CN106249726B - 基于教室自习自动排位的智能电控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于教室自习自动排位的智能电控系统，包括至少一个请求排位终端、至少一个管理终端、服务器、至少一个电控主机、至少一个身份识别器、至少一个用电设备、至少一个环境参数检测器、至少一个红外检测器，服务器根据实际学生申请数，集中开放符合实际需求的教室及其用电设备，并将符合实际需求的教室信息发送给请求排位终端通知该请求学生，将用电设备的控制指令下发给所述电控主机，电控主机接收服务器发出的控制指令，实现远程控制用电设备，还根据红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能地自动控制用电设备；本发明减少了管理老师工作量，并且大大提升了学校的资源利用率，环保节约。

Description

基于教室自习自动排位的智能电控系统

技术领域

本发明涉及教学技术领域，具体涉及一种基于教室自习自动排位的智能电控系统。

背景技术

长期以来，教室控制用电设备(灯光、风扇、空调等)的系统(以下简称：电控系统)基本处于：只要是课室门打开了“谁都能控”的状态。因此用电设备，包括灯处于滥用状态，无法形成有效的管理和控制，导致资源大量的浪费。主要弊端体现在以下方面：

1)、自习课大量的教室只有三五个人甚至一个人就把教室的灯光、风扇、空调等所有用电设备全部开启，不到十分之一的学生就占满了整个学校的课室，整个校园灯火通明其实在学习的人数并不多，造成了资源的严重浪费；

2)、很多学生并不根据实际需求使用用电设备，只要一进教室就习惯性的把所有用电设备开启，在光线充足的情况下也开启灯光，气温不高也开启所有的风扇和空调，一开空调就把温度调到最低风量调到最大，造成了资源的严重浪费；

3)、进教室时个个都会很自觉的把所有用电设备都开启，但是离开时却很多人不关闭用电设备就走了，导致用电设备空转浪费。

综上所述，目前教室的用电设备的管理处于无法管控的空白状态而且存在的问题非常突出。

市面上应运而生出现了很多针对学校的电控系统，但是基本上是采用被动式人体红外线探头检测有无人进入教室，若有则开启用电设备，然后延迟一段时间关闭用电设备，期间若再度检测到人体活动，则延长关闭时间。也有用主动式红外对射管计量进入的人数和出去的人数，有人则开启用电设备，无人则关闭。更加高级的是采用视频摄像系统，检测有无人在教室来控制用电设备的开启和关闭。以上列举的这些现有产品，都存在以下弊端：

这些检测都是按有无人在教室来控制用电设备的，有人就开，无人就关闭。但是实际上教室最浪费电能的时间其实是在晚自习时段，由于固有观念，学生晚自习喜欢一个人或者几个人一组占据教室某个角落，并且喜欢三五成群就占据一个教室。这样导致按人在哪里就座就开哪里的用电设备的系统由于学生的不自觉而形同虚设。由此可见，现有技术还存在一定的不足。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中教室用电设备使用和管理上存在的诸多问题导致资源严重浪费的技术问题，本发明提出一种基于教室自习自动排位的智能电控系统，实现对教室用电设备进行有效的管理和控制。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种基于教室自习自动排位的智能电控系统，包括至少一个请求排位终端、至少一个管理终端、服务器、至少一个电控主机、至少一个身份识别器、至少一个用电设备、至少一个环境参数检测器、至少一个红外检测器；

所述服务器分别与所述请求排位终端、管理终端连接；

所述电控主机分别与所述服务器、身份识别器、用电设备、环境参数检测器、红外检测器连接；

所述请求排位终端用于学生申请教室的自习座位；

所述身份识别器用于学生到指定教室后进行身份识别，完成已到教室的考勤，避免滥用排位申请，或者用于进行用电设备操作权限识别；

所述管理终端用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭；

所述服务器用于根据实际学生申请数，集中开放符合实际需求的教室及其用电设备，并将符合实际需求的教室信息发送给请求排位终端通知该请求学生，将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

还用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭，并将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

