教室智能節(jié)能防盜控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).ppt
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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(lài)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(mǎn)足學(xué)習(xí)要求時(shí),照明、風(fēng)扇等耗能電器依然處于額定運(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160kwh,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2.28105kwh,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)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,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,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10μm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10μm左右的紅外線而進(jìn)行工作的。主要原理是:人體發(fā)射的10μm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8~12μm之間的紅外信號(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)用需要做進(jìn)一步的擴(kuò)充。如加上無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)用上位機(jī)控制多個(gè)教室的信息采集,從而實(shí)現(xiàn)一幢教學(xué)樓的控制;再如可加上學(xué)生身份信息識(shí)別系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生上課,上自習(xí)的考勤;可加上視頻監(jiān)控,組成一個(gè)更大更完善的系統(tǒng)等。,,,謝謝,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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