CN108617062A - 一种高校教室照明节电控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高校教室照明节电控制系统及控制方法，包括摄像头、用于采集室内光照强度的环境光强检测器、计算机、微控制器、继电器和三档开关，环境光强检测器、计算机、继电器分别与微控制器电连接，继电器与三档开关连接；本发明通过摄像头作为图像识别技术采集人体信号，并可统计教室内人数，同时引入分区照明机制，从而控制教室内各个照明区域照明机构的开关；另外本发明利用环境光强检测器实现自动识别室内光强以控制照明机构的开关与明暗状态，有效地避免了高校教室无人或自然光充足时仍灯火通明的电能浪费现象，同时设置智能提醒机构有效解决了教室内只有零星的几个人且分布不均匀，但教室内灯火通明的现象发生，使得进一步节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及照明控制系统技术领域，具体的说是一种高校教室照明节电控制系统及控制方法。
背景技术
随着社会经济的飞速发展，用电量日渐增大，能源短缺已成为全世界所面临的问题，而此问题对于我国尤为严重。随着高校扩招、教室扩建，教室照明的需求进一步增多，又由于对教室照明的管理不到位，各高校普遍存在教学楼照明系统严重电能浪费的现象；
针对教室主要存在两种电能浪费现象：一种是白天上课时，光照能够满足看书学习要求的情况下，由于同学们节电意识淡薄，仍打开教室内的灯具；另一种是晚上自习时间，有的教室没人时或只有零星的几个人且坐的比较分散，往往也是灯火通明，造成极大的浪费；
随着照明设备和照明技术的发展，照明控制的智能化管理已然成为当今及以后照明控制发展的主流方向，现有技术中利用红外传感器检测人体发出的红外信号，依此来判断是否有人，进而实现照明电路的自动开与关。这种方法虽具有一定的节能效果，但若忽视定期维护控制系统时，易造成红外感应失灵，严重制约照明的智能化水平，并且利用红外信号检测到人体从而实现照明电路的开启，仍然避免不了当有的教室人员坐的较分散时，教室内仍是灯火通明现象的发生。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种高校教室照明节电控制系统及控制方法，有效地避免了高校教室白天自然光充足时或晚上自习时教室无人或只有零星几个人且坐的比较分散时仍灯火通明的电能浪费现象。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种高校教室照明节电控制系统，包括可图像识别的摄像头、用于采集室内光照强度的环境光强检测器、计算机、微控制器、继电器和三档开关，所述环境光强检测器、计算机、继电器分别与微控制器电连接，所述继电器与三档开关连接；
所述计算机与微控制器进行双向数据传输，系统初始化时，通过外部键盘向计算机输入教室可满座人数；
所述摄像头与微控制器通过网络连接，将采集到的室内人物图像信息输送给微控制器，微控制器接收来自摄像头的信息并进行处理，统计出教室内人数，所述微控制器还接收来自环境光强检测器的室内光强信息并进行处理，依据程序指令控制三档开关的档位状态。
优选的，所述三档开关具有三种状态：光度最强、光度较强和关闭，依据室内有无人以及与室内环境光强度之间的合理匹配进行调节。
优选的，将教室内划分为若干个照明区域，每个照明区域的照明设备统一由一个照明机构控制，且每个照明机构分别与微控制器连接，所述照明区域包括靠近窗户的光照区以及远离窗户的光照区。
优选的，每个所述照明区域内均设置有摄像头。
优选的，每个所述照明区域内均设置有环境光强检测器，根据不同光照区的采光度采集室内的光强度。
优选的，每个所述照明区域内还设置有智能提醒机构，所述智能提醒机构包括照明设备间隔闪烁时间设置模块以及照明设备闪烁次数设置模块，所述智能提醒机构与微控制器相连。
一种高校教室照明节电控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、微控制器根据计算机提前设定的照明模式，并依据程序指令控制三档开关的档位状态；所述照明模式包括白天上课模式、晚上自习模式；
步骤二、当处于白天上课模式时，微控制器根据室内有无人以及与教室内不同光照区域内的环境光强度之间的合理匹配进行调节，当教室无人时，关闭所有照明设备，当教室有人上课时，根据人员所处照明区域以及室内环境光强度控制照明区域的三档开关；
步骤三、由白天上课模式切换到晚上自习模式时，微控制器先开启教室内照明区域的照明机构，若在设定时间内室内无人，则关闭所有照明机构；若摄像头检测到照明区域内有人物头像信息，且照明区域内都满足人数设定值，则维持满足条件的照明区域内的照明机构的开启状态，且根据室内环境光强度调整照明区域的三档开关，并关闭无人照明区域内的照明机构；
步骤四、当处于晚上自习模式时，首先通过计算机计算现场人数本来所需的照明区域，若摄像头检测到若干个照明区域内的人数均少于设定值时，微控制器控制开启智能提醒机构，对其中一部分人数少于设定值的照明区域进行灯光闪烁提醒，根据提前计算机设定的灯光闪烁的次数以及间隔时间，催促提醒同学向其他正常照明区域内聚拢，当闪烁一定时间后，关闭浪费的照明区域内的照明设备，仅开启供现场人数本来所需的照明区域的照明机构，使得同学们向其转移，且根据室内环境光强度调整照明区域的三档开关；
