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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高校教學(xué)樓節(jié)能照明控制系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 響應(yīng)國(guó)家綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)高校智能樓宇燈控系統(tǒng)的建立，有效的避免“長(zhǎng)明燈”、“人少燈全亮”等嚴(yán)重電能浪費(fèi)現(xiàn)象，節(jié)約高校照明成本并提高其管理水平。 獨(dú)創(chuàng)性地設(shè)計(jì)了人體精確定位方法，實(shí)施了相應(yīng)燈控策略。以無(wú)線單片機(jī)為核心，結(jié)合特殊紅外、光敏傳感器，通過(guò)建立ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)教室照明系統(tǒng)的無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控。
- 詳細(xì)介紹：
- 本高校教學(xué)樓節(jié)能照明控制系統(tǒng)以CC2430無(wú)線單片機(jī)為核心，采用熱釋電紅外傳感器和光敏傳感器分別檢測(cè)人體的存在和環(huán)境光強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)教室合理分區(qū)，根據(jù)教室開(kāi)燈條件，系統(tǒng)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)進(jìn)行智能判斷，并經(jīng)ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機(jī)，達(dá)到教室無(wú)人或光照充足時(shí)自動(dòng)關(guān)燈、有人來(lái)且光照不足時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈等的節(jié)能目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室照明系統(tǒng)的無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)避免了教室用電的大量浪費(fèi)，有效節(jié)省了學(xué)校電費(fèi)與管理費(fèi)用，響應(yīng)了國(guó)家的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。 本照明節(jié)能控制方案的獨(dú)創(chuàng)性在于，利用熱釋電紅外傳感器探測(cè)范圍的重疊來(lái)實(shí)現(xiàn)教室中人體的精確定位。為適應(yīng)教室區(qū)域控制的要求，采用給探頭添加外殼的方式，使熱釋電紅外傳感器圓錐形的探測(cè)區(qū)域變?yōu)榻凭匦?。此外，為解決熱釋電紅外傳感器對(duì)靜止人體不敏感的問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案采用目前已經(jīng)申請(qǐng)專利并市場(chǎng)化的準(zhǔn)靜態(tài)熱釋電紅外傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體細(xì)小動(dòng)作的探測(cè)，足夠滿足教室人體探測(cè)需要。在精確的人體定位基礎(chǔ)上，通過(guò)單片機(jī)的軟件編程管理，實(shí)現(xiàn)不同教室的適應(yīng)性調(diào)整，以及不同照明情境模式的合理控制。 本照明節(jié)能控制系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)已搭建功能擴(kuò)展性良好的平臺(tái)，只需添加相應(yīng)的傳感器或執(zhí)行器，即可將教學(xué)樓中空調(diào)、火警等設(shè)備聯(lián)動(dòng)起來(lái)，形成統(tǒng)一的整體，控制更靈活，可在其中一臺(tái)主機(jī)上就能監(jiān)控全部，增添學(xué)?，F(xiàn)代化、智能化和時(shí)代感。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 避免了“長(zhǎng)明燈”、“人少燈全亮”等嚴(yán)重電能浪費(fèi)現(xiàn)象，提高學(xué)校照明控制管理效率，響應(yīng)國(guó)家綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。 本系統(tǒng)以CC2430無(wú)線單片機(jī)為核心，采用熱釋電紅外傳感器和光敏傳感器分別檢測(cè)人體的存在和環(huán)境光強(qiáng)度，對(duì)教室合理分區(qū)，通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)進(jìn)行智能判斷，達(dá)到教室無(wú)人或光照充足時(shí)自動(dòng)關(guān)燈、有人來(lái)且光照不足時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈等的節(jié)能目的，并經(jīng)ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室照明系統(tǒng)的無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控。 采用準(zhǔn)靜態(tài)熱釋電紅外傳感器，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，對(duì)其封裝組合，使其探測(cè)區(qū)域變?yōu)榻凭匦?。利用熱釋電紅外傳感器探測(cè)區(qū)域的信號(hào)重疊，將教室分成若干個(gè)區(qū)域，當(dāng)人體進(jìn)入某個(gè)區(qū)域時(shí)，將得到的不同的人體存在信號(hào)按二進(jìn)制排布，便獲得人體在不同區(qū)域的編碼值，從而得出人體位置信息。為避免系統(tǒng)誤判光照度而關(guān)燈的現(xiàn)象發(fā)生，考慮到自然光與燈光發(fā)生的是非相干疊加，在控制中加入一個(gè)光照度上限X0，當(dāng)自然光與燈光疊加照度大于X0則關(guān)燈。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本照明節(jié)能控制方案的獨(dú)創(chuàng)性在于，利用熱釋電紅外傳感器探測(cè)范圍的重疊來(lái)實(shí)現(xiàn)教室中人體的精確定位。