一種教室燈光監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電器使用方面的智能監(jiān)控領(lǐng)域，具體而言是一種教室燈光監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，導(dǎo)致用電負(fù)荷的加劇，又由于世界性的能源危機，能源缺乏已成為世界所面臨的嚴(yán)峻問題。而此問題對我國來說尤為嚴(yán)重。隨著各類大、中專院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建，教室照明的需求也越來越多，而教室照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費，這樣，提高教室用電效率就成為首要考慮的問題。
[0003]目前對燈光的智能控制，國內(nèi)外己經(jīng)開始采用，但對教室燈光的控制，尤其是我國教室燈光的智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。各類大、中專院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，教室的用電負(fù)荷不斷加大，教室用電管理不善，造成學(xué)校電能浪費，經(jīng)濟(jì)損失，這種的浪費與當(dāng)今的節(jié)約能源理念相違背。再者，現(xiàn)代自動化程度不斷提高，計算機技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動化、智能化方向發(fā)展。例如樓道燈光的自動控制等等。所有這些使得教室燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。于是，開發(fā)簡便、實用的教室燈光自動控制系統(tǒng)便具有重要的現(xiàn)實意義。
[0004]世界各地發(fā)電的主要原料是煤炭、石油和天然氣，而丹麥在能源利用方面的成功經(jīng)驗提供了很好的借鑒。從1974年以來，盡管丹麥國民收入增長了 50%，丹麥總的能源消費量并沒有增加。丹麥?zhǔn)荗ECD成員國中能源消耗量和國民收入比值最小的國家。他們不斷地提供一些節(jié)能供熱系統(tǒng)，例如丹麥熱電同供熱電廠(CHP)，而且，他們盡可能的有效利用資源。這樣，他們的能源使用總效率達(dá)到了 90%。丹麥政府很重視住房空間用電的節(jié)能，并設(shè)立了對新建房屋節(jié)能的諸多要求。數(shù)據(jù)顯示，居民入住有節(jié)能裝置的房子時，他們要支付比沒有節(jié)能方案房屋高出8%的費用。其節(jié)能項目經(jīng)驗在歐盟國家中廣為流傳。還有，歐司朗一斯維尼亞公司不斷的推出新型高輸出的熒光燈，節(jié)約6%的總系統(tǒng)功率，并具有更高的光通和平均光通量。飛利浦照明公司推出的陶瓷金鹵燈代替過去的鹵鎢燈，可節(jié)能60%的電能。種種跡象表明世界各國都在采取不同方式來節(jié)約能源，節(jié)約電能。
[0005]中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年的高速發(fā)展讓能源問題日益突出。雖然我國能源總儲量不低，但由于我國人口眾多，所以人均儲量少，單位產(chǎn)值的能耗是發(fā)達(dá)國家的3-10倍。能源問題已成為制約我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題。從環(huán)境和自然資源角度出發(fā)，能源問題也是我國長期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中一個關(guān)鍵因素。此外，能源問題不僅關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境生態(tài)，在特定情況下還會對社會穩(wěn)定有很大影響。鑒于能源問題的重要性，我國在綠色照明工程新聞發(fā)布，綠色照明工程未來五年間將在公用設(shè)施、賓館、商廈、居民住所等全國建筑物中推廣1.5億只節(jié)能燈，節(jié)電290億度電。上海、河北等一些地方采取政府對節(jié)能燈大宗采購每只補貼3至4元的方式進(jìn)行推廣。從普通白熾燈到高效節(jié)能燈，使我國的電光源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步向節(jié)電型轉(zhuǎn)變，熒光燈與普通白熾燈的比例由1995年的1:6.25前的1:1.5。
