CN116600434A - 一种教学楼用led智能管理控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED智能控制技术领域，尤其是指一种教学楼用LED智能管理控制系统，包括主控模块以及多个教室单元，教室单元包括控制模块、均与控制模块信号连接的时间模块、亮度检测模块、监测模块、投影机模块以及LED模块，控制模块与主控模块信号连接；亮度检测模块用于检测教室内的自然光亮度；监测模块用于检测教室内的人员的数量以及位置分布；投影仪模块用于控制投影仪亮度进行适应性调整；LED模块用于调整教室内各LED灯的工作状态。本发明通过亮度检测模块、投影仪模块以及LED模块配合，能够根据教室内自然光导致的亮度而进行投影仪亮度以及LED灯亮度的适应性调整，从而让投影仪的工作亮度更佳，保证了投影效果。

Description

一种教学楼用LED智能管理控制系统

技术领域

本发明涉及LED智能控制技术领域，尤其是指一种教学楼用LED智能管理控制系统。

背景技术

现有的教学楼灯光控制，基本都是采用传统的控制方式，也就是总闸控制所有灯的通断电，而每盏灯/每一个照明区域的灯都有单独的按钮进行控制。随着智能化概念的普及，关于教学楼灯光的相关技术也在发展，例如申请号为CN202011366618.1的中国发明专利，公开了一种教室灯光分区智能控制器及智能照明系统，能够根据教室内人员分布情况进行灯光的调控，从而让照明亮度更为科学、节能。

然而，这个方案明显具有以下不足：跟教室内灯光具有相关的还有投影仪的使用，但是该方案以及其他现有技术均没有公开教室亮度与投影仪亮度彼此之间进行适应性调整的方案，导致智能化效果并未达到更佳。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种教学楼用LED智能管理控制系统，能够在具有根据人员分布控制亮度变化的前提下，还让投影仪与LED灯能够根据实际场景进行适应性亮度变化，从而让投影仪的使用效果更佳。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种教学楼用LED智能管理控制系统，包括主控模块以及多个教室单元，教室单元包括控制模块、均与控制模块信号连接的时间模块、亮度检测模块、监测模块、投影机模块以及LED模块，控制模块与主控模块信号连接；

亮度检测模块用于检测教室内的自然光亮度；

时间模块用于获取当地实时时间；

监测模块用于检测教室内的人员的数量以及位置分布；

投影仪模块用于在投影仪工作时，根据教室内的亮度，控制投影仪亮度进行适应性调整；

LED模块用于根据教室内的亮度以及投影仪是否工作，或根据教室内人员的数量以及位置分布情况，调整教室内各LED灯的工作状态；

控制模块用于根据当地实时时间监测LED模块的状态，当在非特定时间而LED模块依然处于工作状态时，控制模块发送信号至主控模块。

进一步的，所述投影仪模块控制投影仪亮度进行适应性调整，具体包括：

S1.提供亮度范围C₁、C₂和C₃；

S2.获取教室内的亮度值L₀；

S3.确定亮度值L₀所处的亮度范围，若亮度值L₀处于亮度范围C₁，则执行步骤S4；若亮度值L₀处于亮度范围C₂，则执行步骤S5；若亮度值L₀处于亮度范围C₃，则执行步骤S6；

