CN110879555B - 教室照明智能控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明适用于照明控制技术领域，提供了一种教室照明智能控制***，该***包括：检测模块和控制模块，检测模块检测用户进入教室、用户离开教室、教室内的用户与检测模块的距离、教室的光照强度和教室中每个座位的桌面照度；控制模块根据检测模块检测结果判断教室中用户的总人数和用户的位置分布，并根据教室内用户的总人数、教室内用户的位置分布、教室的光照强度和教室内每个座位的桌面照度，对教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制。能够提高教室照明***的智能化程度，一方面能够节约能源，另一方面能够将光照调整到符合国家标准的最适宜室内环境的强度，达到保护使用者眼睛的效果。

Description

教室照明智能控制***
技术领域
本发明属于照明控制技术领域，尤其涉及一种教室照明智能控制***。
背景技术
随着国家对人才的日益重视，各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，使得教室照明成为校园建设中非常重要的部分。
在复杂的教室环境中，照明控制首先要考虑正常环境下的室内光照调节。实际教室的使用中，经常存在室内光照足够时，灯具不能够合理及时关灭的现象，同时还存在着使用人员离开教室后灯具未能及时关灭的现象，同时，室内人员的分布对照明***也有极大的影响，人员的区域性的集中分布或者是个体性的分散分布，造成教室的灯具全开或灯具常开，这些现象都会造成极大的资源浪费，不符合节能环保的需求。
另一方面，还存在教室中自然光照度难以满足使用者的需求时，灯具不能及时打开的现象，对使用者的眼睛造成很大的伤害，以及，在复杂的教室环境下，教学进行的过程中经常需要人工调节照明强度，严重浪费了教学时间。
因此，现有的教室照明***智能化程度较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种教室照明控制***，能够提高教室照明***的智能化程度，一方面能够节约能源，另一方面能够将光照调整到符合国家标准的最适宜室内环境的强度，达到保护使用者眼睛的效果。
本发明实施例提供了一种教室照明智能控制***，包括：检测模块和控制模块；
所述检测模块，用于检测用户进入教室、用户离开所述教室、教室内的用户与检测模块的距离、教室的光照强度和教室中每个座位的桌面照度；
所述控制模块，用于根据所述检测模块检测到的用户进入教室和用户离开所述教室的检测结果判断所述教室中用户的总人数，根据教室内的用户与检测模块的距离、预设教室座位图和所述检测模块与所述预设座位图中每个座位的位置关系，判断所述教室内用户的位置分布；
所述控制模块还用于，根据所述教室内用户的总人数、所述教室内用户的位置分布、所述教室的光照强度和所述教室内每个座位的桌面照度，对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制，其中，所述工作状态包括打开状态和关闭状态。
本发明与现有技术相比存在的有益效果是：本发明通过检测模块检测用户进入教室、用户离开所述教室、教室内的用户与检测模块的距离、教室的光照强度和教室中每个座位的桌面照度；通过控制模块，根据所述检测模块检测到的用户进入教室和用户离开所述教室的检测结果判断所述教室中用户的总人数，根据教室内的用户与检测模块的距离、预设教室座位图和所述检测模块与所述预设座位图中每个座位的位置关系，判断所述教室内用户的位置分布；控制模块还根据所述教室内用户的总人数、所述教室内用户的位置分布、所述教室的光照强度和所述教室内每个座位的桌面照度，对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制，其中，所述工作状态包括打开状态和关闭状态。通过本发明能够提高教室照明***的智能化程度，一方面能够节约能源，另一方面能够将光照调整到符合国家标准的最适宜室内环境的强度，达到保护使用者眼睛的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种教室照明智能控制***结构图；
图2是本发明实施例提供的另一种教室照明智能控制***结构图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种教室照明智能控制***的结构，参见图2，其示出了本发明实施例提供的另一种教室照明智能控制***的结构，请一并参考图1和图2，该***包括：检测模块11和控制模块12；