步骤五、当处于晚上自习模式时，教室内开启的照明区域内的人数均满足设定值，当其他同学进入教室时，开启其中一个关闭的照明区域的照明机构。
优选的，所述白天上课模式、晚上自习模式的时间设置与学校的作息时间相匹配。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过摄像头作为图像识别技术采集人体信号，并可统计教室内人数，同时引入分区照明机制，从而控制教室内各个照明区域照明机构的开关；另外本发明利用环境光强检测器实现自动识别室内光强以控制照明机构的开关与明暗状态，有效地避免了高校教室无人或自然光充足时仍灯火通明的电能浪费现象；
（2）本发明的微控制器根据计算机提前设定的照明模式，并依据程序指令控制三档开关的档位状态；所述照明模式包括白天上课模式、晚上自习模式，通过不同照明模式的设置，设定不同情况下微控制器控制照明机构及三挡开关的不同方案，当白天上课模式切换到晚上自习模式时，微控制器仍然开启教室内照明区域的照明机构，避免下课时老师还没有讲解完，仍需占用教室，或者同学们下课直接在教室自习，若在设定时间内室内无人，则关闭所有照明机构；此时会出现有几个教室照明机构处于打开状态，而有的教室照明机构处于关闭状态，同学们上自习会首先选择照明机构开启的教室，避免资源浪费；
（3）本发明中启动晚上自习模式时，针对教室内，首先通过计算机计算现场人数本来所需的照明区域，若摄像头检测到若干个照明区域内的人数均少于设定值时，微控制器控制开启智能提醒机构，对其中一部分人数少于设定值的照明区域进行灯光闪烁提醒，根据提前计算机设定的灯光闪烁的次数以及间隔时间，催促提醒同学向其他正常照明区域内聚拢，当闪烁一定时间后，关闭浪费的照明区域内的照明灯，仅开启供现场人数本来所需的照明区域的照明机构，有效解决了教室内只有零星的几个人且分布不均匀，但教室内灯火通明的现象发生，使得进一步节约资源。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明的控制方法中白天上课模式的流程图；
图3是本发明的控制方法中晚上自习模式的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
一种高校教室照明节电控制系统，包括可图像识别的摄像头、用于采集室内光照强度的环境光强检测器、计算机、微控制器、继电器和三档开关，所述环境光强检测器、计算机、继电器分别与微控制器电连接，所述继电器与三档开关连接；
所述计算机与微控制器进行双向数据传输，系统初始化时，通过外部键盘向计算机输入教室可满座人数；
所述摄像头与微控制器通过网络连接，将采集到的室内人物图像信息输送给微控制器，微控制器接收来自摄像头的信息并进行处理，统计出教室内人数，所述微控制器还接收来自环境光强检测器的室内光强信息并进行处理，依据程序指令控制三档开关的档位状态，所述三档开关具有三种状态：光度最强、光度较强和关闭，依据室内有无人以及与室内环境光强度之间的合理匹配进行调节。
将教室内划分为若干个照明区域，每个照明区域的照明设备统一由一个照明机构控制，且每个照明机构分别与微控制器连接，所述照明区域包括靠近窗户的光照区以及远离窗户的光照区，每个所述照明区域内均设置有摄像头以及环境光强检测器，根据不同光照区的采光度采集室内的光强度，每个所述照明区域内还设置有智能提醒机构，所述智能提醒机构包括照明设备间隔闪烁时间设置模块以及照明设备闪烁次数设置模块，所述智能提醒机构与微控制器相连。
一种高校教室照明节电控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、微控制器根据计算机提前设定的照明模式，并依据程序指令控制三档开关的档位状态；所述照明模式包括白天上课模式、晚上自习模式，所述白天上课模式、晚上自习模式的时间设置与学校的作息时间相匹配；
步骤二、当处于白天上课模式时，微控制器根据室内有无人以及与教室内不同光照区域内的环境光强度之间的合理匹配进行调节，教室光强度等级为强、较强、弱，当教室无人时，关闭所有照明设备，当教室有人上课时，环境光强检测器检测到整体教室内光线都较充足、光强度强时，微控制器控制整个教室内的照明机构都处于关闭状态；当环境光强检测器检测到教室内靠近窗户的光照区光线充足，但远离窗户的光照区光线弱，且光线较弱的光照区摄像头捕捉到有人物头像信息，微控制器打开控制光线较弱的照明区域中的照明机构，并通过三档开关控制照明设备处于合适光度；
当环境光强检测器检测到整个教室内的光线都较微弱，此时微控制器控制开启所有摄像头捕捉到有人物头像信息的照明区域内的照明机构；
步骤三、由白天上课模式切换到晚上自习模式时，微控制器先开启教室内照明区域的照明机构，防止白天上完课后，有的班级出现拖堂情况，或者有的同学直接下课再上晚自习，若在设定时间内室内无人，则关闭所有照明机构；此时会出现有几个教室照明机构处于打开状态，而有的教室照明机构处于关闭状态，同学们上自习会首先选择照明机构开启的教室，避免资源浪费，当照明机构开启的教室内摄像头检测到照明区域内有人物头像信息，且照明区域内都满足人数设定值，则维持满足条件的照明区域内的照明机构的开启状态，且根据室内环境光强度调整照明区域的三档开关，并关闭无人照明区域内的照明机构；
