教室智能節(jié)能防盜控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、教室節(jié)能防盜控制系統(tǒng),-,背景,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，能源問(wèn)題日益突出。中國(guó)是個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，對(duì)能源的依賴性也越來(lái)越大。因此，在開(kāi)發(fā)清潔環(huán)保的新能源的同時(shí)，節(jié)能也同時(shí)引起了人們的重視。 大學(xué)教室為了便于學(xué)生間進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)的相互動(dòng)態(tài)交流，通常采用分時(shí)段開(kāi)放式自由管理模式，也就是說(shuō)教室資源沒(méi)有像高中、初中等學(xué)校那樣將其特定到某個(gè)班級(jí)，這樣教室資源的調(diào)配、衛(wèi)生、以及治安維護(hù)等工作均由教室管理人員進(jìn)行靜態(tài)的管理。 由于缺乏對(duì)應(yīng)的高效調(diào)配管理自動(dòng)化系統(tǒng)，很多教室能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重，教室照明燈具、風(fēng)扇等長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)；或者在光線強(qiáng)度、溫濕度等條件滿足學(xué)習(xí)要求時(shí)，照明、風(fēng)扇等耗能電器依然

2、處于額定運(yùn)行工況，從而造成大量的電能資源浪費(fèi)。,背景,按照教室等公共區(qū)域的照明設(shè)計(jì)規(guī)范可知，教室照明功率密度通常按照10W/m2 進(jìn)行設(shè)，也就是說(shuō)如果一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)教室按照96m2 進(jìn)行設(shè)計(jì)，則按照其照明系統(tǒng)從早晨8 點(diǎn)到晚上9 點(diǎn)正常運(yùn)行13 個(gè)小時(shí)，每個(gè)教室每個(gè)教學(xué)年度按160kw h，整個(gè)學(xué)校共有210 間教室進(jìn)行計(jì)算，如果采用相關(guān)先進(jìn)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2.28105kw h，如果按照單位電能0.5 元進(jìn)行計(jì)算，則全年可以節(jié)約電費(fèi)額為12 萬(wàn)元左右，而且上述估算分析中還沒(méi)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(duì)教室照明系統(tǒng)等進(jìn)

3、行節(jié)能技術(shù)升級(jí)改造，其所獲得的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，是學(xué)校教室建筑節(jié)能降耗研究的一個(gè)重要內(nèi)容。,系統(tǒng)功能設(shè)計(jì),1. 夜間防盜,上課模式,3. 自習(xí)模式,系統(tǒng)有三種工作模式：夜間防盜、自習(xí)模式和上課模式。三種模式由系統(tǒng)時(shí)間確定。,1、防盜模式： 每天23:00次日7:00自動(dòng)啟動(dòng)。在此模式下系統(tǒng)分支模塊自動(dòng)啟動(dòng)熱釋電紅外傳感模塊和紅外報(bào)警裝置，達(dá)到對(duì)整個(gè)教室的安全狀況的監(jiān)控。別的模塊相應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉，不但減少了能耗，也延長(zhǎng)了設(shè)備的試用壽命。熱釋電紅外傳感器一旦檢測(cè)到有人進(jìn)入教室，警報(bào)器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警，保證教室財(cái)產(chǎn)安全。,2、上課模式： 上課模式的啟動(dòng)由導(dǎo)入的教室課程表決定。課程表有課的時(shí)候，啟動(dòng)上課模式

4、，上課模式啟動(dòng)時(shí)，只有光照度檢測(cè)模塊啟動(dòng)，當(dāng)光強(qiáng)低于設(shè)定值后，啟動(dòng)電燈。 3、自習(xí)模式： 其他時(shí)間段啟動(dòng)。在此模式下人體檢測(cè)模塊、光照度感器、溫度傳感器工作，此時(shí)我們將對(duì)教室中是否有人以及光強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)電燈實(shí)施控制，起到節(jié)能的作用。,系統(tǒng)組成,整個(gè)系統(tǒng)以AT89S52 為控制中心，加上溫度、光強(qiáng)檢測(cè)模塊、紅外傳感模塊、報(bào)警模塊、控制模塊等組成。具體如圖1 所示。,光照度檢測(cè)電路,利用光照度傳感器，將光強(qiáng)大小轉(zhuǎn)換為電壓大小，經(jīng)過(guò)一電壓比較器交給單片機(jī)I/O 口，經(jīng)過(guò)計(jì)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(gè)光照傳感器，每個(gè)控制一整列，由于靠近窗口的光線好，

5、遠(yuǎn)離窗口的光線暗，這樣就能使得遠(yuǎn)離窗口的燈在合適的時(shí)候點(diǎn)亮，而靠近窗口地方如果光線夠強(qiáng)，就不會(huì)打開(kāi)，達(dá)到節(jié)約能源目的。,熱釋電紅外探測(cè)器,眾所周知,人體都有恒定的體溫,一般在37 左右會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)為10m 左右的紅外線,而被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10m 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。主要原理是:人體發(fā)射的10m 左右的紅外線通過(guò)菲涅爾濾光片增強(qiáng)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(shí)就會(huì)失去電荷平衡,向外釋放電荷,經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)。在熱釋電紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件:一個(gè)是熱釋電紅外傳感器( PIR) , 它能將波長(zhǎng)為812m 之間的紅外

6、信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),并對(duì)自然界中的白光等干擾信號(hào)具有抑制作用;另一個(gè)是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩個(gè)作用:一是聚焦作用,即將熱釋紅外信號(hào)折射在PIR 上;二是將探測(cè)區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū),使進(jìn)入探測(cè)區(qū)的移動(dòng)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(hào)。,熱釋電紅外探測(cè)器,這里我們用的是一種可探測(cè)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(jī)械部分和機(jī)械控制部分組成。通過(guò)機(jī)械控制部分，帶動(dòng)紅外感應(yīng)部分做微小的左右或圓周運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)位置，使感應(yīng)器和人體之間能形成相對(duì)的移動(dòng)。所以無(wú)論人體是移動(dòng)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(shí)別信號(hào)，達(dá)到探測(cè)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(shí)現(xiàn)紅外防盜和紅外控制一體化，擴(kuò)大了人體紅外熱釋感應(yīng)器的應(yīng)用范圍。,溫度檢測(cè)模塊，主要是起輔助作用，夏天時(shí)，如果室溫達(dá)到跟人體溫度相近，可能會(huì)引起熱紅外探測(cè)器的誤判，加入溫度反饋模塊可以降低誤判率。 報(bào)警電路可采用一般的語(yǔ)音芯片，如美國(guó)ISD 公司出品的ISD1420。該芯片支持語(yǔ)音的錄放，結(jié)合簡(jiǎn)單的控制引腳既可實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出。 日光燈驅(qū)動(dòng)可用一般繼電器，單片機(jī)I/O控制繼電器通斷，進(jìn)而控制日光燈的開(kāi)關(guān)。,4 軟件設(shè)計(jì),程序采用C語(yǔ)言設(shè) 計(jì)，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(shí)際應(yīng)