所述检测模块11，用于检测用户进入教室、用户离开所述教室、教室内的用户与检测模块11的距离、教室的光照强度和教室中每个座位的桌面照度；
所述控制模块12，用于根据所述检测模块11检测到的用户进入教室和用户离开所述教室的检测结果判断所述教室中用户的总人数，根据教室内的用户与检测模块11的距离、预设教室座位图和所述检测模块11与所述预设座位图中每个座位的位置关系，判断所述教室内用户的位置分布；
所述控制模块12还用于，根据所述教室内用户的总人数、所述教室内用户的位置分布、所述教室的光照强度和所述教室内每个座位的桌面照度，对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制，其中，所述工作状态包括打开状态和关闭状态。
可选的，控制模块的核心器件为单片机，可选的，选择低功耗，高性能CMOS8位单片机，它具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器(RAM)，32个外部双向输入/输出(I/O)口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。
其主要特性：8031CPU与MCS-51兼容；4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)；全静态工作：0Hz--24KHz；三级程序存储器保密锁定；128*8位内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；6个中断源。
可选的，所述检测模块11包括两组红外传感器，其中第一组红外传感器安装在所述教室的门的内侧，第二组红外传感器安装在所述教室的门的外侧，所述检测模块11用于：
若在预设时间内第二组红外传感器先于第一组红外传感器接收到一个障碍物反射的红外光，所述检测模块11判断有一个用户进入所述教室；
若在预设时间内第一组红外传感器先于第二组红外传感器接收到一个障碍物反射的红外光，所述检测模块11判断有一个用户离开所述教室。
具体的，使用红外传感器的作用是通过其内部接收端接收由障碍物反射或发射回来的红外光，来判断是否有障碍物，有障碍物时，红外传感器内的检测电路输出高电平，否则，检测电路输出低电平。这里使用两组红外传感器，分别安装在教室门内外两侧，用来计数当前教室内的学生人数。当人体进入传感器感测区域时，传感器接收到频率为0.1～8Hz的人体红外信号，红外传感器即输出微弱的交流信号，经放大后可由单片机进行处理，单片机依据两组红外传感器接收有用户反射回来的红外光并根据对其接收的先后顺序来判断是否有进入/出去的人，进而实现对教室用户人数的记数。
可选的，所述检测模块11包括多个超声波传感器，所述检测模块11用于：
针对所述多个超声波传感器中的选定超声波传感器，所述选定超声波传感器获取检测范围内每个用户与所述选定超声波传感器的距离；
所述控制模块12用于：根据所述多个超声波传感器的检测结果，和预设的教室座位图，以及所述多个超声波传感器在所述教室座位图中的位置关系，确定教室内用户的位置分布。
可选的，建立教室对应的三维立体图，并在该三维立体图中标示教室中每个座位的具***置和每个超声波传感器的具***置。其中，需要保证教室内超声波传感器的感应范围能够覆盖所有座位。当至少一个超声波传感器检测到一个用户时，控制模块12根据该至少一个超声波传感器的检测结果，判断该用户在教室座位图中的位置，采用同样的方法，控制模块12获取教室内每个用户在教室座位图中的位置，从而获取教室内用户的位置分布。
可选的，所述检测模块11还包括多个光照传感器，所述检测模块11用于：
通过所述多个光照传感器获取所述教室的光照强度和所述教室中每个座位的桌面照度。
光照强度采集主要是通过光敏电阻构成光照传感器，利用光照传感器采集教室内的光照强度，包括自然光和教室内灯光，并将光信号变成电信号，并通过ADC0809将模拟信号转化成数字信号和单片机实现通信。
可选的，在本发明实施例中，红外传感器、超声波传感器和光照传感器将检测到的非电量转化成各自对应的电量，进而传送给单片机进行处理。单片机可实现对各个传感器的定时采集并根据采集到的结果与预设值进行比较，从而进行控制决策。
可选的，基于上述检测结果，控制模块12用于：
判断若所述教室内用户的总人数为0，则控制所述教室内所有的灯具处于关闭状态；
