摘 要：当前高校对于教室照明普遍采用专人看管的方式，然而教室特别是24小时自习教室数量日益增加，使得依靠人力无法及时有效地在时间上和空间上进行管理。在自然光线充足的情况下,教室中依然全部开启照明设备；在室内人数较少或者人数较多但集中在某一区域时，也会普遍开灯；更有甚者，在离开教室后依然不熄灯，导致 “长明灯”现象的屡禁不止。这些不仅不符合国家节能减排的号召, 也增加了高校的办学成本。本文从当前中国能源问题展开，分析了当前高校教室照明控制的缺陷及其发展趋势，接着从节能减排方面介绍了高校教室节能控制器的研究现状并简单介绍了其中用到的传感器，同时从教室光照需求和实际情况出发介绍了节能系统设计的要点，最后对教室智能节能控制系统的应用前景进行了展望。
关键词：教室智能节能；单片机；智能控制
引言
中国经济在持续多年高速发展后的今天，能源问题日益突出。虽然我国能源总储量占据之首，但由于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。从环境和自然资源角度出发，能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个重要关键因素。此外，能源问题不仅关系经济发展和环境生态，在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。随着社会经济和科学技术的快速发展，人们的生活水平也在不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏以成为世界所面临的严峻问题[1]。
对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的。由于大学是开放型的管理模式，加上全员节能意识淡薄，教室无人时照明灯一直长明，造成电能的巨大浪费，由此提高教室用电效率实现智能控制就成为首要考虑的问题[2]。
目前对教室用电的智能控制，尤其是我国教室的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室用电负荷不断增加，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种浪费与当今的节能理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高,计算机技术的普及,教室用电的管理也朝着自动化、智能化方向发展。于是，开发简便、实用的教室智能节能控制系统便具有重要的现实意义[3]。
2 研究现状
节能减排已刻不容缓，在绿色环保降低碳排放的倡议下，各种节能设备应运而生，在不同的领域里取得了很大的成就。但在学校等公共场所的用电浪费仍然比较严重，经常教室空无一人，灯和电扇等电器还在工作，有时天气良好，室内光线明亮，已满足学习等活动的要求，而灯仍然还是开着。所以公共场所急需要一种智能控制的节能装置。国内有很多学者基于节能的目的设计了一些节能控制设备，其中利用热释电红外模块作为传感器的节能控制设备是当前的一种研究方向。文献[4]利用STC单片机为核心，以热释电红外模块做传感器设计了一种节能开关，文献[5]以电力线为载波通信信道的LonWorks技术，利用自然光传感器和人体红外传感器，分别检测光强和教室人员状况，自动调节教室照明系统，达到节能的目的。文献[6]利用热释电红外检测器、光敏电阻和温度传感器采集数据，利用PWM调光技术，通过STC单片机处理后产生PWM信号，根据周围环境情况自动调节 LED照明的开关和亮度。文献[7]基于C51单片机的教学楼智能照明系统，以光强检测和热释电红外人体测量电路构成信号输入电路，以C5l单片机为控制核心构成。热释电红外传感器是利用被检测对象的相对移动来进行检测的，上述这些文献均未考虑在图书馆或教室等场所，人员处于相对静止状态时，热释电红外传感器模块将不能做出正确的判断[8] [9][10]。
3部分传感器介绍
人体检测模块采用的是P2288被动式热释电红外传感器[11]。热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。它主要是由一种高热释电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出20米范围内人的行动[12] [13][14]。
光敏传感器通俗的讲就是将光信号转变为电信号的传感器[15]。为了实现保护人们视力的同时营造一个舒适的光照环境，采用光敏电阻实现自动调节光照强度的功能，光敏电阻在不同的光照强度的条件下，电阻值变化比较大，系统根据阻值的变化转换为相应的电流变化。通过模拟信号转数字信号转换器，将光带来的电流变化的模拟信号转换成数字信号传输给单片机并进行相应控制[16][17][18]。
4 结论
本系统综合利用单片机技术、传感器技术、电子技术等专业知识[19]。对教室照明控控制系统进行了研究。在设计和开发的过程中，紧密结合大学生教室照明的实际情况，综合目前一些较先进的检测技术，完成了对教室滞留人数、光照度的检测功能和分析功能，装置根据设定好的程序，自动调节教室的照明灯亮灭的数量[20]。可以在本系统的基础上稍加改动，很好地满足其它需要，因此本系统的可移植性好，具有比较大的市场潜力和广泛的应用前景。然而由于条件的限制，本系统只是在实验室环境下模拟运行的原理性。通过适当改造具有一定的应用前景[21] [22][23][24][25]。
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