所述环境参数检测器用于检测教室的环境参数，并将环境参数上传给电控主机；

所述红外检测器用于检测教室有无人在的实际情况，并将实际情况上传给电控主机；

所述电控主机用于接收服务器发出的控制指令，实现远程控制用电设备；

还用于根据红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能地自动控制用电设备；

所述用电设备根据电控主机的控制，进行开启和关闭。

进一步地，所述用电设备包括至少一个电灯、至少一个风扇、至少一个插座、至少一个空调，空调包括空调本体和学习型红外遥控器。

进一步地，所述学习型红外遥控器包括通信接口、数据处理模块、红外发射模块、红外接收模块、按键；

所述数据处理模块分别与所述通信接口、红外发射模块、红外接收模块、按键连接；

所述通信接口用于与外界设备进行数据通信；

所述数据处理模块用于计算处理数据信息；

所述红外发射模块用于发射红外线控制空调的开启和关闭；

所述红外接收模块用于接收原始遥控器的红外线进行识别学习；

所述按键用于通过按键发射红外线进而控制空调的开启和关闭。

进一步地，所述电控主机包括中央处理器、无线网络模块、现场总线接口、以太网接口、电灯电源控制模块、风扇电源控制模块、插座模块、空调电源控制模块，所述中央处理器分别与无线网络模块、现场总线接口、以太网接口、电灯电源控制模块、风扇电源控制模块、插座模块、空调电源控制模块连接；

所述电灯电源控制模块通过依次串联第一电参数检测器、第一旁路开关连接电灯接口；

所述风扇电源控制模块通过依次串联第二电参数检测器、第二旁路开关连接风扇接口；

所述插座模块通过依次串联第三电参数检测器、第三旁路开关连接插座接口；

所述空调电源控制模块通过依次串联第四电参数检测器、第四旁路开关连接交流接触器，所述交流接触器连接空调接口；

所述中央处理器通过接收的服务器指令、红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能发出各种控制指令，控制用电设备电源的开启和关闭；

还用于接收电参数检测器在线实时检测的电路中的电性能参数，并根据电性能参数分析是否有故障，并将故障信息上报给服务器；

所述无线网络模块用于与外界设备通过无线网络进行数据通信；

所述现场总线接口用于与外界设备通过现场总线进行数据通信；

所述以太网接口用于与外界设备通过以太网进行数据通信；

所述电灯电源控制模块用于控制电灯电源的开启和关闭；

所述风扇电源控制模块用于控制风扇电源的开启和关闭；

所述插座模块用于控制插座电源的开启和关闭；

所述空调电源控制模块用于控制空调电源的开启和关闭；

电参数检测器用于在线实时检测电路中的电性能参数，并将电性能参数上传给所述中央处理器，

旁路开关用于电控主机出现故障停止工作时，通过旁路开关可保证用电设备的正常供电使用；

所述电灯接口用于提供接口接电灯；

所述风扇接口用于提供接口接风扇；

所述插座接口用于提供接口接插座；

所述空调接口用于提供接口接空调。

进一步地，所述请求排位终端或管理终端安装报障APP后，通过报障APP在校人员自行上报设备故障给服务器。

进一步地，所述身份识别器包括读卡器和/或手机近场身份识别器。

进一步地，所述手机近场身份识别器包括电子显示器、中央处理模块，所述电子显示器与所述中央处理模块连接。

进一步地，所述手机近场身份识别器识别的原理如下：

当学生到教室签到，则在请求排位终端签到页操作，服务器下发一个临时的、关联该学生的动态码给手机近场身份识别器，以动态字符码或者动态二维码的形式在电子显示屏上显示出来，学生可以录入动态字符码或者扫描动态二维码完成签到。

进一步地，所述红外检测器采用热电堆红外阵列传感器。

进一步地，所述智能电控系统还包括至少一个电控面板，所述电控面板与所述电控主机连接，电控主机通过身份识别器识别请求者的权限判断是否给予通过电控面板控制用电设备开启和关闭的权利。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)、网络远程控制和管理：通过服务器地址和账号密码登陆电控系统的软件，软件中采用非常简明的高亮和灰暗表示用电设备的开与关状态，可以一目了然看到哪个教室的用电设备在使用，实时查看和控制课室内灯光、风扇、空调设备，不需要再跑到每个教室去操作；

2)、RF IC卡权限控制：采用学校已经在使用的校园一卡通的IC卡作为电控系统的钥匙卡，一卡多用，避免重复投入和浪费，也方便老师的使用，后台服务器可以设置不同使用人群对用电设备的使用权限，还可以设定用电设备的可使用时段，可根据学校排课表自动定时控制用电设备，精确地实现权限和时段控制，真正做到智能有效管理，解决被滥用问题；

IC卡的发行：通过批量导入功能把卡号等信息导入后台服务器数据库，再由服务器通过网络下发到每个教室的读卡器，无需在前台课室读卡器逐张卡录入，极大方便了IC管理工作；