判断若所述教室内用户的总人数不为0，则判断所述教室内的光照强度；
若所述教室的光照强度低于第一预设值，则控制所述教室内所有的灯具处于打开状态；
若所述教室内的光照强度处于第一预设光照强度范围内，则根据所述教室中用户的总人数，控制预设数量的灯具处于打开状态；
若所述教室内的光照强度高于第二预设值，则控制所述教室内所有的灯具处于关闭状态。
进一步的，所述教室内的灯具的光源为全光谱发光二极管LED光源，所述控制模块用于：
根据所述检测单元11检测到的教室的光照强度，控制所述教室内灯具的光照强度，以使得所述教室内的光照强度处于第二预设光照强度范围内。
控制模块12通过智能控制全光谱LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源，自适应外界环境光亮度，模拟自然光环境，减少蓝光危害和频闪，并在比如烈日中午或者阴天等会调节到最适于用户的状态，即将教室的光照强度调整到第二预设光照强度范围内。
可选的，所述控制模块12用于：
若所述教室内的总人数低于第一预设人数，则根据所述教室内用户的位置分布，控制所述教室内的用户所在位置所对应的灯具处于打开状态，其中，所述控制模块中预设置有教室内的座位与所述座位所对应的灯具的映射关系。
可选的，所述控制模块12用于：
若所述教室内的总人数低于第二预设人数，则根据所述教室内用户的位置分布，控制所述教室内的用户所在位置所对应的一排灯具处于打开状态，其中，所述控制模块中预设置有教室内的座位与所述座位所对应的一排灯具的映射关系。
可选的，结合图2，该***还包括：人机交互模块13；
所述人机交互模块13，用于接收用户的指令，并将所述用户的指令发送至所述控制模块，以使得所述控制模块根据所述用户的指令对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制。
可选的，人机交互模块包括按键和显示屏。人机交互部件可以实现在教室内对教室检测单元和控制单元进行手动操作控制，并通过显示屏观察到当前教室用电设备开关状态。可选的，显示屏可采用字符型液晶显示模块，它是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
可选的，结合图2，该***还包括：移动控制终端14；
所述移动控制终端14，用于接收用户的指令，并将所述用户的指令发送至所述控制模块，以使得所述控制模块根据所述用户的指令对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制。
可选的，所述移动控制终端14可以为手机、电脑、平板电脑等移动终端，在本发明实施例中，不对移动终端的形式进行限定。在移动终端上安装本***所对应的软件，可通过该软件在移动终端上进行快速操作，切换到预设的照明场景，并可在教室内配置无源触控面板，方便使用者根据需要切换教室内的照明场景。
可选的，所述多个光照传感器包括安装在所述教室外部预设位置的光照传感器，用于检测所述教室外部的光照强度；
所述控制模块还用于，判断所述教室外部的光照强度是否超过预设光照强度的阈值，若所述教室外部的光照强度超过预设光照强度的阈值，所述控制模块控制所述教室内的窗帘处于关闭状态。
控制模块通过安装在教室外部预设位置的光照传感器感知外部太阳光照强度时，当外部太阳光照强度过大时，照射到教室内的阳光会对教室内的用户造成干扰，此时控制模块及时关闭窗帘避免太阳光对用户的干扰，确保教室内光舒适与健康。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种教室照明智能控制***，其特征在于，包括：检测模块和控制模块；
所述检测模块，用于检测用户进入教室、用户离开所述教室、教室内的用户与检测模块的距离、教室的光照强度和教室中每个座位的桌面照度；
所述控制模块，用于根据所述检测模块检测到的用户进入教室和用户离开所述教室的检测结果判断所述教室中用户的总人数，根据教室内的用户与检测模块的距离、预设教室座位图和所述检测模块与所述预设教室 座位图中每个座位的位置关系，判断所述教室内用户的位置分布；
所述根据教室内的用户与检测模块的距离、预设教室座位图和所述检测模块与所述预设教室 座位图中每个座位的位置关系，判断所述教室内用户的位置分布具体为：建立教室对应的三维立体图，并在该三维立体图中标示教室中每个座位的具***置和每个超声波传感器的具***置，其中，需要保证教室内超声波传感器的感应范围能够覆盖所有座位，当至少一个超声波传感器检测到一个用户时，控制模块根据该至少一个超声波传感器的检测结果，判断该用户在教室座位图中的位置，采用同样的方法，控制模块获取教室内每个用户在教室座位图中的位置，从而获取教室内用户的位置分布；