[0006]目前，我國照明用電約占社會總用電量的12%，采用高效照明產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低效照明產(chǎn)品可節(jié)電60%到80%。如今，北京正在大力推行綠色照明工程，己推出上百萬只綠色照明光源和部分節(jié)能電器，據(jù)測算年節(jié)約用電可達(dá)3442萬千瓦時，節(jié)約電費2519.7萬元。政府己經(jīng)在商廈、學(xué)校、醫(yī)院等更換了 24萬只節(jié)能燈具。在奧運工程的建設(shè)上，也大量運用節(jié)能技術(shù)，北京的奧運廠館“水立方”，通過采用大量的節(jié)能燈具，裝備新技術(shù)，通過增強透光性白天可節(jié)約照明能耗50%。
[0007]面臨如此緊迫的能源問題，我們應(yīng)該把著眼點放在“高效加強環(huán)境保”利用“清潔”能源。由此可見，節(jié)能照明用電，對節(jié)能具有重要的意義。目前國內(nèi)各類院校中，由于同學(xué)們的自覺節(jié)能意識薄弱，在光線足夠強時也開燈，護(hù)潔課上完離開教室后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在；而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，教室的燈光控制由管理人員手工代替，教室極多，管理人員忙不過來，這樣就造成不必要的電能浪費和經(jīng)濟(jì)損失。就我校為例，初步統(tǒng)計大小教室大約安裝了共有5400盞燈，以每天僅亮燈8小時來計算，一年中扣除假期后，教室燈的耗電量約為52.25萬度，學(xué)校在教室用電的經(jīng)費上就得支出約為30.46萬元人民幣。而以每天浪費2小時用電來計算，一年大約要浪費13.06萬度的電量，占教室照明用電經(jīng)費的四分之一。我省各類大中專院校及其中小學(xué)總共有600百多所，若都象我校一樣每年浪費13.06萬度電的話，我省就會浪費近7900萬度的電。導(dǎo)致電能的極大浪費。再者，每所院校不斷的擴(kuò)招，教室不斷的擴(kuò)建，若再沒有改進(jìn)教室的用電管理設(shè)備，那么用電負(fù)荷可想而知，浪費的電能就更驚人了。
[0008]基于以上種種原因，提高教室用電效率就成為學(xué)校節(jié)能的重要且主要的措施之一，因此節(jié)能技術(shù)的重要手段之一就是教室燈關(guān)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計無疑就成為其中一項重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，開發(fā)一種教室燈光監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率；實現(xiàn)自動、手動燈光控制相兼容，以降低成本，最終達(dá)到可靠性、實用性、推廣性較好的目標(biāo)。本發(fā)明研究教室燈光的各種控制方案解決如下關(guān)鍵問題:
[0010](I)照明回路的控制回路與控制器本身的節(jié)能問題；
[0011](2)傳感器與教室燈配合安裝的問題；
[0012](3)環(huán)境光參數(shù)輸入采集問題；
[0013](4)人存在傳感器參數(shù)輸入采集問題；
[0014](5)開、關(guān)燈的自動與手動兼容措施。
[0015]為解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種教室燈光監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方案是，該系統(tǒng)包括的硬件以單片機主控模塊為核心模塊，及其它外圍硬件:ISP下載線模塊、系統(tǒng)供電模塊、硬件時鐘模塊、看門狗模塊、燈光驅(qū)動模塊、數(shù)碼管驅(qū)動顯示模塊、環(huán)境光模塊、EEPROM存儲模塊、人體存在傳感器模塊和超時報警模塊。
[0016]進(jìn)一步的，所述單片機采用Atmel公司的AT89C52作為主控芯片，是一種8位CMOS工藝處理器，具有8K在線可編程Flash存儲器，片內(nèi)的Flash可多次編程；片內(nèi)有128字節(jié)的 RAM 和 4KB 的 EEPROM。
[0017]進(jìn)一步的，所述環(huán)境光模塊選用靈敏度較高的光敏三極管。
[0018]進(jìn)一步的，所述人體存在傳感器模塊采用熱釋電紅外傳感器。
[0019]進(jìn)一步的，所述硬件時鐘模塊采用美國DALLAS公司推出的具有充電能力的低功耗1*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器的實時時鐘芯片DS1302。
[0020]進(jìn)一步的，所述看門狗模塊采用美國Xicor公司生產(chǎn)的芯片X5045。
[0021]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括系統(tǒng)軟件模塊；該系統(tǒng)軟件模塊主要由系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、時鐘模塊、顯示驅(qū)動模塊及系統(tǒng)鍵功能和存儲模塊組成。
