骤四一一、判断教室内的光照度是否大于300lux，如果判断结果为是，则执行步骤四一二；如果判断结果为否，则执行步骤四一三；步骤四一二、检测各区的人数，并逐一判断各区人数是否大于预设阈值；如果判断结果为是，则打开该区的M个灯，并执行步骤四；如果判断结果为否，则打开该区的M个灯中的Z个，并执行步骤四；Z为正整数；步骤四一三、延迟X秒后关闭该区的M个灯，并返回执行步骤四；步骤四二一、检测各区的人数，并逐一判断各区是否有人，如果判断结果为是，则执行步骤四二二；如果判断结果为否，则执行步骤四二六；步骤四二二、打开该区的M个灯中的K个，K为整数；步骤四二三、判断该区人数是否大于预设的阈值，如果判断结果为是，则执行步骤四二四；如果判断结果为否，则执行步骤四二五；步骤四二四、找开该区的全部M个灯，并返回执行步骤四；步骤四二五、返回执行步骤四二三；步骤四二六、延迟X秒后关闭该区的M个灯，并返回执行步骤四。3.根据权利要求2所述的互动式教室灯光智能控制方法，其特征在于N＝4；M＝2；Z＝1；K＝1。4.根据权利要求2所述的互动式教室灯光智能控制方法，其特征在于X＝300。5.根据权利要求2所述的互动式教室灯光智能控制方法，其特征在于，用户能够通过微信或手机App的方式访问网络服务器，获得当前教室信息。6.互动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪纯，王涛，苏润冰，鲜鹏飞，马珩博，张临骊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23