教室电力智能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种教室电力智能控制系统，包括发电机构、信号发射器、信号接收器、控制器、人数显示屏、云服务器、查询终端和教室排位分区和教室电力分区。发电机构用于收集人坐下时的重力势能和人离开时的弹性势能，给信号发射器提供电能；信号发射器与发电机构电力输出接口相连，发射每个座位的信号；信号接收器将每个座位的信号转化为数字信息传递给中央控制器；控制器与信号接收器相连，控制电灯的开闭；人数显示屏，与控制器相连，显示人员数据；云服务器，与控制器和网络相连；教室电力分区，单独控制相应分区电力通断。与现有技术相比，本发明专利技术实现了人员的精确定位，对教室电力进行分区，实现了电力节省。

【技术实现步骤摘要】
教室电力智能控制系统
本专利技术涉及智能控制系统，尤其涉及教室电力智能控制系统。
技术介绍
目前高校用电成为一笔巨大的耗资，平均高校日均用电量达6万余度。而教学区用电量有是高校用电量的重要组成部分，其中很大部分又是由于人为因素和资源配置不合理所造成，因此如何有效减少电力浪费，达到对教室电力的智能控制以节省电能浪费具有重要意义。同时高校学生在使用教室的时候具有时间、空间上的分布不规律性,导致教室利用率不高,教室资源常常不能满足自习的学生，而提供自习教室人数查询可解决此缓解此问题。现有的教室电力控制系统和人员查询系统，尤其是控制系统大多采用红外或其他传感器等对人员进行定位，不仅定位精度不高，易造成误判，同时大量传感器又造成新的电能损耗；而对教室人员数目信息的查询在现有技术中也通常采用计数传感器，普通计数器其精度较低，高精度价格十分昂贵。因此，亟需一种可精确查询人数的教室智能控制系统。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种可精确查询人数的教室电力智能控制系统，以由解决学生教室电力资源配置不合理造成的电力浪费及人员自习教室查询困难等问题。技术方案：教室电力智能控制系统，包括：发电机构，用于收集人坐下时的重力势能和人离开时的弹性势能，给信号发射器提供电能；包括固定在座椅转轴上的连接件、直流发电机、与发电机配合的齿轮、与齿轮啮合的内齿轮、一端与内齿轮接触的弹簧，以及与弹簧另一端接触的端部固定螺母，连接件与内齿轮连接，并带动内齿轮和齿轮传动以使发电机产生正向电压，弹簧两端在端部固定螺母和内齿轮作用下产生形变后，带动发电机反向转动，产生反向电流；信号发射器，安装于座椅下方，与发电机构电力输出接口相连接，发射每个座位的信号，每个座位的信号发射器所发射的信号频率不同；信号接收器，接收各座位信号发射器信息，将每个座位的信号转化为数字信息传递给中央控制器；中央控制器，与信号接收器相连，包括照明控制模块和电灯延时模块，照明控制模块通过处理信号接收器传输的座位信息，结合电灯延时模块分析在座人数，控制电灯的开闭；人数显示屏，与控制器相连，显示人员数据；云服务器，与控制器和网络相连，收集各教室信息并共享至网络端；查询终端，用于查询教室座位信息；教室排位分区，将教室座位作为每个人员在教室的位置信息的定位条件；每个座位有人坐下时发射器发射此座位对应频率的信号给接收器，接收器将信息解码存储座位信息；教室电力分区，将教室电力分为同座位对应的矩阵，每一个矩阵块的电力由一单独的继电器控制，由控制器结合各相应分区的存储的座位信息分析人员情况，单独控制相应分区电力通断。发电机构外壳部分固定于座位，连接件部分固定于座位转动轴。中央控制器还包括风扇空调控制模块。信号接收器分为接收单元和译码单元。查询终端为用户手机，用户通过微信小程序访问服务器数据库查询座位信息。发电机构的发电方式还有压电陶瓷、音圈电机发电方式。工作原理：无线传感网络的发展为解决教室管理的种种问题提出了很好的方案,本专利技术通过无线射频技术建立一个智能教室管理系统，并有效利用学生坐座位时的重力势能来达到自动触发射频发射电路，通过信号接收装置将射频信息解码转化为数字信息，以此来统计教室人数及人员分布情况；同时将教室电力系统模块化进行分区，以人员分布的这些数据为判断基础,来程序控制教室不同分区的电力系统的通断，当亮度较暗的时间段且座位被坐下时，安装在座位上的发电机构通过人体重力产生电压，提供给座位上安装的射频电路电能，使射频电路发射这一座位的特定频率射频信号，发射信号被接收器接收，根据每个座位号特有的频率号精确判定座位位置，并控制位置附近相应的电力单元的通断，实现小片有人区域日光灯开关，并结合空调中的温度传感器模块信息来控制空调开关以实现空调温度的自动控制,达到对电力资源经济运行,最大限度地充分利用和节约电力资源。并根据对发射信号的统计，应用分析得出的学生数据信息,以APP、网页或微信小程序的方式为学生提供了自习教室查询平台，解决找自习教室难得问题，实现教室资源的合理利用。此种方式人员统计的数据十分精确，同时在教室讲台附近设置一个LCD显示屏实时显示教室人数，方便老师快速确定教室人员数目，并能根据数据合理选择是否进行点名，督促学生上课，提高出勤率，解决传统的点名方法不够智能化和耗时长的问题。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:(1)通过收集人员坐下座椅时所产生的能量，用于给传感器供电，省去现有技术的复杂布线供电系统，也减少电能的不必要浪费。