[0022]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊分為監(jiān)控主程序和命令處理子程序；監(jiān)控主程序的基本任務(wù)是調(diào)用子程序，一個主程序可以調(diào)用多個子程序，對于系列單片機，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個無限循環(huán)的過程，即是一個反復(fù)調(diào)用子程序的過程；子程序主要分為中斷子程序和功能子程序，它們之間可以互相嵌套和調(diào)用，即中斷子程序可以調(diào)用功能子程序。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)原理主要在于:以自然光強度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)，可以實現(xiàn)自動與手動控制相兼容。在自然環(huán)境光較強光線足夠時，無論人是否存在，都不開燈；在自然環(huán)境光較弱時，有人存在且超過一定時間，控制器自動打開電燈，直到人離開后再延時一定時間后關(guān)燈。同時，還要按作息時間來控制，夜晚超過12點，若還有人存在，則關(guān)閉自動控制器的運行，改用機械開關(guān)來手動控制，以解決因特殊情況下，自動控制器的不人性化運行。
[0024]本發(fā)明的系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達(dá)到控制器自動與手動相結(jié)合的教室照明智能控制。
[0025]該系統(tǒng)以AT89C52單片機作為控制裝置的智能部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測環(huán)境光的強度；根據(jù)教室合理開燈的條件，系統(tǒng)通過對人體的存在信號和環(huán)境光信號的識別和智能判斷，完成對教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費。系統(tǒng)還具有多種報警功能；同時還采用了軟/硬件的“看門狗”技術(shù)等抗干擾措施。單片機軟件采用匯編語言編制，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計、條理清晰、通用性好，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。
[0026]該教室燈光系統(tǒng)的控制是以AT89C52單片機主控單元為核心，通過相關(guān)電路的驅(qū)動，完成對系統(tǒng)設(shè)備(電燈)的控制，采用一個二極管閃爍顯示整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了對教室燈光的自動開燈、關(guān)燈控制。系統(tǒng)設(shè)計在實現(xiàn)智能化控制的同時，還設(shè)置了手動，這樣在系統(tǒng)智能控制偶爾出現(xiàn)故障時，可采用手動操縱，不至于影響教室燈光的正常應(yīng)用。系統(tǒng)控制單元的硬件電路中多采用簡易芯片(ULN2803，DS1302, X5045等)，簡化了電路設(shè)計，同時節(jié)省了單片機I/O 口資源，為系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展留下了空間。系統(tǒng)功能的實現(xiàn)通過采用多任務(wù)模塊編寫，省去了一些不必要的延時程序，提高了系統(tǒng)的運行效率。系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計，經(jīng)實驗初步證實了系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，提高了電能資源的利用率。
[0027]由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的教室燈光監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，其具有以下優(yōu)勢和有益的效果:
[0028]1.本發(fā)明的系統(tǒng)具有體積小，控制方便，可靠性高，專用性強，性價比合理等優(yōu)點，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的；
[0029]2.本發(fā)明的系統(tǒng)能用于現(xiàn)有教室照明系統(tǒng)的改造，不需要對原有設(shè)備電路進(jìn)行大的改動，以降低成本實現(xiàn)了教室燈光的智能控制。
[0030]3.本發(fā)明的系統(tǒng)以環(huán)境光、人體存在狀況等外界環(huán)境為控制器的輸入?yún)?shù)，比單純的人員管理教室燈光更合理，更有效的降低教室燈