一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统。该系统包括主控单片机、驱动电路、显示模块、人数统计模块、时钟模块、环境光强检测模块以及电源模块，多个模块为系统提供了时间、教室总人数、区域人数、光强等四个基本的逻辑判断依据。本发明专利技术能够对教室的灯实现分区控制，单片机根据多个逻辑条件，判断每个区域的灯是否需要打开。同时引入风扇的分区分级智能控制，根据逻辑条件来判断每个区域风扇的开关以及速度。另外，系统在软件部分充分考虑到工作的稳定性，在多个环节设置滞回比较逻辑、延时逻辑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统，属于照明控制
，主要用于对教室照明检测控制及温度检测控制，实现教室照明的智能化、节能化。
技术介绍
现在大学教室主要是利用开关控制照明，这种开关一般包括两种一种是定时开关结合手动方式，它结合学校的作息时间和室内人员对照明的需求来控制开关，以起到控制教室照明的作用，这种粗放式的控制方式很大程度上依赖于人的自觉性，即使严格管理，仍不可避免地出现忘记关灯的时候，特别是在白天，情况更是如此，从而造成大量的能源浪费。另一种是采用照度感应开关来自动控制灯具的开关，这是近几年出现的技术，是对传统手动式控制照明的一种很大改进，主要实现在室内照度低于设定值且检测范围内有人员存在时才开启照明设备。目前已存在诸多后一类型的技术，如教室照明节能智能控制系统(200820075481. 2)采用主动式近红外直射辨向探测器技术来动态检测教室的实际人数，根据教室人数的多少分区域开灯，实现人多多开灯，人少少开灯；教室照明无线检测与控制装置及方法(200910234395. O)由一个无线光照控制器和一个无线光照检测器配对使用，每组日光灯管配置一对无线光照控制器和无线光照检测器，通过无线方式检测教室课桌坐位照度，与设定的照度下限和照度上限比较，并结合课桌坐位上是否有人，实现对坐位上方的照明灯进行开启和照度控制；一种基于人数控制的教室照明装置(201020577752. I)是在每排灯的零线回路中接入继电器，继电器的输入端由单片机通过三极管提供输入电压，在单片机上接入对射式光电开关，有人进出教室，单片机通过检测脉冲的个数以及脉冲产生的时间实现对教室内人数的统计，然后根据人数来控制每排灯的继电器，从而控制每一排灯具；基于人体红外热释电传感器模块控制的教室照明装置(201120194193. O)用红外热释电器件探测教室的每个区域是否有人，对教室的灯实现分区控制，用动态热释电器件对教室每个区域的人数进行统计，然后，根据每个区域的人数决定该区域是否开灯。这一类技术在一定程度上避免了教室无人时出现长明灯的现象，实现节能，但也存在一定弊端，比如受环境温度影响较大、对静物不能探测、人员进出和移动对系统有较大影响等；另外，目前的产品中大多只考虑了系统的硬件，没有从软件上进一步对系统进行优化而软件的优化对一个系统是特别重要的，这关系到整个系统的稳定性，而且对教室的温度少有控制。现有的教室照明控制系统虽然产品和技术都已相对成熟，但却多采用单一定时控制、场景控制或简单的传感器控制，很难满足大学教室人员多、流动性强等特点。教室是一个相对特殊的环境，需要针对其特点，专门为其照明控制设计一个智能化控制系统。考虑到高校教室具有人员流动性大，长时间开放，无固定作息时间，座位不固定，教室用途多等特点，控制必须以人体存在信号、光强为作为控制开关灯的依据，两者缺一不可。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述存在的问题和不足，公开一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统，该专利技术以光强、人数、人员分布、时间作为控制依据，并且可以通过人工设置参数来改变这些依据的默认值，扩大系统的应用范围，该系统包括主控单片机、驱动电路、显示模块、人数统计模块、时钟模块、环境光强检测模块、风扇控制模块以及电源模块。多个模块为系统提供了时间、教室总人数、区域人数、光强等四个基本的逻辑判断依据。系统以单片机C51为主要控制芯片。首先根据教室人数信号确定开灯的组数。具 体的逻辑为10人以下开一组灯，10到30人开两组灯，30人以上开三组灯。将教室进行分区控制，对每个区域进行人数统计。由于用红外热释电器件进行人数统计的结果不是很精确，所以，在区域人数统计过程中不进行具体人数的统计，只对各个区域的人数进行排序，确定开灯优先级。然后根据优先级确定首先开灯的区域，对每个区域的光强进行探测，若该区域的光强已经达到要求的光强，则该区域灯不开，在某区域满足开灯要求并开灯后，再次对各区域进行光强检测，以进一步确定由开灯先后顺序不同导致的人员分布变动，既满足光照要求又满足节能需要。同时加入作息时间控制信号，在夜晚和寒暑假的特定时间不开灯，进一步加强节能。