CN105682315A - 一种教室智能照明系统 - Google Patents

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曾树洪
林兴伟
郑达
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    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

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Abstract

本发明属于智能照明技术领域且公开了一种教室智能照明系统，本系统由六个模块组成：智能开关、智能摄像头、无线Zigbee数据采集节点、嵌入式控制器、WEB服务器以及Android客户端。本发明通过光线充足时自动关闭所有电灯，实行区域亮灯控制，自动打开有人区域的电灯。用户可通过浏览网页实时查看课室信息；管理员可通过系统监控所有课室使用情况、课室电灯状态，也可以通过系统实时查看到课室每盏灯在某一段时间内所用的电量，形成一套能源监测系统。智能开关的研发，可通过触摸屏或远程的方式控制电灯；智能摄像头的研发，图像识别技术提供稳定可靠的人物状态信息；RFID提供刷卡功能，方便考勤。

Description

一种教室智能照明系统
技术领域
本发明涉及一种照明系统，具体涉及一种教室智能照明系统，属于智能照明技术领域。
背景技术
在传统的教室里，用户觉得课室内光线不够时，就必须走到课室电灯开关处，手动打开灯源。如果用户的节能意识不够强，会额外打开其他电灯，且离开课室后没有主动地关闭灯源，由此会造成电能的白白浪费。针对这种现象，学校的做法是委派工作人员在深夜的时候对楼层进行逐一排查，同时催促逗留在课室的学生离开，但此种做法仍然存在问题：一是加大了管理人员的工作量；二是并不能及时地制止电能的浪费。
可以做一个简单的计算假设某大学教室总共有3000盏灯,而每个灯的额定功率为36W,如果每天每盏灯多亮2小时,按照每学年度9个月计算的话,整个学年度将要浪费大约60万千瓦时的电量目前市场电价为0.8元/千瓦时,按照上述的情况计算,该学校每年需要多付大约48万元的电费这对于整个学校甚至于整个社会来说都是一种相当大的浪费，为此，我们提出一种教室智能照明系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种教室智能照明系统，，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种教室智能照明系统，系统由六个模块组成：智能开关、智能摄像头、无线Zigbee数据采集节点、嵌入式控制器、WEB服务器以及Android客户端。
作为本发明的一种优选技术方案，Zigbee节点采集各类传感器信息（IC卡信息、红外信息、光感信息、灯的用电量信息）以及智能摄像头的图像识别分析信息，将采集到的信息通过Zigbee网络传给嵌入式控制器。
作为本发明的一种优选技术方案，嵌入式控制器收到信息，执行相应的算法，决定是否向智能开关发送打开或关闭的控制指令，同时，将课室座位状态，电灯状态信息通过以太网发送给WEB服务器。
作为本发明的一种优选技术方案，服务器接收来自各个课室内的控制器发送的数据信息后，同步更新数据库信息，及时刷新WEB端的图形化界面，用户登录WEB后，可实时查询课室状态信息。同时WEB端在检测到用户控制课室电灯信息后，通过TCP/IP网络向相应课室的控制器发送电灯控制指令，间接地控制目标电灯。另外，服务器为Androidapp软件提供信息查询、控制电灯等服务。
作为本发明的一种优选技术方案，用户也可通过Android客户端软件，对课室进行查询，控制操作。
本发明所达到的有益效果是：一种教室智能照明系统，通过对教室照明的智能化控制，达到简化使用、便于管理、节约能源的目的。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明实施例所述的一种教室智能照明系统总体设计框图；
图2是本发明实施例所述的一种教室智能照明系统为单间课室系统布局说明图；
图中标号：1、教室一；2、教室二；3、教室三；4、智能开关模块；5、智能摄像头模块；6、红外对管模块；7、光敏传感器模块；8、RFID模块；9、嵌入式控制器；10、路由器；11、服务器；12、移动端；13、PC端。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：请参阅图2单间课室系统布局说明图所示，每间教室分别安装5个模块，分别为：智能开关模块4、智能摄像头模块5、红外对管模块6、光敏传感器模块7和RFID模块8。同时每间教室安装一个嵌入式控制器9与各个模块之间形成Zigbee网络，负责收集各个模块的信息。嵌入式控制器9再通过TCP/IP网络与路由器10以及服务器11通过进行通信。这一整套系统达到了管理整栋大楼课室电灯的目的。
实施例二：如图1的系统总体设计框图所示。