3)、移动平台应用解决自习管理问题：基于目前网络化时代，移动网络控制已必不可少，为此特设有手机移动APP软件控制平台，登录手机APP软件，可以实现管理老师对用电设备的管控，能随时随地的了解用电设备使用状况，控制用电设备的开启与关闭，另外设有晚自习排位功能，学生可登录APP进行自习时间段教室的预约，管理者可根据学生预订量来控制教室的灯光、风扇等用电设备的开启，避免几个人就占用一间教室，能够按三分区控制课室灯光、风扇；多分区控制空调开/关、设定温度、制冷/制热模式等，人数不多时只开启教室部分区域的用电设备，并根据人数增加自动开启其他区域用电设备，严格有效地控制过量开启，造成不必要的浪费；

4)整个过程实现智能化：通过申请晚自习人数，电控主机智能化控制所需课室和课室内各区电灯、风扇、空调的开启和关闭，电控主机智能化的识别刷卡者的权限判断是否给予通过电控面板控制电灯、风扇、空调开启和关闭的权利。

总而言之智能化的实现减少了管理老师工作量，并且大大提升了学校的资源利用率，环保节约。

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是本发明基于教室自习自动排位的智能电控系统实施例1结构示意图；

图2是本发明基于教室自习自动排位的智能电控系统实施例2结构示意图；

图3是本发明电控主机的结构示意图；

图4是本发明电控主机报障原理图；

图5是本发明手机近场身份识别器的识别原理图；

图6是本发明多个红外检测器联合示意图；

图7是本发明学习型红外遥控器的电路原理图；

图8是本发明晚自习排位处理流程的方法步骤图；

图9是学生申请教室时，服务器处理流程方法步骤图；

图10是服务器分配预约教室给学生的方法步骤图；

图11为服务器程序启动流程图；

图12本发明基于教室自习自动排位的智能电控系统的数据流示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种基于教室自习自动排位的智能电控系统，包括至少一个请求排位终端、至少一个管理终端、服务器、至少一个电控主机、至少一个身份识别器、至少一个用电设备、至少一个环境参数检测器、至少一个红外检测器；

所述服务器分别与所述请求排位终端、管理终端连接；

所述电控主机分别与所述服务器、身份识别器、用电设备、环境参数检测器、红外检测器连接；

所述请求排位终端用于学生申请教室的自习座位；

所述身份识别器用于学生到指定教室后进行身份识别，完成已到教室的考勤，避免滥用排位申请，或者用于进行用电设备操作权限识别；

所述管理终端用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭；

所述服务器用于根据实际学生申请数，集中开放符合实际需求的教室及其用电设备，并将符合实际需求的教室信息发送给请求排位终端通知该请求学生，将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

还用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭，并将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

所述环境参数检测器用于检测教室的环境参数，并将环境参数上传给电控主机；

所述红外检测器用于检测教室有无人在的实际情况，并将实际情况上传给电控主机；

所述电控主机用于接收服务器发出的控制指令，实现远程控制用电设备；

还用于根据红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能地自动控制用电设备；

所述用电设备根据电控主机的控制，进行开启和关闭。

实施例2

如图2所示，本发明提供一种基于教室自习自动排位的智能电控系统，包括至少一个请求排位终端、至少一个管理终端、服务器、至少一个电控主机、至少一个身份识别器、至少一个用电设备、至少一个环境参数检测器、至少一个红外检测器；

所述服务器分别与所述请求排位终端、管理终端连接；

所述电控主机分别与所述服务器、身份识别器、用电设备、环境参数检测器、红外检测器连接；

所述请求排位终端用于学生申请教室的自习座位；

所述身份识别器用于学生到指定教室后进行身份识别，完成已到教室的考勤，避免滥用排位申请，或者用于进行用电设备操作权限识别；

所述管理终端用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭；

所述服务器用于根据实际学生申请数，集中开放符合实际需求的教室及其用电设备，并将符合实际需求的教室信息发送给请求排位终端通知该请求学生，将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

还用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭，并将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

