全文总字数:6129字
关键词:教室灯光;智能照明监控;嵌入式;传感器摘 要:当下国内学校教室的大多数照明设备都是由手动开关控制的,随着中国教育行业的发展,学校用电量大幅增加,电料损耗也随之增加,况且电气设备均有一定的使用寿命,如果电灯常亮不灭,对其寿命也有影响。在国家大力提倡节能减排的时代背景下,针对目前高校教室存在着“长明灯”现象,室内照明没有充分利用自然光以实现按需照明和照明系统智能化程度低等问题,设计高校教室智能照明系统,对高校的节能工作具有重大意义。基于嵌入式系统的教室照明控制系统以STM32嵌入式作为控制装置的智能元器件, 采用热释红外人体传感器检测人体是否存在, 采用光照强度传感器构成的电路检测周围环境光照强度。依据设置教室合理开灯的条件, 基于嵌入式系统的教室照明系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别, 通过智能判断, 有序的完成对教室照明电灯进行智能控制。 既减少了管理人员的工作量,又可以有效的避免了高校教室用电的大量浪费,很大程度的达到节电目的。
1 引言
随着教育事业的快速发展, 高校已然成了重要的用电大户。高校的节能对引导全社会的节能工作和提高全国的节能意识具有重要意义[1]。国家“十二五”建设规划中, 将节能工作列为重点。在中央提出“节约型社会”、“智慧城市”的号召下, 建设“智慧校园”和“节约型校园”的工作提上日程[2]。我国大学校园的教室灯多采用普通开关控制。由于上课时间比较自由, 在白天光照充足的情况下, 教室经常出现无人明灯的现象, 又因为教室数量众多, 在晚间关闭楼门时, 教学楼物业人员需逐间教室去关灯, 对教室灯具不能集中管理, 造成了电力和人力的浪费[3]。
针对以上情况, 为了更好节约电能、提高灯控系统智能化程度、方便学校物业人员集中管理教学楼, 设计一种高校教室智能照明监控系统就很有必要。当教室里没有人或光线充足时,它会自动关灯;当有人或光线不足时,它会自动开灯[4,5]。
2 智能照明研究概述
2.1 智能照明概述
智能化照明控制技术它是随着计算机技术的发展,以及无线通讯技术、现代传感器技术、网络技术与自动控制技术的发展而发展起来的一种综合性现代应用技术。智能照明控制技术的应用由来已久,采用的照明控制系统大多都是基于现场总线技术,利用这一技术,控制系统可以使照明控制延伸至系统的末端设备。智能照明功能将把照明定位于建筑物,能源,信息乃至医疗保健和娱乐系统,关键是智能照明系统的发展,可以在需要的地方和时间提供正确的照明[6]。
但是, 迄今的总线式照明智能控制系统,在系统设定上存在专业性太强,编程麻烦,成为普通用户很难随意调整设定的电气系统,难以普及。例如:当室内灯光场景编程设定后,如须改变, 普通人群无能为力,必须求助专业人士解决。还有,一些感应传感器性能比较粗糙,例如:红外感应传感器仅为单物理参数鉴别,容易产生错判与误动作;照度传感器难以实现较大范围较准确的照度平均值测量,难以做到照明节能的精准控制;此外,总线式照明智能控制系统主要是综合布线,安装麻烦,改造也较繁琐;还有,如何实现真正优化控制等问题,也需探讨如何提升,等等。这都是对今后发展的挑战。
2.2 国内外智能照明现状
2.2.1 国外研究现状
对于国外而言,起初并没有将智能照明产品单独进行推广,而仅仅将其视为智能化技术发展的一部分。当前,计算机互联网技术的发展深入人心,一些先进的通信技术需要技术的实现,人们越来越关注有关于数字家具的发展,智能的照明系统和技术便是数字家具之中的一种[7]。由此,近些年来,智能照明的市场呈现出了多样化的发展的态势,并且智能照明系统逐步向着专业化与集约化的发展的模式。
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