智能开关模块4采用单火线取电的技术，满足目前大多数教室和家庭单火线布线的格局，安装时不用重新布线；智能开关模块4取电模块把220V的电压转换成5V的电压供智能开关模块4内嵌的Zigbee模块供电，这样智能开关模块4可以通过ZigBee网络实现无线控制；智能开关模块4内嵌测量电量的传感器模块把测量得到的电量也通过Zigbee网络无线传送出去，最终通过处理形成一套课室电量监测系统。
智能摄像头模块5内置Zigbee模块，摄像头模块5通过人物图像识别技术实时监测课室人员状况，通过摄像头模块5设定的人物图像识别技术能够自动定位出某个座位上是否有人，并把座位上有人的信息通过Zigbee网络发送给控制器9，由控制器9点亮相应区域的电灯，相应地，当摄像头模块5监测到座位上没人时，相应区域上的灯自动熄灭。
每张桌子脚边上安装一对红外对管模块8，目的是对座位上人物的状态进行稳定可靠的判断。Zigbee节点通过监测红外对管模块8的状态并且进行一些算法设计，实现了“人在开灯，人走时延迟关灯”的目的。
每间课室安装光敏传感器模块7探测课室内光线强度，当探测到的光线较强时，即使座位上有人，课室电灯进入“不允许打开”的状态，即区域上的电灯不会打开；当探测到光线较弱时，课室电灯进入“允许打开”的状态。
每间课室安装RFID射频识别器6模块，上课时学生刷卡进入教室，老师通过系统查看到来课室上课的学生，方便考勤。
每间课室安装一个嵌入式控制器9，嵌入式控制器9包括Zigbee模块，COTEXA8+嵌入式linux系统。以上所述各个Zigbee终端节点模块把采集到的信息通过Zigbee网络发送到控制器的Zigbee模块，控制器的Zigbee模块通过串行总线跟COTEXA8开发板相连。开发板上搭载的嵌入式LINUX系统与WEB服务器11通过SOCKET编程进行通信。
服务器11接收来自各个课室内的控制器9发送的数据信息后，同步更新数据库信息，及时刷新WEB端的图形化界面，用户登录WEB后，可实时查询课室状态信息。同时WEB端在检测到用户控制课室电灯信息后，通过TCP/IP网络向相应课室的控制器9发送电灯控制指令，间接地控制目标电灯。另外，服务器11为移动端12Androidapp软件和PC端13提供信息查询、控制电灯、查看课室电灯用电量等服务。
需要说明的是，本发明为一种教室智能照明系统，工作时，光线充足时自动关闭所有电灯，实行区域亮灯制度，自动打开有人区域的电灯。用户可通过浏览网页查看课室信息，所有课室使用情况、课室状态信息管理员可通过系统控制课室电灯状态，也可以通过系统实时查看到课室每盏灯在某一段时间内所用的电量，形成一套能源监测系统，智能开关的研发，可通过触摸屏或远程的方式控制电灯，智能摄像头的研发，图像识别技术提供稳定可靠的人物状态信息。RFID提供刷卡功能，方便考勤。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种教室智能照明系统，包括五种Zigbee数据终端采集节点，分别为智能开关（4）、智能摄像头（5）、红外对管终端节点（8）、RFID射频识别终端节点（6）和光敏感应终端节点（7），其特征在于，所述各个终端节点将采集到的信息通过Zigbee网络传给嵌入式网关；网关收到信息，执行相应的算法，决定是否向智能开关发送打开或关闭的控制指令，同时，将课室座位状态，电灯状态信息通过以太网发送给WEB服务器（11）；WEB服务器（11）负责监控整个学校里的不同大楼，不同楼层的课室使用状态，将课室座位，电灯状态信息显示在WEB端，供不同用户查询，控制电灯使用；用户也可通过Android客户端软件，对课室进行查询，控制操作。
2.根据权利要求1所述的一种教室智能照明系统，其特征在于，所述的智能开关（4）采用单火线取电的技术，满足目前大多数教室和家庭单火线布线的格局，安装时无需改动课室的布线格局；智能开关（4）内嵌Zigbee模块，通过Zigbee网络实现无线控制；智能开关（4）内嵌可以测量电量的传感器模块，管理员可以实时监测课室每盏灯的用电情况，进而可以通过数据对比说明安装此教室智能照明系统的课室比没有安装此套系统的课室更节能省电。
3.根据权利要求1所述的一种教室智能照明系统，其特征在于，所述的智能摄像头（5）内置Zigbee模块，智能摄像头（5）通过人物图像识别技术实时监测课室人员状况，当某个座位上有人时把“有人的信息”通过Zigbee网络发送给控制器（9），由控制器（9）点亮相应区域的电灯，相应地，当智能摄像头（5）监测到座位上没人时，相应区域上的灯自动熄灭。
4.根据权利要求1所述的一种教室智能照明系统，其特征在于，所述的嵌入式控制器（9）把ZIGBEE协议转换成TCP/IP协议，进而与服务器进行远程通信；
控制器（9）包括Zigbee模块，COTEXA8+嵌入式linux系统；
各个Zigbee终端节点把采集到的信息通过Zigbee网络发送到控制器的Zigbee模块，控制器（9）的Zigbee模块通过串行总线跟COTEXA8开发相连；
开发板上搭载的嵌入式LINUX系统与WEB服务器（11）通过SOCKET编程进行通信。
5.根据权利要求1所述的一种教室智能照明系统，其特征在于，所述的嵌入式控制器与各个终端Zigbee模块之间形成Zigbee网络，利用了Zigbee模块工作时节能省电的优点，既达到了智能化管理又节能省电的目的。
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