所述控制模块还用于，根据所述教室内用户的总人数、所述教室内用户的位置分布、所述教室的光照强度和所述教室内每个座位的桌面照度，对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制，其中，所述工作状态包括打开状态和关闭状态；
所述检测模块还包括多个光照传感器，所述检测模块用于：
通过所述多个光照传感器获取所述教室的光照强度和所述教室中每个座位的桌面照度。
2.根据权利要求1所述的教室照明智能控制***，其特征在于，所述检测模块包括两组红外传感器，其中第一组红外传感器安装在所述教室的门的内侧，第二组红外传感器安装在所述教室的门的外侧，所述检测模块用于：
若在预设时间内第二组红外传感器先于第一组红外传感器接收到一个障碍物反射的红外光，所述检测模块判断有一个用户进入所述教室；
若在预设时间内第一组红外传感器先于第二组红外传感器接收到一个障碍物反射的红外光，所述检测模块判断有一个用户离开所述教室。
3.根据权利要求1所述的教室照明智能控制***，其特征在于，所述检测模块包括多个超声波传感器，所述检测模块用于：
针对所述多个超声波传感器中的选定超声波传感器，所述选定超声波传感器获取检测范围内每个用户与所述选定超声波传感器的距离；
所述控制模块用于：根据所述多个超声波传感器的检测结果，和预设的教室座位图，以及所述多个超声波传感器在所述教室座位图中的位置关系，确定教室内用户的位置分布。
4.根据权利要求1至3任一项所述的教室照明智能控制***，其特征在于，所述控制模块用于：
判断若所述教室内用户的总人数为0，则控制所述教室内所有的灯具处于关闭状态；
判断若所述教室内用户的总人数不为0，则判断所述教室内的光照强度；
若所述教室的光照强度低于第一预设值，则控制所述教室内所有的灯具处于打开状态；
若所述教室内的光照强度处于第一预设光照强度范围内，则根据所述教室中用户的总人数，控制预设数量的灯具处于打开状态；
若所述教室内的光照强度高于第二预设值，则控制所述教室内所有的灯具处于关闭状态。
5.根据权利要求1至3任一项所述的教室照明智能控制***，其特征在于，所述教室内的灯具的光源为全光谱发光二极管LED光源，所述控制模块用于：
根据所述检测模块 检测到的教室的光照强度，控制所述教室内灯具的光照强度，以使得所述教室内的光照强度处于第二预设光照强度范围内。
6.根据权利要求1至3任一项所述的教室照明智能控制***，其特征在于，所述控制模块用于：
若所述教室内的总人数低于第一预设人数，则根据所述教室内用户的位置分布，控制所述教室内的用户所在位置所对应的灯具处于打开状态，其中，所述控制模块中预设置有教室内的座位与所述座位所对应的灯具的映射关系。
7.根据权利要求1至3任一项所述的教室照明智能控制***，其特征在于，所述控制模块用于：
若所述教室内的总人数低于第二预设人数，则根据所述教室内用户的位置分布，控制所述教室内的用户所在位置所对应的一排灯具处于打开状态，其中，所述控制模块中预设置有教室内的座位与所述座位所对应的一排灯具的映射关系。
8.根据权利要求1至3任一项所述的教室照明智能控制***，其特征在于，该***还包括：人机交互模块；
所述人机交互模块，用于接收用户的指令，并将所述用户的指令发送至所述控制模块，以使得所述控制模块根据所述用户的指令对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制。
9.根据权利要求1至3任一项所述的教室照明智能控制***，其特征在于，该***还包括：移动控制终端；
所述移动控制终端，用于接收用户的指令，并将所述用户的指令发送至所述控制模块，以使得所述控制模块根据所述用户的指令对所述教室内的灯具的亮度和工作状态进行控制。
10.根据权利要求1所述的教室照明智能控制***，其特征在于，所述多个光照传感器包括安装在所述教室外部预设位置的光照传感器，用于检测所述教室外部的光照强度；
所述控制模块还用于，判断所述教室外部的光照强度是否超过预设光照强度的阈值，若所述教室外部的光照强度超过预设光照强度的阈值，所述控制模块控制所述教室内的窗帘处于关闭状态。
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