S4.控制投影仪以亮度L’进行工作，同时由LED模块控制教室内LED灯进行适应性亮度变化；其中亮度L’为投影仪最大亮度L_max的60-80%；

S5.控制投影仪以最大亮度L_max进行工作；

S6.控制投影仪以最大亮度L_max进行工作，同时提醒或控制教室内窗帘进行拉上。

进一步的，在步骤S4中，由LED模块控制教室内LED灯进行适应性亮度变化，具体包括：

根据L_LED=K*（L₀-L’）算出教室内LED的所需工作亮度L_LED，其中K为常数。

进一步的，在步骤S6中，警示投影仪使用者拉上窗帘，通过以下两种方式之一实现：

由控制模块往教室内的计算机输入提醒文字进行提醒；

由控制模块连接窗帘驱动模块，通过窗帘驱动模块带动窗帘自动拉上。

进一步的，所述LED模块用于根据教室内的亮度调整教室内各LED灯的工作状态，具体包括：

1).通过控制模块获知投影仪是否开启以及窗帘是否拉上，若是则执行步骤S3，否则执行步骤2)；

2).获取教室内亮度值L₀，并在亮度值L₀处于亮度范围C₁内时执行步骤3)，否则控制LED灯不进行照明；

3).根据L_LED= C_1max- L₀算出LED灯照明的亮度值L_LED，其中C_1max为亮度范围C₁的最大值；

4).实时监测教室内亮度变化值△L，当△L≥10% L₀时，执行步骤2)和3)。

进一步的，所述监测模块包括呈矩形阵列分布于教室顶部的多个红外探头，多个红外探头均与控制模块电连接；LED模块根据教室内人员的数量以及位置分布情况，调整教室内各LED灯的工作状态，具体包括：

A.根据教室内LED灯的分布情况对教室内进行照明区域划分；

B.通过多个红外探头分别感测不同区域内的人员分布情况；

C.主控模块判断不同区域内的具体人数，当区域内人数不少于K人时，执行步骤D；当区域内人数为少于K时，执行步骤E；

D.控制该区域的LED灯以正常亮度进行工作；

E.检测该区域的相邻区域人数，当该区域的任一相邻区域内人数不少于K人时，该区域的LED灯不进行照明，否则该区域内的LED灯以正常亮度的70-80%进行照明；

其中，K为2或3。

进一步的，所述教室单元还包括提醒灯，提醒灯设置于教室内或教室外，提醒灯用于在到达设定时间且教室内LED灯并未全部熄灭时进行发光。

进一步的，还包括走廊单元，走廊单元包括均与主控模块信号连接的总灯模块以及多个走廊灯模块，总灯模块连接有多个总灯，走廊灯模块连接有一层楼的所有走廊灯；

总灯模块用于在某一楼层存在亮灯的教室时控制该楼层的总灯进行发光；

走廊灯模块用于在教室的LED灯全部熄灭时，控制该教室与楼梯/最近距离的未熄灭LED灯教室之间的走廊灯熄灭。

进一步的，所述走廊灯模块连接有计时模块，计时模块用于在教室的LED灯全部熄灭后进行计时，并在计时至预设时间后发送信号至走廊灯模块，由走廊灯模块控制对应的走廊灯熄灭。

进一步的，所述走廊灯模块还连接有多个计数器，

当全部教室的LED灯均熄灭时，计数器反馈楼层内进入人数和离开人数是否相同，如是则控制该楼层的走廊灯以及总灯熄灭，否则在经过T时间后发送信号至主控模块进行提醒。

本发明的有益效果：本发明通过亮度检测模块、投影仪模块以及LED模块配合，能够根据教室内自然光导致的亮度而进行投影仪亮度以及LED灯亮度的适应性调整，从而让投影仪的工作亮度更佳，保证了投影效果。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的教室单元的示意图。

图3为本发明的走廊单元的示意图。

图4为本发明的教室内的LED灯和监测模块的示意图。

图5为本发明所述的教学楼的示意图。

附图标记：1—LED灯，2—红外探头，3—提醒灯，4—总灯，5—走廊灯，6—计数器。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1至图5所示，本发明提供的一种教学楼用LED智能管理控制系统，包括主控模块以及多个教室单元，教室单元包括控制模块、均与控制模块信号连接的时间模块、亮度检测模块、监测模块、投影机模块以及LED模块，控制模块与主控模块信号连接；

