教室照明節(jié)能控制裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種教室照明節(jié)能控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高校的教室照明用電量巨大，但是缺乏相應(yīng)的照明管理系統(tǒng)，造成能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。比如，光線充足的白天卻也開著“長明燈”，而到了晚上偌大的教室空無一人或寥寥數(shù)人卻也“燈光通明”。這種現(xiàn)象造成學(xué)校電能浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。
[0003]實(shí)現(xiàn)教室照明的節(jié)能控制，最首要的問題是要能完成對室內(nèi)光照的檢測和教室人數(shù)的統(tǒng)計(jì)。對于光強(qiáng)度檢測，根據(jù)國家最新頒布的《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB 50034-2004》，規(guī)定教室、閱覽室等大面積公共照明場所內(nèi)照度值不得低于3001x，可采用精度比較高的光頻轉(zhuǎn)換器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光敏器件對光照度進(jìn)行量化測量。對于人體信號檢測的現(xiàn)行方案主要有以下兩種:一種是將教室作為一個(gè)整體，通過安裝在教室門口的紅外熱釋電傳感器統(tǒng)計(jì)進(jìn)入教室的人數(shù)，若教室光強(qiáng)不足，就根據(jù)進(jìn)入教室內(nèi)的人數(shù)打開相應(yīng)數(shù)量的燈。這種方案成本低，設(shè)計(jì)方便，但檢測精度低，當(dāng)教室門口出現(xiàn)人群擁擠或人流不斷的情況時(shí)就難以正常計(jì)數(shù)，導(dǎo)致節(jié)能效果差。第二種方案是將教室分為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)安裝一個(gè)熱釋電探測器，探測區(qū)域內(nèi)人數(shù)信息，根據(jù)探測到的人體信息結(jié)合區(qū)域內(nèi)光強(qiáng)信號決定是否打開該區(qū)域的燈，這種方案雖然比第一種方案有所改善，但仍然存在一個(gè)最大的問題:熱釋電傳感器僅能檢測人體是否存在，而無法定量統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)人數(shù)信息，這樣就會導(dǎo)致教室人數(shù)分散時(shí)打開過多的燈，引起了不必要的浪費(fèi)。且熱釋電傳感器本身會受到溫度、光源的干擾，尤其是環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈，導(dǎo)致控制出現(xiàn)混亂，無法達(dá)到理想的節(jié)能控制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能環(huán)保的教室照明節(jié)能控制裝置。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種教室照明節(jié)能控制裝置，包括機(jī)殼、刷卡區(qū)域、光強(qiáng)檢測芯片、顯示區(qū)域和按鍵區(qū)域，所述按鍵區(qū)域位于機(jī)殼上表面下部，所述按鍵區(qū)域上部為顯示區(qū)域，所述顯示區(qū)域上部為刷卡區(qū)域，所述刷卡區(qū)域一側(cè)為光強(qiáng)檢測芯片；
[0007]在所述機(jī)殼內(nèi)部內(nèi)置有單片機(jī)，以及與單片機(jī)連接的RFID射頻識別模塊、時(shí)鐘模塊、光強(qiáng)檢測模塊、按鍵模塊電路、顯示模塊電路和繼電器驅(qū)動電路，所述光強(qiáng)檢測模塊接光強(qiáng)檢測芯片，所述按鍵模塊電路接按鍵區(qū)域，所述顯示模塊電路接顯示區(qū)域，所述繼電器驅(qū)動電路接照明負(fù)載。
[0008]上述控制裝置的控制方法為:利用RFID射頻識別模塊統(tǒng)計(jì)教室人數(shù)，光強(qiáng)檢測模塊實(shí)時(shí)檢測教室光照度，若光照度大于3001x，且教室尚無燈開啟，無論學(xué)生是否刷卡，照明燈均不被打開；若光照度小于3001x，且此時(shí)有人刷卡，打開教室的第一組照明燈，再有人進(jìn)入教室刷卡，且進(jìn)入人數(shù)超過設(shè)定的人數(shù)閾值時(shí)，打開教室第二組燈，以此類推，直到打開教室所有燈為止，若光照度大于3001x+照明燈產(chǎn)生的光照度則關(guān)閉教室的燈；本發(fā)明還具有記憶、存儲、定時(shí)和防重復(fù)刷卡功能。
[0009]為防止學(xué)生故意重復(fù)刷卡累計(jì)教室人數(shù)，本發(fā)明將采集到的IC卡的ID號存儲起來，每采集一個(gè)ID號就和存儲器里的ID進(jìn)行比較，不同則累計(jì)人數(shù)，并將新的ID號放到儲存器里，相同則不做任何處理。