从硬件上，系统通过人体检测模块、光强检测模块芯片等数据采集机制，为准确控制如教室等大面积照明场所提供了较为可靠的数据依据；另外，对教室进行区域划分，每个区域安装检测传感器，传感器数据发送给单片机，由单片机综合考虑开关哪些区域的灯，这样就从根本上解决统一开关灯的浪费问题。从控制方法上，以时间作为启动和关闭系统的依据，以光强、人数及人体位置信号作为系统启动后开关灯的判断标准。将时间作为控制依据进一步加强了对节能的监管，具体了控制的工作时间与非工作时间。系统在确定开灯组数和哪个区域人数多时，都采用软件的滞回比较逻辑。以延长灯具寿命，提高系统的稳定性。多条件的控制逻辑可以完善系统控制，以解决人员分布过于分散时打开较多灯的问题，增强节能效果。实现本专利技术的主要技术方案如下。一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统该系统包括主控单片机、驱动电路、显示模块、人数统计模块、声音提示模块、时钟模块、环境光强检测模块、温度检测模块以及电源模块组成；人数统计模块包括教室总人数统计模块和对教室内各个区域中每个区域的人数进行统计的区域人数统计模块，控制系统根据总人数统计模块和环境光强检测模块的检测结果初步确定需要开灯的总组数，并根据区域人数统计模块的检测结果确定各区域的开灯优先级。进一步优选的技术方案包括所述总人数统计模块包括对射式红外传感器，运动方向识别器，加减脉冲计数电路，显示电路，教室的每个门口安装两个对射式红外传感器，根据遮挡两个对射式红外传感器的顺序，由运动方向识别器处理形成人数进出的脉冲信号，教室所有门口传感器输出的人数信号经过运算后，同时传送给主控单片机和显示电路。进一步优选的技术方案包括所述区域人数统计模块根据教室的分区控制情况，在教室的每个区域安装一个红外热释电传感器对该区域的人数进行统计，且所述每个区域的人数统计模块为动态红外热释电器件，用单片机控制的电磁装置驱动遮光板每隔若干分钟进行信号采集，在该传感器的四周安装还安装有定向遮光板，以避免周围区域的人对其产生影响。进一步优选的技术方案包括所述的环境光检测模块包括光强频率转换，按照教室的分区的情况分区采集各个区域的光线强度。进一步优选的技术方案包括所述的时钟模块包括一个独立的电源,避免在断电时系统的时间紊乱，该模块为主控芯片提供准确的时间(包括日历)。进一步优选的技术方案包括所述的声音提示模块，使整个系统更加人性化。进一步优选的技术方案包括根据教室的总人数决定最多的开灯组数。每组等的开关界限均不为同一值，每组灯的开灯限LO比该 组灯的关灯限LI大10 (数值可设)，这样相当于一个软件的滞回比较，使系统更加稳定，延长灯具使用寿命，避免人数恰好在门限值时，灯随教室人数的微变而不停地亮灭造成灯具寿命缩短。进一步优选的技术方案包括根据每个区域的红外热释电器件统计的人数进行排序，确定开灯优先级，再结合总人数信号提供的开灯组数，就可以确定那组灯可以打开。进一步优选的技术方案包括排序中加入不响应范围和延时逻辑。在改变开灯优先级时，人为设置不响应范围屏蔽人数略变时对系统的影响，避本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统，其特征在于该系统包括主控单片机、驱动电路、显示模块、人数统计模块、声音提示模块、时钟模块、环境光强检测模块、温度检测模块以及电源模块组成，系统还包括受到该系统控制的分布在教室内不同区域的若干组照明灯和风扇；其中，所述的人数统计模块包括教室总人数统计模块和对教室内各个区域中每个区域的人数进行统计的区域人数统计模块，控制系统根据总人数统计模块和环境光强检测模块的检测结果初步确定需要开灯的总组数，并根据区域人数统计模块的检测结果确定各区域的开灯优先级，控制系统还根据温度检测模块的检测数据结合所述人数统计模块中的教室总人数统计模块和区域人数统计模块的检测情况确定风扇的运行总数量和优先级。2.根据权利要求I所述的一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统，其特征为所述总人数统计模块包括对射式红外传感器，运动方向识别器，加减脉冲计数电路，显示电路，教室的每个门口安装两个对射式红外传感器，根据遮挡两个对射式红外传感器的顺序，由运动方向识别器处理形成人数进出的脉冲信号，教室所有门口传感器的人数信号经过运算后，同时传送给主控单片机和显示电路。3.根据权利要求I和2所述的一种教室照明以及风扇的智能节能控制系统，其特征为所述区域人数统计模块根据教室的分区控制情况，在教室的每个区域安装一个红外热释电传感器对该区域的人数进行统计，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红敏，李华宇，孙砚飞，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：