亮度检测模块用于检测教室内的自然光亮度；

时间模块用于获取当地实时时间；

监测模块用于检测教室内的人员的数量以及位置分布；

投影仪模块用于在投影仪工作时，根据教室内的亮度，控制投影仪亮度进行适应性调整；

LED模块用于根据教室内的亮度以及投影仪是否工作，或根据教室内人员的数量以及位置分布情况，调整教室内各LED灯1的工作状态；

控制模块用于根据当地实时时间监测LED模块的状态，当在非特定时间而LED模块依然处于工作状态时，控制模块发送信号至主控模块。

具体的，本发明采用的是一对多的控制方式，即主控模块与多个控制模块进行数据交互，以使得安保人员或者管理人员能够通过主控模块获取各教室内的LED灯1的亮灭情况；而控制模块则是作为教室的控制核心，亮度检测模块优选为设置在教室外的亮度传感器。实际使用时，在教室内不亮灯的情况下，由技术人员通过亮度传感器检测教室外的亮度，然后通过另一亮度检测装置实时检测教室内的亮度，把二者数据进行匹配后储存至控制模块，使得控制模块可根据所测得的教室外亮度实时匹配教室内的亮度。

当确定教室内的亮度后，若该亮度值低于所预先设定的值时，LED模块则控制LED灯1进行照明，LED灯1发光的亮度根据教室内自然光的亮度变化而适应性自动调整。当需要使用投影仪时，亮度检测模块会检测教室内的亮度，由控制模块根据教室内自然光的亮度而控制投影仪模块和LED模块分别进行工作，以保证教室内的实际亮度与投影仪模块的亮度相适应，即让学生在教室内亮度适合的前提下观看投影仪所投影出的图像，保证了投影图像清晰之余还不耽误学生做笔记。

在本实施例中，所述投影仪模块控制投影仪亮度进行适应性调整，具体包括：

S1.提供亮度范围C₁、C₂和C₃；

S2.获取教室内的亮度值L₀；

S3.确定亮度值L₀所处的亮度范围，若亮度值L₀处于亮度范围C₁，则执行步骤S4；若亮度值L₀处于亮度范围C₂，则执行步骤S5；若亮度值L₀处于亮度范围C₃，则执行步骤S6；

S4.控制投影仪以亮度L’进行工作，同时由LED模块控制教室内LED灯1进行适应性亮度变化；其中亮度L’为投影仪最大亮度L_max的60-80%；

S5.控制投影仪以最大亮度L_max进行工作；

S6.控制投影仪以最大亮度L_max进行工作，同时提醒或控制教室内窗帘进行拉上。

具体的，本发明的亮度范围分为三档，第一档是亮度较低的情景，即阴天或者晚上，此时若需要使用投影仪，则需要LED灯1进行低亮度照明，保证不会影响到学生做笔记或者看书；而投影仪模块则以60-80%的亮度进行投影即可让学生清晰看到投影的图像。而第二档则是自然光亮度适宜的阶段，此时不需要LED灯1进行照明，只需要投影仪以最大亮度进行投影图像，即可保证使用效果以及不影响学生做笔记以及看书。第三档则是对应外界亮度过高的情景，例如阳光猛烈的中午，此时外界射入教室的自然光亮度会严重影响到投影仪的投影，因此需要把窗帘拉上后方可让投影仪正常使用；由于自然光亮度过高，因此拉上窗帘后自然光透过窗帘射入教室的光线亮度即可让学生正常做笔记以及看书。

具体的，在步骤S4中，由LED模块控制教室内LED灯1进行适应性亮度变化，具体包括：

根据L_LED=K*（L₀-L’）算出教室内LED的所需工作亮度L_LED，其中K为常数。即LED灯1的亮度主要用于进行补偿，以保证教室内不会过于阴暗。本发明采用的LED灯1亮度是由教室内自然光亮度以及投影仪的亮度之差乘以一个补偿系数而得出的，保证了LED灯1亮度不会喧宾夺主地对投影仪投影清晰度造成干涉。而上述K为一个常数，可通过结合教室内的实际亮度变化以及投影仪投影亮度变化稳定情况下，观察投影图形清晰度后统计以及计算得出。

