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教室節(jié)能防盜控制系統(tǒng),------,背景,隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，能源問題日益突出。中國是個能源消費大國，隨著工業(yè)化進程的加快，對能源的依賴性也越來越大。因此，在開發(fā)清潔環(huán)保的新能源的同時，節(jié)能也同時引起了人們的重視。大學教室為了便于學生間進行知識學習的相互動態(tài)交流，通常采用分時段開放式自由管理模式，也就是說教室資源沒有像高中、初中等學校那樣將其特定到某個班級，這樣教室資源的調(diào)配、衛(wèi)生、以及治安維護等工作均由教室管理人員進行靜態(tài)的管理。由于缺乏對應(yīng)的高效調(diào)配管理自動化系統(tǒng)，很多教室能源浪費十分嚴重，教室照明燈具、風扇等長期處于運行狀態(tài)；或者在光線強度、溫濕度等條件滿足學習要求時，照明、風扇等耗能電器依然處于額定運行工況，從而造成大量的電能資源浪費。,背景,按照教室等公共區(qū)域的照明設(shè)計規(guī)范可知，教室照明功率密度通常按照10W/m2進行設(shè)，也就是說如果一個標準教室按照96m2進行設(shè)計，則按照其照明系統(tǒng)從早晨8點到晚上9點正常運行13個小時，每個教室每個教學年度按160kwh，整個學校共有210間教室進行計算，如果采用相關(guān)先進控制技術(shù)手段將其照明系統(tǒng)的節(jié)電能力提高30%，則全年大約可以節(jié)約電能資源2.28105kwh，如果按照單位電能0.5元進行計算，則全年可以節(jié)約電費額為12萬元左右，而且上述估算分析中還沒有考慮教室照明系統(tǒng)的線損、燈具使用壽命等因素，因此，對教室照明系統(tǒng)等進行節(jié)能技術(shù)升級改造，其所獲得的經(jīng)濟效益十分可觀，是學校教室建筑節(jié)能降耗研究的一個重要內(nèi)容。,系統(tǒng)功能設(shè)計,,,1.夜間防盜,,,上課模式,,,3.自習模式,,系統(tǒng)有三種工作模式：夜間防盜、自習模式和上課模式。三種模式由系統(tǒng)時間確定。,,1、防盜模式：每天23:00次日7:00自動啟動。在此模式下系統(tǒng)分支模塊自動啟動熱釋電紅外傳感模塊和紅外報警裝置，達到對整個教室的安全狀況的監(jiān)控。別的模塊相應(yīng)自動關(guān)閉，不但減少了能耗，也延長了設(shè)備的試用壽命。熱釋電紅外傳感器一旦檢測到有人進入教室，警報器會自動啟動報警，保證教室財產(chǎn)安全。,,2、上課模式：上課模式的啟動由導(dǎo)入的教室課程表決定。課程表有課的時候，啟動上課模式，上課模式啟動時，只有光照度檢測模塊啟動，當光強低于設(shè)定值后，啟動電燈。3、自習模式：其他時間段啟動。在此模式下人體檢測模塊、光照度感器、溫度傳感器工作，此時我們將對教室中是否有人以及光強進行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果對電燈實施控制，起到節(jié)能的作用。,系統(tǒng)組成,整個系統(tǒng)以AT89S52為控制中心，加上溫度、光強檢測模塊、紅外傳感模塊、報警模塊、控制模塊等組成。具體如圖1所示。,光照度檢測電路,利用光照度傳感器，將光強大小轉(zhuǎn)換為電壓大小，經(jīng)過一電壓比較器交給單片機I/O口，經(jīng)過計算，輸出相應(yīng)的結(jié)果。教室里平行于窗口的方向有幾列電燈就設(shè)置幾個光照傳感器，每個控制一整列，由于靠近窗口的光線好，遠離窗口的光線暗，這樣就能使得遠離窗口的燈在合適的時候點亮，而靠近窗口地方如果光線夠強，就不會打開，達到節(jié)約能源目的。,熱釋電紅外探測器,眾所周知,人體都有恒定的體溫,一般在37℃左右會發(fā)出特定波長為10μm左右的紅外線,而被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10μm左右的紅外線而進行工作的。主要原理是:人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上,感應(yīng)元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,經(jīng)后續(xù)電路檢測處理后就能產(chǎn)生探測信號。在熱釋電紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件:一個是熱釋電紅外傳感器(PIR),它能將波長為8～12μm之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?并對自然界中的白光等干擾信號具有抑制作用;另一個是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩個作用:一是聚焦作用,即將熱釋紅外信號折射在PIR上;二是將探測區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū),使進入探測區(qū)的移動物體(人)能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號。,熱釋電紅外探測器,這里我們用的是一種可探測靜止人體的紅外熱釋感應(yīng)器，由透鏡，感光元件，感光電路，機械部分和機械控制部分組成。通過機械控制部分，帶動紅外感應(yīng)部分做微小的左右或圓周運動，移動位置，使感應(yīng)器和人體之間能形成相對的移動。所以無論人體是移動還是靜止，感光元件都可產(chǎn)生極化壓差，感光電路發(fā)出有人的識別信號，達到探測靜止人體的目的。此紅外熱釋感應(yīng)器可應(yīng)用于人體感應(yīng)控制方面，并實現(xiàn)紅外防盜和紅外控制一體化，擴大了人體紅外熱釋感應(yīng)器的應(yīng)用范圍。,,溫度檢測模塊，主要是起輔助作用，夏天時，如果室溫達到跟人體溫度相近，可能會引起熱紅外探測器的誤判，加入溫度反饋模塊可以降低誤判率。報警電路可采用一般的語音芯片，如美國ISD公司出品的ISD1420。該芯片支持語音的錄放，結(jié)合簡單的控制引腳既可實現(xiàn)報警輸出。日光燈驅(qū)動可用一般繼電器，單片機I/O控制繼電器通斷，進而控制日光燈的開關(guān)。,4軟件設(shè)計,程序采用C語言設(shè)計，主要流程如右圖所示。,功能展望,本系統(tǒng)還未充分發(fā)揮主控芯片的全部性能，可根據(jù)實際應(yīng)用需要做進一步的擴充。如加上無線通信模塊實現(xiàn)用上位機控制多個教室的信息采集，從而實現(xiàn)一幢教學樓的控制；再如可加上學生身份信息識別系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對學生上課，上自習的考勤；可加上視頻監(jiān)控，組成一個更大更完善的系統(tǒng)等。,,,謝謝,