所述环境参数检测器用于检测教室的环境参数，并将环境参数上传给电控主机；

所述红外检测器用于检测教室有无人在的实际情况，并将实际情况上传给电控主机；

所述电控主机用于接收服务器发出的控制指令，实现远程控制用电设备；

还用于根据红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能地自动控制用电设备；

所述用电设备根据电控主机的控制，进行开启和关闭；

所述用电设备包括至少一个电灯、至少一个风扇、至少一个空调，空调包括空调本体和学习型红外遥控器；

所述请求排位终端或管理终端安装报障APP后，通过报障APP在校人员自行上报设备故障给服务器；

所述身份识别器包括读卡器和/或手机近场身份识别器；

所述智能电控系统还包括至少一个电控面板，所述电控面板与所述电控主机连接，电控主机通过身份识别器识别请求者的权限判断是否给予通过电控面板控制用电设备开启和关闭的权利。

本发明的电控系统整体工作原理是：学生用请求排位终端即手机APP申请教室的自习座位，服务器根据实际学生申请数，集中开放符合实际需求教室及其用电设备。学生到指定教室后需刷卡或者用手机靠近手机近场身份识别器识别身份，完成已到教室的考勤，避免滥用排位申请。申请排位时，学生可以组群申请，方便有组织活动的自习和互助学习。学生手机APP具有社区功能。

本发明的电控系统由于有了排位功能，学生只能按排满一个教室再到另外一个教室就座，避免了几个人就占据整个教室的空转浪费。管理老师可以登录服务器，设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭等等。也可以通过管理终端即手机管理APP实施上述工作。

教室内安装的电控系统除了完成晚自习时段的用电设备控制外，在非晚自习时段，可以按授权方式使用，大大节约了电能，并且电控系统包含报障软件，可以由在校任意人员报告自己发现的用电设备故障，极大减轻了后勤维护人员的工作。

本发明的电控系统节能和报障情况汇总如下：

(1)按排课表有课程才开启；

(2)老师上课刷卡开启；

(3)定时开启和定时关闭；

(4)根据红外检测器自动实现有人开启，无人关闭；

(5)根据环境参数(温湿度、亮度)来觉得是否开电灯、风扇、空调；

(6)根据教室温度定空调开启温度；

(7)根据电参数(电流、电压、功率)实现自动故障报障；

(8)在校人员安装报障APP，自行上报设备故障。

本发明的电控系统控制方式如下：

(1)本地现场控制方式：用已赋权的IC/ID卡在读卡器上刷卡，读卡器把读取到的卡信息通过现场总线发送给电控主机，电控主机判断有无网络，有网络则把卡信息转发给服务器，然后等待服务器返回操作权限，有权限则开启灯光、风扇、空调等用电设备电源，并发送开空调命令给学习型红外遥控器开启空调。无网络直接判断发过来的的卡信息，有操作权限则开启灯光、风扇、空调等用电设备电源，并发送开空调命令给学习型遥控器开启空调。关闭用电设备可通过刷卡关闭或按电控面板关闭用电设备。

(2)远程控制方式：通过授权的账号、密码登陆服务器，选择需要控制的教室和用电设备，点击开启或关闭按钮，服务器通过网络发送相关的控制命令到所选的电控主机执行相应的控制操作。电控主机实时反馈用电设备状态给服务器并显示在显示屏上。远程控制支持电脑，平板电脑，手机等网络终端。

本发明的电控系统其它整体特色功能如下：

(1)支持与兼容一卡通授权管理，兼容多种权限管理及使用方式；

(2)支持多电控面板控制，一个电控主机可按需接多个电控控制，方便不同使用者操作；

(3)集成嵌入式网关路由器，建立网络链接，实现与服务器网络通信和远程管理；

(4)具有温度、亮度、人体感应功能，可根据现场环境自动控制相应用电设备；

(5)稳定可靠的可编程嵌入式主机，实现各用电设备时序开关控制；

(6)八路电源分区管理，三路电灯管理，三路风扇管理，一路空调电源控制管理，一路插座电源管理；

(7)各路电源带独立应急旁路开关，即使电控主机出现故障停止工作，通过旁路开关可保证用电设备的正常供电使用，避免影响教学活动；

(8)采用弱电控制强电控制方式，用中央处理器编程IO控制功率驱动芯片控制强电大电流交流继电器，安全可靠；

(9)具有设备定期自检自动复位功能，有效防止设备长期工作后内存溢出等导致的数据出错、卡机、死机现象；

(10)带电流检测功能，实现电能统计、故障自动检测上报；

(11)具有空调管理功能，包括空调开关、温度设定、定时自动开关等功能；

(12)带电磁门锁控制功能，支持一卡通门锁控制；

(13)冗余设计，预留RS232、现场总线、输入/输出IO等常用通信接口，可扩展性强；

(14)空调等大功率用电设备采用交流接触器控制，电控主机控制交流接触器，由交流接触器控制空调等大功率用电设备电源，保证足够的功率容量，且兼容单相和三相电源的控制；