[0010]為防止人走燈還亮的現(xiàn)象，本發(fā)明采取了定時(shí)的方法，每存儲一個(gè)ID號的時(shí)候連同這個(gè)IC卡的刷卡時(shí)間也記錄下來，當(dāng)超過一定時(shí)間后，比如一個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)自動將這個(gè)ID號從存儲器釋放，并將教室人數(shù)減1，控制器根據(jù)當(dāng)前教室人數(shù)從新確定亮燈個(gè)數(shù)。若要取電，需重新刷卡。若所有IC卡刷卡時(shí)間都超過設(shè)定的時(shí)間閾值時(shí)，教室燈全滅。時(shí)間閾值可通過4X3的鍵盤靈活設(shè)置，精確到分鐘。
[0011]此設(shè)置功能設(shè)有密碼保護(hù)，密碼輸入正確后方可進(jìn)行設(shè)置。LCD液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前教室人數(shù)和時(shí)間。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用RFID射頻識別模塊統(tǒng)計(jì)教室人數(shù)，高精度的光強(qiáng)測量集成芯片TSL230對教室光照度進(jìn)行檢測，若教室光線充足，學(xué)生無論是否刷卡，照明燈均不打開；若是光線比較暗的白天或是晚自習(xí)，學(xué)生通過隨身攜帶的校園卡刷卡取電，控制器根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的刷卡人數(shù)確定教室亮燈個(gè)數(shù)。結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)、達(dá)到了按需供電的目的，為高校節(jié)約了電能，利于在高校推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)原理框圖；
[0015]圖3為本發(fā)明電路原理圖；
[0016]圖4為本發(fā)明單片機(jī)最小系統(tǒng)圖；
[0017]圖5為本發(fā)明光強(qiáng)檢測模塊電路圖；
[0018]圖6為本發(fā)明RFID射頻識別模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊和按鍵模塊原理圖；
[0019]圖7為本發(fā)明繼電器驅(qū)動模塊電路；
[0020]圖8為本發(fā)明系統(tǒng)主程序算法控制圖；
[0021]圖9為本發(fā)明串口中斷子程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0023]參見圖1-9，一種教室照明節(jié)能控制裝置，包括機(jī)殼1、刷卡區(qū)域2、光強(qiáng)檢測芯片3、顯示區(qū)域4和按鍵區(qū)域5，按鍵區(qū)域5位于機(jī)殼I上表面下部，按鍵區(qū)域5上部為顯示區(qū)域4，顯示區(qū)域4上部為刷卡區(qū)域2，刷卡區(qū)域2 —側(cè)為光強(qiáng)檢測芯片3 ;
[0024]在機(jī)殼I內(nèi)部內(nèi)置有單片機(jī)，以及與單片機(jī)連接的RFID射頻識別模塊、時(shí)鐘模塊、光強(qiáng)檢測模塊、按鍵模塊電路、顯示模塊電路和繼電器驅(qū)動電路，所述光強(qiáng)檢測模塊接光強(qiáng)檢測芯片，按鍵模塊電路接按鍵區(qū)域，顯示模塊電路接顯示區(qū)域，繼電器驅(qū)動電路接照明負(fù)載；
[0025]工作方法:利用RFID射頻識別模塊統(tǒng)計(jì)教室人數(shù)，光強(qiáng)檢測模塊實(shí)時(shí)檢測教室光照度，若光照度大于3001x，且教室尚無燈開啟，無論學(xué)生是否刷卡，照明燈均不被打開；若光照度小于3001x，且此時(shí)有人刷卡，打開教室的第一組照明燈，再有人進(jìn)入教室刷卡，且進(jìn)入人數(shù)超過設(shè)定的人數(shù)閾值時(shí)，打開教室第二組燈，以此類推，直到打開教室所有燈為止。若光照度大于3001x+照明燈產(chǎn)生的光照度則關(guān)閉教室的燈。本發(fā)明還具有記憶、存儲、定時(shí)和防重復(fù)刷卡功能。
[0026]為防止學(xué)生故意重復(fù)刷卡累計(jì)教室人數(shù)，本發(fā)明將采集到的IC卡的ID號存儲起來，每采集一個(gè)ID號就和存儲器里的ID進(jìn)行比較，不同則累計(jì)人數(shù)，并將新的ID號放到儲存器里，相同則不做任何處理。
[0027]為防止人走燈還亮的現(xiàn)象，本發(fā)明采取了定時(shí)的方法，每存儲一個(gè)ID號的時(shí)候連同這個(gè)IC卡的刷卡時(shí)間也記錄下來，當(dāng)超過一定時(shí)間后，比如一個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)自動將這個(gè)ID號從存儲器釋放，并將教室人數(shù)減1，控制器根據(jù)當(dāng)前教室人數(shù)從新確定亮燈個(gè)數(shù)。若要取電，需重新刷卡。若所有IC卡刷卡時(shí)間都超過設(shè)定的時(shí)間閾值時(shí)，教室燈全滅。時(shí)間閾值可通過4X3的鍵盤靈活設(shè)置，精確到分鐘。