在本实施例中，在步骤S6中，警示投影仪使用者拉上窗帘，通过以下两种方式之一实现：

由控制模块往教室内的计算机输入提醒文字进行提醒；

由控制模块连接窗帘驱动模块，通过窗帘驱动模块带动窗帘自动拉上。

即对于教室采用手动拉窗帘的使用情况，本发明采用在电脑中提示教师拉窗帘的方式以让窗帘拉上，可通过在窗帘的滑轨处设置对应的接近开关来获取窗帘是否拉上的信息，并在确保窗帘拉上后消除文字提醒；而采用电动拉窗帘的教室则直接由控制模块发送指令以实现拉窗帘。

在本实施例中，所述LED模块用于根据教室内的亮度调整教室内各LED灯1的工作状态，具体包括：

1).通过控制模块获知投影仪是否开启以及窗帘是否拉上，若是则执行步骤S3，否则执行步骤2)；

2).获取教室内亮度值L₀，并在亮度值L₀处于亮度范围C₁内时执行步骤3)，否则控制LED灯不进行照明；

3).根据L_LED= C_1max- L₀算出LED灯照明的亮度值L_LED，其中C_1max为亮度范围C₁的最大值；

4).实时监测教室内亮度变化值△L，当△L≥10% L₀时，执行步骤2)和3)。

即对于教室内亮度变化的情况，具体是根据教室外自然光的亮度变化而获得的，当外界自然光亮度变化时，教室内自然光必然也是随之变化的，二者呈正相关。在变化值大于当前亮度的10%时，本发明即判断该变化会影响到人的感知的，此时放通过LED模块控制教室内LED灯1的亮度对应进行调整，从而保证教室内亮度始终稳定。

在本实施例中，所述监测模块包括呈矩形阵列分布于教室顶部的多个红外探头2，多个红外探头2均与控制模块电连接；LED模块根据教室内人员的数量以及位置分布情况，调整教室内各LED灯1的工作状态，具体包括：

A.根据教室内LED灯1的分布情况对教室内进行照明区域划分；

B.通过多个红外探头2分别感测不同区域内的人员分布情况；

C.主控模块判断不同区域内的具体人数，当区域内人数不少于K人时，执行步骤D；当区域内人数为少于时，执行步骤E；

D.控制该区域的LED灯1以正常亮度进行工作；

E.检测该区域的相邻区域人数，当该区域的任一相邻区域内人数不少于K人时，该区域的LED灯1不进行照明，否则该区域内的LED灯1以正常亮度的70-80%进行照明；

其中，K为2或3。

相较于现有技术仅提供了可根据人员分布控制LED灯1的情况，本发明则直接提供了一种具体的方案。即教室内必然会有多个LED灯1，而每个LED灯1分别代表一个照明的区域；当某个区域内人数超过K（根据学校的要求而设置）时，则该区域属于密集分布区，需要LED灯1正常照明方可满足照明要求；而当该区域内人数低于K时，则该区域的人数不多，因此照明亮度降低即可满足照明要求；而当该区域无人时，则判断为该区域的学生于晚自习后离开，此时直接控制该区域的LED灯1熄灭即可，达到了智能化控制以节能的效果。

此外，本发明采用了红外感测的方式，能够更为精准捕捉不同区域内人数的分布，而在人数少的区域，如果该区域的相邻区域因人分布密集而正常照明时，通常该相邻区域照明的亮度足以顺带满足该区域，因此可控制该区域不进行照明，以进一步达到节能的效果。