步骤四、当处于晚上自习模式时，首先通过计算机计算现场人数本来所需的照明区域，若摄像头检测到若干个照明区域内的人数均少于设定值时，微控制器控制开启智能提醒机构，对其中一部分人数少于设定值的照明区域进行灯光闪烁提醒，根据提前计算机设定的灯光闪烁的次数以及间隔时间，催促提醒同学向其他正常照明区域内聚拢，当间隔一定时间后，关闭浪费的照明区域内的照明灯，仅开启供现场人数本来所需的照明区域的照明机构，然后优先选择关闭光线较弱且人员较为分散的照明区域，选择开启光线较强且较为集中的照明区域，使得本来在人数少于设定值且较为分散的照明区域的同学们向其转移，根据室内环境光强度调整照明区域的三档开关，由于其集中在光线较强的照明区域中，使得进一步节约资源；
步骤五、当处于晚上自习模式时，若教室内开启的照明区域内的人数均满足设定值，当其他同学进入教室时，开启其中一个关闭的照明区域的照明机构。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种高校教室照明节电控制系统，其特征在于：包括可图像识别的摄像头、用于采集室内光照强度的环境光强检测器、计算机、微控制器、继电器和三档开关，所述环境光强检测器、计算机、继电器分别与微控制器电连接，所述继电器与三档开关连接；
所述计算机与微控制器进行双向数据传输，系统初始化时，通过外部键盘向计算机输入教室可满座人数；
所述摄像头与微控制器通过网络连接，将采集到的室内人物图像信息输送给微控制器，微控制器接收来自摄像头的信息并进行处理，统计出教室内人数，所述微控制器还接收来自环境光强检测器的室内光强信息并进行处理，依据程序指令控制三档开关的档位状态。
2.根据权利要求1所述的一种高校教室照明节电控制系统，其特征在于：所述三档开关具有三种状态：光度最强、光度较强和关闭，依据室内有无人以及与室内环境光强度之间的合理匹配进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种高校教室照明节电控制系统，其特征在于：将教室内划分为若干个照明区域，每个照明区域的照明设备统一由一个照明机构控制，且每个照明机构分别与微控制器连接，所述照明区域包括靠近窗户的光照区以及远离窗户的光照区。
4.根据权利要求3所述的一种高校教室照明节电控制系统，其特征在于：每个所述照明区域内均设置有摄像头。
5.根据权利要求3所述的一种高校教室照明节电控制系统，其特征在于：每个所述照明区域内均设置有环境光强检测器，根据不同光照区的采光度采集室内的光强度。
6.根据权利要求3所述的一种高校教室照明节电控制系统，其特征在于：每个所述照明区域内还设置有智能提醒机构，所述智能提醒机构包括照明设备间隔闪烁时间设置模块以及照明设备闪烁次数设置模块，所述智能提醒机构与微控制器相连。
7.根据权利要求1所述的一种高校教室照明节电控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、微控制器根据计算机提前设定的照明模式，并依据程序指令控制三档开关的档位状态；所述照明模式包括白天上课模式、晚上自习模式；
步骤二、当处于白天上课模式时，微控制器根据室内有无人以及与教室内不同光照区内的环境光强度之间的合理匹配进行调节，当教室无人时，关闭所有照明设备，当教室有人上课时，根据人员所处照明区域以及室内环境光强度控制照明区域的三档开关；
步骤三、由白天上课模式切换到晚上自习模式时，微控制器仍然开启教室内照明区域的照明机构，若在设定时间内室内无人，则关闭所有照明机构；若摄像头检测到照明区域内有人物头像信息，且照明区域内都满足人数设定值，则维持满足条件的照明区域内的照明机构的开启状态，且根据室内环境光强度调整照明区域的三档开关，并关闭无人照明区域内的照明机构；
步骤四、当处于晚上自习模式时，首先通过计算机计算现场人数本来所需的照明区域，若摄像头检测到若干个照明区域内的人数均少于设定值时，微控制器控制开启智能提醒机构，对其中一部分人数少于设定值的照明区域进行灯光闪烁提醒，根据提前计算机设定的灯光闪烁的次数以及间隔时间，催促提醒同学向其他正常照明区域内聚拢，当闪烁一定时间后，关闭浪费的照明区域内的照明设备，仅开启供现场人数本来所需的照明区域的照明机构，使得同学们向其转移，且根据室内环境光强度调整照明区域的三档开关；
步骤五、当处于晚上自习模式时，若教室内开启的照明区域内的人数均满足设定值，当其他同学进入教室时，开启其中一个关闭的照明区域的照明机构。
8.根据权利要求7所述的一种高校教室照明节电控制系统的控制方法，其特征在于：所述白天上课模式、晚上自习模式的时间设置与学校的作息时间相匹配。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181002 |
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