(2)通过座椅定位，实现了人员的精确定位，对教室电力进行分区，实现了最大程度上的电力节省。(3)通过LCD实时显示教室人数，减少点名次数，提高课堂效率与出勤率。(4)通过网络将座位信息上传至服务器供师生查询，方便寻找自习教室，合理分配教室资源。附图说明图1为本专利技术系统总体框图；图2为发电机构剖视图；图3为发电机构截面图；图4为发电机构安装位置示意图；图5为图2的局部示意图；图6为发电机构安装俯视图；图7为延时程序流程图；图8为位置信息传递路径图。具体实施方式如图1所示，教室电力智能控制系统，包括发电机构、信号发射器、信号接收器、中央控制器、LCD人数显示屏、云服务器、手机查询终端、教室排位分区和教室各电力分区；其中发电机构中的直流发电机通过电线将电压信号传送至信号发射电路，信号发射电路通过整流稳压电路将对信号电压整流稳压，然后通过集成电路产生调制波，对数据进行脉冲编码，通过无线电信号将脉冲信息传输至信号接收器；信号接收器分为接收单元和译码单元，接收单元接收每个座位信号发射器的脉冲信息，然后译码单元通过解码算法对信息进行解码。解码后通过串口将信息传输至中央控制器，中央控制器对传输的信息进行拾取，通过程序执行电力控制功能。中央控制器通过三极管后控制继电器，进而通过继电器控制教室各电力分区。中央控制器用过串口与LCD显示器实现数据传输与现实，在教室讲桌附近某区域实时显示教室人数。并且中央控制器通过网络模块esp8266，与各教室的校园网连接，将教室座位信息通过路由器转发至云服务器。云服务器开启TCP服务，建立TCP连接，即可进行数据传输。用户手机终端通过微信小程序访问服务器数据进行座位查询。信号发射器与发电机构中的微型直流发电机相连，发电机构通过卡扣安装于座椅两侧横梁下部。在微型发电机输出正向电压时，电路做出反应，发送代表人员坐下的信号，当微型发电机电机输出为反向电压，电路做出反应，发送代表人员离开的信号。不同座位的发射器发射的信号频率不同。每个座位上的信号发射器所发射信号都有其特定的射频识别信号，并于存储与控制器中的射频数据匹配，判断是哪个座位的信息发生变化，精确定位教室人员分布情况。信号接收器与中央控制器相连，用于接收教室每个座位信号发射器发射的不同频率的信号，同时通过对频率的识别，通过特定的编码解码算法，将信号信息转化为数字信息传递给中央控制器，实现信号与座位的匹配。教室排位分区，将教室座位作为每个人员在教室的位置信息的定位条件，中央控制器将每一座位矩阵块区域的座位信息作为一单独信息，为这一区域的电力控制提供的判断依据，实现教室座位程序上的虚拟分区，例如，将某一矩阵块区域的座位信息作为一整体，若这一矩阵块有一个以上座位有人，则整个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种教室电力智能控制系统，其特征在于：包括：发电机构，用于收集人坐下时的重力势能和人离开时的弹性势能，给信号发射器提供电能；包括固定在座椅转轴上的连接件(1)、直流发电机(4)、与发电机(4)配合的齿轮(3)、与齿轮(3)啮合的内齿轮(5)、一端与内齿轮(5)接触的弹簧(6)，以及与弹簧(6)另一端接触的端部固定螺母(7)，所述连接件(1)与内齿轮(5)连接，并带动内齿轮(5)和齿轮(3)传动以使发电机产生正向电压，弹簧(6)两端在端部固定螺母(7)和内齿轮(5)作用下产生形变后，带动发电机(4)反向转动，产生反向电流；信号发射器，安装于座椅下方，与发电机构电力输出接口相连接，发射每个座位的信号，每个座位的信号发射器所发射的信号频率不同；信号接收器，接收各座位信号发射器信息，将每个座位的信号转化为数字信息传递给中央控制器；中央控制器，与信号接收器相连，包括照明控制模块和电灯延时模块，所述照明控制模块通过处理信号接收器传输的座位信息，结合电灯延时模块分析在座人数，控制电灯的开闭；人数显示屏，与控制器相连，显示人员数据；云服务器，与控制器和网络相连，收集各教室信息并共享至网络端；查询终端，用于查询教室座位信息；教室排位分区，将教室座位作为每个人员在教室的位置信息的定位条件；教室电力分区，由控制器结合各相应分区的座位信息分析人员情况，单独控制相应分区电力通断。...

【技术特征摘要】
1.一种教室电力智能控制系统，其特征在于：包括：发电机构，用于收集人坐下时的重力势能和人离开时的弹性势能，给信号发射器提供电能；包括固定在座椅转轴上的连接件(1)、直流发电机(4)、与发电机(4)配合的齿轮(3)、与齿轮(3)啮合的内齿轮(5)、一端与内齿轮(5)接触的弹簧(6)，以及与弹簧(6)另一端接触的端部固定螺母(7)，所述连接件(1)与内齿轮(5)连接，并带动内齿轮(5)和齿轮(3)传动以使发电机产生正向电压，弹簧(6)两端在端部固定螺母(7)和内齿轮(5)作用下产生形变后，带动发电机(4)反向转动，产生反向电流；信号发射器，安装于座椅下方，与发电机构电力输出接口相连接，发射每个座位的信号，每个座位的信号发射器所发射的信号频率不同；信号接收器，接收各座位信号发射器信息，将每个座位的信号转化为数字信息传递给中央控制器；中央控制器，与信号接收器相连，包括照明控制模块和电灯延时模块，所述照明控制模块通过处理信号接收器传输的座位信息，结合电灯延时模...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32