為適應(yīng)教室區(qū)域控制的要求，采用給探頭添加外殼的方式，使熱釋電紅外傳感器圓錐形的探測(cè)區(qū)域變?yōu)榻凭匦巍４送?，為解決熱釋電紅外傳感器對(duì)靜止人體不敏感的問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案采用目前已經(jīng)申請(qǐng)專利并市場(chǎng)化的準(zhǔn)靜態(tài)熱釋電紅外傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體細(xì)小動(dòng)作的探測(cè)。 系統(tǒng)有效避免了高校教室存在的“長(zhǎng)明燈”、“人少燈全亮”等嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到教室無(wú)人或光照充足時(shí)自動(dòng)關(guān)燈、有人來(lái)且光照不足時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈等的節(jié)能目的。系統(tǒng)采用上位機(jī)管理軟件將網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)所存儲(chǔ)的照明控制方案上傳到上位機(jī)，顯示出各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的照明狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室照明系統(tǒng)的無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控，簡(jiǎn)化管理。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 該作品曾于2011年4月初在東北大學(xué)秦皇島分校參加校審答辯，并予以作品實(shí)物功能展示。最后以?？萍糀類作品第4名得好成績(jī)，獲得校第六屆“東軟杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 該作品處于，中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 非專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 圖片展示，錄像展示，及實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)功能展示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本系統(tǒng)可有效杜絕“人少燈全亮”和“長(zhǎng)明燈”等浪費(fèi)電能現(xiàn)象，具有良好的節(jié)能效果，有效節(jié)省了學(xué)校電費(fèi)與管理費(fèi)用，響應(yīng)了國(guó)家的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。經(jīng)過(guò)對(duì)一棟教學(xué)樓連續(xù)30天的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，若使用本系統(tǒng)，節(jié)電效率可達(dá)到40%。據(jù)計(jì)算，本照明節(jié)能控制系統(tǒng)每棟樓平均投入成本費(fèi)約8萬(wàn)元，有效減少浪費(fèi)用電費(fèi)用7.5萬(wàn)元，基本上一年后即可為學(xué)校節(jié)省一個(gè)很龐大的資源。 系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)已搭建功能擴(kuò)展性良好的平臺(tái)，只需添加相應(yīng)的傳感器或執(zhí)行器，即可將教學(xué)樓中空調(diào)、火警等設(shè)備聯(lián)動(dòng)起來(lái)，形成統(tǒng)一的整體，控制更靈活，可在其中一臺(tái)主機(jī)上就能監(jiān)控全部，增添學(xué)?，F(xiàn)代化、智能化和時(shí)代感。 本照明節(jié)能控制系統(tǒng)適用于學(xué)校、商場(chǎng)等大面積室內(nèi)場(chǎng)所的照明控制，可有效地對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，達(dá)到科學(xué)管理與節(jié)能的目的。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、工作穩(wěn)定、可靠性高，有很好的發(fā)展前景和普及空間。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外的智能照明控制系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，無(wú)論室內(nèi)、室外，然而我國(guó)在燈光調(diào)控、節(jié)能方面的研究起步較晚。目前，照明控制在美國(guó)的使用率70％，歐洲40％～50％，亞洲10％～15％，在日、韓占15％～20％，而中國(guó)還不到１‰。 目前，山東大學(xué)、濟(jì)南大學(xué)等國(guó)內(nèi)高校采用或試用了各種各樣的教室照明節(jié)能系統(tǒng)，其中主要有如下兩種照明控制方式： ①傳感器一對(duì)一照明控制：采用熱釋電紅外傳感器一對(duì)一照明控制，即在探測(cè)范圍內(nèi)探測(cè)到人體存在就亮一盞燈，然后延遲滅，接著繼續(xù)探測(cè)。但當(dāng)晚上教室中人很少時(shí)，一人一燈的照明亮度不能滿足國(guó)家教室照明的要求，且造價(jià)高。 ②基于單片機(jī)的人體計(jì)數(shù)區(qū)域控制：采用熱釋電紅外傳感器和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入教室人數(shù)的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)進(jìn)入教室人數(shù)與所劃分區(qū)域容納數(shù)目大致相同時(shí)，從前排第一區(qū)開(kāi)始，控制與進(jìn)入教室中人數(shù)相適宜區(qū)域的照明。但該方式不能使學(xué)生在教室里自由方便地學(xué)習(xí)，不夠人性化，同時(shí)，因熱釋電紅外傳感器不能實(shí)現(xiàn)對(duì)同時(shí)多個(gè)人進(jìn)入?yún)^(qū)域的準(zhǔn)確判斷，使單片機(jī)的計(jì)數(shù)很有可能出錯(cuò)，從而使亮燈區(qū)域不夠用。