在本实施例中，所述教室单元还包括提醒灯3，提醒灯3设置于教室内或教室外（优选为设置在教室外），提醒灯3用于在到达设定时间且教室内LED灯1并未全部熄灭时进行发光。该提醒灯3主要用于进行状态反馈，即当到达教室停止使用的时间，安保人员必然进行巡楼，此时安保人员根据各教室的提醒灯3即可直接获知该教室是否还未熄灯，以及时通知教室内人员撤离；此外，安保人员在巡楼完毕后，可通过在教学楼外直接观看的方式获取各教室的LED灯1是否全部熄灭，从而避免不小心把学生关在教学楼内的事故发生。

在本实施例中，本发明还包括走廊单元，走廊单元包括均与主控模块信号连接的总灯4模块以及多个走廊灯5模块，总灯4模块连接有多个总灯4，走廊灯5模块连接有一层楼的所有走廊灯5；

总灯4模块用于在某一楼层存在亮灯的教室时控制该楼层的总灯4进行发光；

走廊灯5模块用于在教室的LED灯1全部熄灭时，控制该教室与楼梯/最近距离的未熄灭LED灯1教室之间的走廊灯5熄灭。

本发明通过总灯4模块以便于安保人员查阅该楼层内是否全部教室熄灭LED灯1，当总灯4熄灭时安保人员可直接略过该楼层而通过楼梯进入下一楼层，无需专门走出楼梯间而浪费时间。而走廊灯5模块则是起到了自动化控制走廊灯5的效果，让无人教室与有人教室/无人教室与楼梯之间的走廊灯5能够自行熄灭，避免浪费电能。

具体的，所述走廊灯5模块连接有计时模块，计时模块用于在教室的LED灯1全部熄灭后进行计时，并在计时至预设时间后发送信号至走廊灯模块，由走廊灯模块控制对应的走廊灯5熄灭。为了避免人一离开教室走廊灯5就熄灭的情景发生，本发明通过计时模块进行计时，例如当计时5分钟后进行熄灭走廊灯5，以保证人走到楼梯处才熄灭走廊灯5。

具体的，所述走廊灯5模块还连接有多个计数器6，多个计数器6与多个楼层一一对应设置；

当全部教室的LED灯1均熄灭时，计数器6反馈楼层内进入人数和离开人数是否相同，如是则控制该楼层的走廊灯5以及总灯4熄灭，否则在经过T时间后发送信号至主控模块进行提醒。

实际使用时，该计数器6可设置在各楼梯间的出入口处，通过感测人经过计数器6时的移动趋势来判断该人是进入还是离开对应楼层，当保证进入楼层人数和离开楼层人数匹配上时，才控制该楼层全部走廊灯5熄灭，从而避免人离开教室上厕所后没有走廊灯5照明而导致意外或者被误认为楼层无人而锁在教学楼内，提升了安全性能。

在本实施例中，计数器6可采用红外的方式实现人的数量以及移动趋势的获取。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：包括主控模块以及多个教室单元，教室单元包括控制模块、均与控制模块信号连接的时间模块、亮度检测模块、监测模块、投影机模块以及LED模块，控制模块与主控模块信号连接；

亮度检测模块用于检测教室内的自然光亮度；

时间模块用于获取当地实时时间；

监测模块用于检测教室内的人员的数量以及位置分布；

投影仪模块用于在投影仪工作时，根据教室内的亮度，控制投影仪亮度进行适应性调整；

LED模块用于根据教室内的亮度以及投影仪是否工作，或根据教室内人员的数量以及位置分布情况，调整教室内各LED灯的工作状态；

控制模块用于根据当地实时时间监测LED模块的状态，当在非特定时间而LED模块依然处于工作状态时，控制模块发送信号至主控模块；

所述监测模块包括呈矩形阵列分布于教室顶部的多个红外探头，多个红外探头均与控制模块电连接；LED模块根据教室内人员的数量以及位置分布情况，调整教室内各LED灯的工作状态，具体包括：

