教室智能節(jié)能防盜控制系統(tǒng)課程設計

1、教室節(jié)能防盜控制系統(tǒng),-,背景,隨著經濟社會的發(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。 由于缺乏對應的高效調配管理自動化系統(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

2、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)域的照明設計規(guī)范可知，教室照明功率密度通常按照10W/m2 進行設，也就是說如果一個標準教室按照96m2 進行設計，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160kw h，整個學校共有210 間教室進行計算，如果采用相關先進控制技術手段將其照明系統(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

3、行節(jié)能技術升級改造，其所獲得的經濟效益十分可觀，是學校教室建筑節(jié)能降耗研究的一個重要內容。,系統(tǒng)功能設計,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。別的模塊相應自動關閉，不但減少了能耗，也延長了設備的試用壽命。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，保證教室財產安全。,2、上課模式： 上課模式的啟動由導入的教室課程表決定。課程表有課的時候，啟動上課模式

4、，上課模式啟動時，只有光照度檢測模塊啟動，當光強低于設定值后，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，并根據檢測結果對電燈實施控制，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，將光強大小轉換為電壓大小，經過一電壓比較器交給單片機I/O 口，經過計算，輸出相應的結果。 教室里平行于窗口的方向有幾列電燈就設置幾個光照傳感器，每個控制一整列，由于靠近窗口的光線好，

5、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10m 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10m 左右的紅外線而進行工作的。主要原理是:人體發(fā)射的10m 左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上,感應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,經后續(xù)電路檢測處理后就能產生探測信號。在熱釋電紅外探測器中有兩個關鍵性的元件:一個是熱釋電紅外傳感器( PIR) , 它能將波長為812m 之間的紅外

6、信號變化轉變?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，帶動紅外感應部分做微小的左右或圓周運動，移動位置，使感應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。此紅外熱釋感應器可應用于人體感應控制方面，并實現紅外防盜和紅外控制一體化，擴大了人體紅外熱釋感應器的應用范圍。,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，結合簡單的控制引腳既可實現報警輸出。 日光燈驅動可用一般繼電器，單片機I/O控制繼電器通斷，進而控制日光燈的開關。,4 軟件設計,程序采用C語言設 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，可根據實際應