(15)空调控制采用红外遥控软开关和电源控制双控制方式。开空调时先开电源，延时待电源稳定后再发送红外遥控码启动空调，如果一间教室内有多台空调自动按时序开启，减缓电路电网启动瞬间的冲击压力；关空调时先发送红外遥控码软关机，延时待空调完成关机冷却后再关闭电源。在保护设备和电路稳定的同时有效地防止空调被私自配置空调遥控器而滥用空调，关闭空调后关闭电源，有遥控器也无法擅自打开空调。

如图3所示，所述电控主机包括中央处理器、无线网络模块、现场总线接口、以太网接口、电灯电源控制模块、风扇电源控制模块、插座模块、空调电源控制模块，所述中央处理器分别与无线网络模块、现场总线接口、以太网接口、电灯电源控制模块、风扇电源控制模块、插座模块、空调电源控制模块连接；

所述电灯电源控制模块通过依次串联第一电参数检测器、第一旁路开关连接电灯接口；

所述风扇电源控制模块通过依次串联第二电参数检测器、第二旁路开关连接风扇接口；

所述插座模块通过依次串联第三电参数检测器、第三旁路开关连接插座接口；

所述空调电源控制模块通过依次串联第四电参数检测器、第四旁路开关连接交流接触器，所述交流接触器连接空调接口；

所述中央处理器通过接收的服务器指令、红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能发出各种控制指令，控制用电设备电源的开启和关闭；

还用于接收电参数检测器在线实时检测的电路中的电性能参数，并根据电性能参数分析是否有故障，并将故障信息上报给服务器；

所述无线网络模块用于与外界设备通过无线网络进行数据通信；

所述现场总线接口用于与外界设备通过现场总线进行数据通信；

所述以太网接口用于与外界设备通过以太网进行数据通信；

所述电灯电源控制模块用于控制电灯电源的开启和关闭；

所述风扇电源控制模块用于控制风扇电源的开启和关闭；

所述插座模块用于控制插座电源的开启和关闭；

所述空调电源控制模块用于控制空调电源的开启和关闭；

电参数检测器用于在线实时检测电路中的电性能参数，并将电性能参数上传给所述中央处理器，

旁路开关用于电控主机出现故障停止工作时，通过旁路开关可保证用电设备的正常供电使用；

所述电灯接口用于提供接口接电灯；

所述风扇接口用于提供接口接风扇；

所述插座接口用于提供接口接插座；

所述空调接口用于提供接口接空调。

电控主机为本发明硬件设备的核心模块，安装在教室现场，其主要功能是接收服务器的指令，实现远程控制。并且具备完善的本地操作功能。它带有现场总线接口、以太网接口以及无线网络模块，可以实现物联网通信功能及物联网转互联网网关功能。电控主机有多路强电电源控制通道，并且每个通道带有手动旁路开关，可以实现某个通道控制出现故障时人手进行切换，保证教室正常用电，维持正常教学工作。电控主机还可以通过现场总线连接RF IC/ID卡读卡器、手机近场身份识别器实现学生晚自习到教室后通过校园一卡通刷卡或者注册的手机进行到位签到。最后，电控主机还有电参数检测器，能够实现在线实时测量，并且上报诸如：工作电压值、电流值及电能消耗给服务器。除此之外，电控主机还可以根据每个通道的电参数判断设备有无故障(以下称为自动报障功能)。

如图4所示，电控主机的自动报障功能靠检测每个通道的电参数实现，以两个通道控制多路电灯为例。

两路电灯接入电控主机两个通道控制CH1和CH2，第一路电灯数量为L1，第二路为L2，并且这个通道有电参数检测功能。在中央处理器的控制下：平时开启L1后记录CH1电流I1，每个电灯的平均电流：

I＝I1/L1(一)

某次开启后测量电流值Ix与平时保存的I进行对比运算，若

Ix<Kb*I(二):则判定为CH1的电灯有开路故障，其中Kb为预存阀值系数；

Ix>Kt*I(三):则判定为CH1的电灯有短路故障，其中Kt为预存阀值系数。

通道二也可以根据式一，二，三进行判断，若有故障，则上报。

手动报障工作原理是：在校人员安装了本系统的APP后，若发现教室某些用电设备故障，在APP报障页面扫描电控主机面板上贴有本教室ID的二维码，就可以定位这件教室，把这间课室有用电设备故障这一信息上传到服务器中。管理员通过管理APP实时地收到报障信息。