A.根据教室内LED灯的分布情况对教室内进行照明区域划分；

B.通过多个红外探头分别感测不同区域内的人员分布情况；

C.主控模块判断不同区域内的具体人数，当区域内人数不少于K时，执行步骤D；当区域内人数为少于K时，执行步骤E；

D.控制该区域的LED灯以正常亮度进行工作；

E.检测该区域的相邻区域人数，当该区域的任一相邻区域内人数不少于K人时，该区域的LED灯不进行照明，否则该区域内的LED灯以正常亮度的70-80%进行照明；

其中，K为2或3；

还包括走廊单元，走廊单元包括均与主控模块信号连接的总灯模块以及多个走廊灯模块，总灯模块连接有多个总灯，走廊灯模块连接有一层楼的所有走廊灯；

总灯模块用于在某一楼层存在亮灯的教室时控制该楼层的总灯进行发光；

走廊灯模块用于在教室的LED灯全部熄灭时，控制该教室与楼梯/最近距离的未熄灭LED灯教室之间的走廊灯熄灭。

2.根据权利要求1所述的教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：所述投影仪模块控制投影仪亮度进行适应性调整，具体包括：

S1.提供亮度范围C₁、C₂和C₃；

S2.获取教室内的亮度值L₀；

S3.确定亮度值L₀所处的亮度范围，若亮度值L₀处于亮度范围C₁，则执行步骤S4；若亮度值L₀处于亮度范围C₂，则执行步骤S5；若亮度值L₀处于亮度范围C₃，则执行步骤S6；

S4.控制投影仪以亮度L’进行工作，同时由LED模块控制教室内LED灯进行适应性亮度变化；其中亮度L’为投影仪最大亮度L_max的60-80%；

S5.控制投影仪以最大亮度L_max进行工作；

S6.控制投影仪以最大亮度L_max进行工作，同时提醒或控制教室内窗帘进行拉上。

3.根据权利要求2所述的教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：在步骤S4中，由LED模块控制教室内LED灯进行适应性亮度变化，具体包括：

根据L_LED=K*（L₀-L’）算出教室内LED的所需工作亮度L_LED，其中K为常数。

4.根据权利要求2所述的教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：在步骤S6中，警示投影仪使用者拉上窗帘，通过以下两种方式之一实现：

由控制模块往教室内的计算机输入提醒文字进行提醒；

由控制模块连接窗帘驱动模块，通过窗帘驱动模块带动窗帘自动拉上。

5.根据权利要求4所述的教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：所述LED模块用于根据教室内的亮度调整教室内各LED灯的工作状态，具体包括：

1).通过控制模块获知投影仪是否开启以及窗帘是否拉上，若是则执行步骤S3，否则执行步骤2)；

2).获取教室内亮度值L₀，并在亮度值L₀处于亮度范围C₁内时执行步骤3)，否则控制LED灯不进行照明；

3).根据L_LED= C_1max- L₀算出LED灯照明的亮度值L_LED，其中C_1max为亮度范围C₁的最大值；

4).实时监测教室内亮度变化值△L，当△L≥10% L₀时，执行步骤2)和3)。

6.根据权利要求1所述的教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：所述教室单元还包括提醒灯，提醒灯设置于教室内或教室外，提醒灯用于在到达设定时间且教室内LED灯并未全部熄灭时进行发光。

7.根据权利要求1所述的教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：所述走廊灯模块连接有计时模块，计时模块用于在教室的LED灯全部熄灭后进行计时，并在计时至预设时间后发送信号至走廊灯模块，由走廊灯模块控制对应的走廊灯熄灭。

8.根据权利要求1所述的教学楼用LED智能管理控制系统，其特征在于：所述走廊灯模块还连接有多个计数器，

当全部教室的LED灯均熄灭时，计数器反馈楼层内进入人数和离开人数是否相同，如是则控制该楼层的走廊灯以及总灯熄灭，否则在经过T时间后发送信号至主控模块进行提醒。