[0028]此設(shè)置功能設(shè)有密碼保護(hù)，密碼輸入正確后方可進(jìn)行設(shè)置。LCD液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前教室人數(shù)和時(shí)間。
[0029]原理圖中光頻轉(zhuǎn)換芯片TSL230的輸出引腳OUT接入斯密特觸發(fā)器74HC14的一個(gè)輸入引腳Al，74HC14的輸出引腳Yl接入單片機(jī)C8051F020 —個(gè)定時(shí)器引腳Pl.0。
[0030]RFID射頻識別模塊串口 TXD、RXD分別于單片機(jī)的RXD、TXD相接。時(shí)鐘芯片DS1302的SCLK、I/0和RST引腳分別與單片機(jī)的P0.2,P0.3和P0.4相連。4*3鍵盤的行引腳與單片機(jī)的P7.0、P7.1、P7.2和P7.3引腳連接，列引腳與單片機(jī)的P7.4、P7.5和P7.6連接。
[0031]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種教室照明節(jié)能控制裝置，其特征在于:包括機(jī)殼、刷卡區(qū)域、光強(qiáng)檢測芯片、顯示區(qū)域和按鍵區(qū)域，所述按鍵區(qū)域位于機(jī)殼上表面下部，所述按鍵區(qū)域上部為顯示區(qū)域，所述顯示區(qū)域上部為刷卡區(qū)域，所述刷卡區(qū)域一側(cè)為光強(qiáng)檢測芯片； 在所述機(jī)殼內(nèi)部內(nèi)置有單片機(jī)，以及與單片機(jī)連接的RFID射頻識別模塊、時(shí)鐘模塊、光強(qiáng)檢測模塊、按鍵模塊電路、顯示模塊電路和繼電器驅(qū)動電路，所述光強(qiáng)檢測模塊接光強(qiáng)檢測芯片，所述按鍵模塊電路接按鍵區(qū)域，所述顯示模塊電路接顯示區(qū)域，所述繼電器驅(qū)動電路接照明負(fù)載。
2.—種權(quán)利要求1所述控制裝置的控制方法，其特征在于:利用RFID射頻識別模塊統(tǒng)計(jì)教室人數(shù)，光強(qiáng)檢測模塊實(shí)時(shí)檢測教室光照度，若光照度大于3001x，且教室尚無燈開啟，無論學(xué)生是否刷卡，照明燈均不被打開；若光照度小于3001x，且此時(shí)有人刷卡，打開教室的第一組照明燈，再有人進(jìn)入教室刷卡，且進(jìn)入人數(shù)超過設(shè)定的人數(shù)閾值時(shí)，打開教室第二組燈，以此類推，直到打開教室所有燈為止，若光照度大于3001x+照明燈產(chǎn)生的光照度則關(guān)閉教室的燈；顯不_旲塊實(shí)時(shí)顯不當(dāng)如教室人數(shù)和時(shí)間； 為防止學(xué)生故意重復(fù)刷卡累計(jì)教室人數(shù)，單片機(jī)將采集到的IC卡的ID號存儲起來，每采集一個(gè)ID號就和存儲器里的ID進(jìn)行比較，不同則累計(jì)人數(shù)，并將新的ID號放到儲存器里，相同則不做任何處理； 為防止人走燈還亮的現(xiàn)象，采取每存儲一個(gè)ID號的時(shí)候連同這個(gè)IC卡的刷卡時(shí)間也記錄下來，當(dāng)超過一定時(shí)間后，系統(tǒng)自動將這個(gè)ID號從存儲器釋放，并將教室人數(shù)減1，控制器根據(jù)當(dāng)前教室人數(shù)從新確定亮燈個(gè)數(shù)，若要取電，需重新刷卡；若所有IC卡刷卡時(shí)間都超過設(shè)定的時(shí)間閾值時(shí)，教室燈全滅。
【專利摘要】一種教室照明節(jié)能控制裝置，包括機(jī)殼、刷卡區(qū)域、光強(qiáng)檢測芯片、顯示區(qū)域和按鍵區(qū)域，所述按鍵區(qū)域位于機(jī)殼上表面下部，所述按鍵區(qū)域上部為顯示區(qū)域，所述顯示區(qū)域上部為刷卡區(qū)域，所述刷卡區(qū)域一側(cè)為光強(qiáng)檢測芯片；本發(fā)明利用RFID射頻識別模塊統(tǒng)計(jì)教室人數(shù)，高精度的光強(qiáng)測量集成芯片TSL230對教室光照度進(jìn)行檢測，若教室光線充足，學(xué)生無論是否刷卡，照明燈均不打開；若是光線比較暗的白天或是晚自習(xí)，學(xué)生通過隨身攜帶的校園卡刷卡取電，控制器根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的刷卡人數(shù)確定教室亮燈個(gè)數(shù)。結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)、達(dá)到了按需供電的目的，為高校節(jié)約了電能，利于在高校推廣應(yīng)用。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104837242
【申請?zhí)枴緾N201510176421
【發(fā)明人】王憲菊, 韋永梅, 朱義強(qiáng), 魏磊
【申請人】阜陽師范學(xué)院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月14日