读卡器(RF IC/ID读卡器)用于授权使用用电设备及学生晚自习获取排位后到位签到。读卡器自带现场总线，能存储上万张卡信息。由于采用了现场总线分布式架构，电控主机可以连接多个读卡器。读卡器可以安装在前后门，前后墙等等，方便学生签到，避免拥堵。在一些特殊环境，读卡器可以换为指纹机，其功能相若。读卡器其它特色功能如下：

(1)自带上万张卡存储处理功能，并且可以扩展；

(2)支持清除所有卡号；

(3)支持连续添加用户卡和删除用户卡；

(4)支持后台远程操作添加、删除用户卡；

(5)支持后台清除所有卡号；

(6)支持后台设置管理卡；

(7)支持后台查看数据库内容；

(8)支持本地功能卡加卡、减卡功能；

(9)支持远程批量卡数据导入导出功能。

所述手机近场身份识别器包括电子显示器、中央处理模块，所述电子显示器与所述中央处理模块连接。

手机近场身份识别器用于授权使用用电设备及学生晚自习获取排位后到位签到。手机近场身份识别器自带现场总线。由于采用了现场总线分布式架构，电控主机可以连接多个手机近场身份识别器。手机近场身份识别器可以安装在前后门，前后墙等等，方便学生签到，避免拥堵。手机近场身份识别器采用蓝牙/WIFI/NFC/动态二维码等技术近场让手机获取电控主机ID实现身份识别，学生可以在排位APP的签到页完成签到功能。由于蓝牙/WIFI/NFC进行近场连接实现身份识别比较通用，此处仅介绍动态二维码身份识别技术，其它的大同小异。

如图5所示，手机近场身份识别器上带有电子显示器，其中央处理模块通过现场总线连接电控主机，电控主机通过以太网连接服务器，请求排位终端即手机通过移动网络连接服务器，手机近场身份识别器识别的原理如下：

当学生到教室签到，则在请求排位终端签到页操作，服务器下发一个临时的、关联该学生的动态码给手机近场身份识别器，以动态字符码或者动态二维码的形式在电子显示屏上显示出来，学生可以录入动态字符码或者扫描动态二维码完成签到。

所述红外检测器采用热电堆红外阵列传感器。

红外检测器采用热电堆红外阵列传感器，能够实现活动中的人体及静止不运动的人体的检测，无需像检测人体红外线差分信号的红外探头那样采用单稳态重触发的方法，可以真实地反应教室有无人在的实际情况。红外阵列传感器采用日本松下公司(PANASONICCORPORATION)的AMG88xx系列Infrared Array Sensor“Grid-EYE”红外阵列传感器。

AMG88xx系列位松下公司红外线阵列传感器，其采用被动式热电堆温差检测原理测量热体红外线，壳体有非人体红外波段滤波透镜，抗干扰能力强。

对于较大的阶梯课室，由于器件密度为8×8＝64检测点，采用的是被动式热电堆温差检测原理，若单纯按照器件设计将其64个点阵每一个对应一个教室物理区域，会减低人体红外检测能力。因此有必要将多个传感器联合使用，如图6所示。

另外，AMG88xx系列的温差检测技术可以为每个监测点提供12bit温度分辨率(其中符号位一个bit)，所以可以采用最高温度区域来判断教室内人体分布密度，作为空调、风扇、灯光的开启、关闭及制冷程度的判断应用数据。

如图7所示，所述学习型红外遥控器包括通信接口、数据处理模块、红外发射模块、红外接收模块、按键；

所述数据处理模块分别与所述通信接口、红外发射模块、红外接收模块、按键连接；

所述通信接口用于与外界设备进行数据通信；

所述数据处理模块用于计算处理数据信息；

所述红外发射模块用于发射红外线控制空调的开启和关闭；

所述红外接收模块用于接收原始遥控器的红外线进行识别学习；

所述按键用于通过按键发射红外线进而控制空调的开启和关闭。

学习型红外遥控器主要功能是通过服务器的指令或者检测器的检测信息，使用红外发射控制空调指令，达到控制空调的目的。

学习型红外遥控器其它特色功能如下：

(1)支持现场总线，RS232接口通信；

(2)带有多位拨码开关设置第几号空调，使空调的控制准确到每一台；

(3)支持按键和命令两种模式进入遥控器学习、控制功能状态设置；

(4)数码管显示操作及设置编号与状态，简洁明了；

(5)带温湿度感应功能，实现根据环境参数智能自动控制空调工作；

(6)支持多方向红外发射，发射功率可调，一个遥控器就可以同时控制一个教室内的多台空调，减小安装施工难度，降低安装成本。

如图8所示，本发明晚自习排位处理基本流程的方法步骤如下：

步骤1、老师预设置课室分配方式及用电设备开启方式；

步骤2、学生通过请求排位终端登录由学校分配的个人认证应用帐户，然后从开放的教学楼中选择晚修的教学楼，系统根据步骤1的设置为该学生帐号分配所选教学楼的课室，并通过本应用通知该学生；

步骤3、根据步骤1设置的晚修开始时间，时间到达后，服务器根据预约情况通过网络发送开启相关用电设备的指令给电控主机以开启相应的用电设备；

步骤4、服务器实时监控预约情况，根据实际预约人数情况变化，通过网络发送指令给电控主机开启相应课室用电设备；

步骤5、到达结束预约的时间，服务器改变接受预约状态，不再接受预约自修课室；

步骤6、晚修结束时间已到，服务器通过网络发送指令给电控主机，关闭所有课室的已开启用电设备；

步骤7、在设定的时间进行后台数据的重置等处理，结束当天的晚修。

如图9所示，学生申请教室时，服务器处理流程方法步骤如下：

步骤1、学生使用应用开始预约，服务器判断该学生使用的认证帐户是否已经预约了课室，如果已经预约过，则转到步骤2，当天没有生效的预约记录，则转到步骤3；

步骤2、学生使用请求排位终端取消已经生效的预约；

步骤3、服务器根据预设置返回开放预约的教学楼给应用帐号；

步骤4、学生从可预约教学楼中选择教学楼进行预约；

步骤5、服务器判断步骤4中预约的教学楼是否已经满员，没满员，转到步骤6，已满员则转到步骤7；

步骤6、服务器分配课室给该应用帐号，预约成功；

步骤7、服务器安排其他教学楼给提出预约申请的帐号；

步骤8、学生选择是否接受服务器的安排，不接受，转到步骤9，接受，则转到步骤10；

步骤9、退出预约申请；

步骤10、预约系统安排的教学楼；

步骤11、服务器分配课室给该申请帐号，预约成功。

如图10所示，服务器分配预约教室给学生的方法步骤如下：

步骤1、接收到申请后，服务器根据设置初始化预约开放模式标准，以组为标准转到步骤2，以教学楼为标准转到步骤3；

步骤2、以组为标准开始进行是否申请满员判定，并进行运行模式初始化，转到步骤4；

步骤3、以教学楼为标准开始进行是否申请满员判定，并进行运行模式初始化，转到步骤11；

步骤4、服务器检查该组内步骤1申请的教学楼所有课室预约是否满员，满员，转到步骤7，未满员，则转到步骤5；

步骤5、获取步骤1申请的教学楼在本开放组中的优先级最高的课室；

步骤6、给客户端返回步骤5中获取的课室的详细信息；

步骤7、获取组内优先级最高的教学楼；

步骤8、查看步骤7获取的教学楼的最高优先级课室是否满员，未满员，转到步骤9，满员，转到步骤10；

步骤9、给客户端返回步骤8中获取的课室的详细信息；

步骤10、循环查找下一栋教学楼，查找到未满员课室，退出循环，返回客户端获取的课室的详细信息；

步骤11、查看预约的教学楼开放的课室是否预约满员，满员转到步骤12，未满员则转到步骤13；

步骤12、返回开放的教学楼中优先级最高的其他教学楼；

步骤13、按步骤11中预约的教学楼内设置的课室优先级安排最优课室；

步骤14、给客户端返回步骤13中获取的课室详细信息。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，包括至少一个请求排位终端、至少一个管理终端、服务器、至少一个电控主机、至少一个身份识别器、至少一个用电设备、至少一个环境参数检测器、至少一个红外检测器；

所述服务器分别与所述请求排位终端、管理终端连接；

所述电控主机分别与所述服务器、身份识别器、用电设备、环境参数检测器、红外检测器连接；

所述请求排位终端用于学生申请教室的自习座位；

所述身份识别器用于学生到指定教室后进行身份识别，完成已到教室的考勤，避免滥用排位申请，或者用于进行用电设备操作权限识别；

所述管理终端用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭；

所述服务器用于根据实际学生申请数，集中开放符合实际需求的教室及其用电设备，并将符合实际需求的教室信息发送给请求排位终端通知该请求学生，将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

还用于管理老师设置各种排位条件和检索排位情况、实时远程控制某个教室或者某批教室用电设备的开启和关闭，并将用电设备的控制指令下发给所述电控主机；

所述环境参数检测器用于检测教室的环境参数，并将环境参数上传给电控主机；

所述红外检测器用于检测教室有无人在的实际情况，并将实际情况上传给电控主机；

所述电控主机用于接收服务器发出的控制指令，实现远程控制用电设备；

还用于根据红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能地自动控制用电设备；

所述用电设备根据电控主机的控制，进行开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述用电设备包括至少一个电灯、至少一个风扇、至少一个插座、至少一个空调，空调包括空调本体和学习型红外遥控器。

3.根据权利要求2所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述学习型红外遥控器包括通信接口、数据处理模块、红外发射模块、红外接收模块、按键；

所述数据处理模块分别与所述通信接口、红外发射模块、红外接收模块、按键连接；

所述通信接口用于与外界设备进行数据通信；

所述数据处理模块用于计算处理数据信息；

所述红外发射模块用于发射红外线控制空调的开启和关闭；

所述红外接收模块用于接收原始遥控器的红外线进行识别学习；

所述按键用于通过按键发射红外线进而控制空调的开启和关闭。

4.根据权利要求1所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述电控主机包括中央处理器、无线网络模块、现场总线接口、以太网接口、电灯电源控制模块、风扇电源控制模块、插座模块、空调电源控制模块，所述中央处理器分别与无线网络模块、现场总线接口、以太网接口、电灯电源控制模块、风扇电源控制模块、插座模块、空调电源控制模块连接；

所述电灯电源控制模块通过依次串联第一电参数检测器、第一旁路开关连接电灯接口；

所述风扇电源控制模块通过依次串联第二电参数检测器、第二旁路开关连接风扇接口；

所述插座模块通过依次串联第三电参数检测器、第三旁路开关连接插座接口；

所述空调电源控制模块通过依次串联第四电参数检测器、第四旁路开关连接交流接触器，所述交流接触器连接空调接口；

所述中央处理器通过接收的服务器指令、红外检测器和环境参数检测器上传的数据智能发出各种控制指令，控制用电设备电源的开启和关闭；

还用于接收电参数检测器在线实时检测的电路中的电性能参数，并根据电性能参数分析是否有故障，并将故障信息上报给服务器；

所述无线网络模块用于与外界设备通过无线网络进行数据通信；

所述现场总线接口用于与外界设备通过现场总线进行数据通信；

所述以太网接口用于与外界设备通过以太网进行数据通信；

所述电灯电源控制模块用于控制电灯电源的开启和关闭；

所述风扇电源控制模块用于控制风扇电源的开启和关闭；

所述插座模块用于控制插座电源的开启和关闭；

所述空调电源控制模块用于控制空调电源的开启和关闭；

电参数检测器用于在线实时检测电路中的电性能参数，并将电性能参数上传给所述中央处理器，

旁路开关用于电控主机出现故障停止工作时，通过旁路开关可保证用电设备的正常供电使用；

所述电灯接口用于提供接口接电灯；

所述风扇接口用于提供接口接风扇；

所述插座接口用于提供接口接插座；

所述空调接口用于提供接口接空调。

5.根据权利要求4所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述请求排位终端或管理终端安装报障APP后，通过报障APP在校人员自行上报设备故障给服务器。

6.根据权利要求1所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述身份识别器为手机近场身份识别器。

7.根据权利要求6所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述手机近场身份识别器包括电子显示器、中央处理模块，所述电子显示器与所述中央处理模块连接。

8.根据权利要求7所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述手机近场身份识别器识别的原理如下：

当学生到教室签到，则在请求排位终端签到页操作，服务器下发一个临时的、关联该学生的动态码给手机近场身份识别器，以动态字符码或者动态二维码的形式在电子显示屏上显示出来，学生可以录入动态字符码或者扫描动态二维码完成签到。

9.根据权利要求1所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述红外检测器采用热电堆红外阵列传感器。

10.根据权利要求1所述的基于教室自习自动排位的智能电控系统，其特征在于，所述智能电控系统还包括至少一个电控面板，所述电控面板与所述电控主机连接，电控主机通过身份识别器识别请求者的权限判断是否给予通过电控面板控制用电设备开启和关闭的权利。