CN202261987U - 教室节能灯控系统 - Google Patents

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Abstract

教室节能灯控系统，涉及一种学校教室内照明节能设备，解决了现有的学校教室内照明的电能浪费问题。系统将教室划为四个区域，放置在每排座位两侧的人数统计传感器连接到各区域的人数统计单片机，每个区域人数统计单片机与总控单片机连接，总控单片机经74HC245总线驱动器与继电器线圈连接，继电器的接点连接在各区域灯具的电源电路里。通过对教室各个区域精确的人数统计实现对不同区域灯具的智能控制，使教室灯光的开启数量恰好适应人流分布的需要。在灯具启动时，会根据教室实际人数来限制灯具的打开，以引导用户合理选择光源，减少不必要的电能消耗；当某区域无人后，灯具会在小延时后关闭。用于学校内各教室的灯具照明节能减排。节能、成本很低。

Description

教室节能灯控系统
技术领域
本实用新型属于电子领域，具体涉及一种教室灯具照明节能系统。
背景技术
现在教学楼、办公楼等建筑的灯光照明设备存在着许多电能浪费现象：一间教室有时可能仅有几个人在里面，或者所有人都聚集在教室的某一片区域，但是教室的所有灯都处于打开状态，从而日积月累浪费了巨大电能浪费。
中国专利CN201976285U公开了一种基于计算机视觉的教室节能装置，由ARM9芯片S3c2440处理器、数字摄像头OV9650图像采集装置、嵌入式Linux操作系统且移植OpenCV的图像处理部分以及支持ZiGbee协议同时内嵌8051内核的CC2430芯片的数据传输部分及终端控制装置共四部分电连接组成；数字摄像头OV9650图像采集装置安装在室内棚顶，采集室内人员数量和光亮度数据反馈给ARM9芯片S3c2440处理器，通过CC2430芯片对照明电路进行控制。
包括上述专利在内的许多设计方案都是对整个教室的总人数进行统计，随后依据人数与光强一定规则对打开灯具数量进行限制。但是仅通过对教室总人数统计不能反映室内人员分布情况，不能够更科学、合理、人性化地控制相应区域灯具的打开与关闭。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是现有的学校教室内照明的电能浪费问题，提供一种教室节能灯控系统。
本实用新型解决其技术问题的技术方案：
将教室划为四个照明区域。对每一个区域内人数进行统计，并以此控制相应区域灯具。
一种教室节能灯控系统，该节能灯控系统包括STC89S52型总控单片机、74HC245总线驱动器、第一至第四继电器、AT89C51型第一至第四区域人数统计单片机、第一至第四十个人数统计传感器。
第一区域人数统计单片机的P0.0和P0.1管脚分别与第一个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P0.2和P0.3管脚分别与第二个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P0.4和P0.5管脚分别与第三个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P0.6和P0.7管脚分别与第四个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P2.0和P2.1管脚分别与第五个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P2.2和P2.3管脚分别与第六个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P2.4和P2.5管脚分别与第七个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P2.6和P2.7管脚分别与第八个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P1.0和P1.1管脚分别与第九个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机的P1.2和P1.3管脚分别与第十个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接。
同样地，第二区域人数统计单片机的P0.0～P0.7管脚分别与第十一至第十四个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第二区域人数统计单片机的P2.0至P2.7管脚分别与第十五至十八个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第二区域人数统计单片机的P1.0至P1.3管脚分别与第十九、二十个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接。
同样地，第三区域人数统计单片机的P0.0～P0.7管脚分别与第二十一至第二十四个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第三区域人数统计单片机的P2.0至P2.7管脚分别与第二十五至二十八个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第三区域人数统计单片机的P1.0至P1.3管脚分别与第二十九、三十个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接。
同样地，第四区域人数统计单片机的P0.0～P0.7管脚分别与第三十一至第三十四个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第四区域人数统计单片机的P2.0至P2.7管脚分别与第三十五至三十八个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第四区域人数统计单片机的P1.0至P1.3管脚分别与第三十九、四十个人数统计传感器的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；
总控单片机的P0.0～P0.3管脚分别连接第一区域人数统计单片机的P1.4～P1.7管脚；总控单片机的P0.4～P0.7管脚分别连接第二区域人数统计单片机的P1.4～P1.7管脚；总控单片机的P2.0～P2.3管脚分别连接第三区域人数统计单片机的P1.4～P1.7管脚；总控单片机的P2.4～P2.7管脚分别连接第四区域人数统计单片机的P1.4～P1.7管脚。
总控单片机的P1.0～P1.3管脚分别连接74HC245总线驱动器的B0～B3号管脚。
74HC245总线驱动器的A0管脚连接第一继电器的线圈的一端，第一继电器的线圈的另一端接地；第一继电器的两个接点连接到第一区灯具所在的220V交流电源的回路里。
74HC245总线驱动器的A1管脚连接第二继电器的线圈的一端，第二继电器的线圈的另一端接地；第二继电器的两个接点连接到第二区灯具所在的220V交流电源的回路里。
74HC245总线驱动器的A2管脚连接第三继电器的线圈的一端，第三继电器的线圈的另一端接地；第三继电器的两个接点连接到第三区灯具所在的220V交流电源的回路里。
74HC245总线驱动器的A3管脚连接第四继电器的线圈的一端，第四继电器的线圈的另一端接地；第四继电器的两个接点连接到第四区灯具所在的220V交流电源的回路里。
总控单片机的型号为STC89S52，第一至第四区域人数统计单片机的型号为AT89C51。
本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果：通过对教室内各区域人数的精确统计实现对不同区域灯具的智能控制，使教室灯具的开启数量恰好适应人流的需要，从而相比于现有的仅通过教室内总人数来控制灯具的方案更加智能化、人性化，更加合理，节约电量更多，并且成本低。
附图说明
图1教室节能灯控系统总控电路图。
图2第一区域人数统计电路图。
图3第二区域人数统计电路图。
图4第三区域人数统计电路图。
图5第四区域人数统计电路图。
图6教室节能灯控系统全局控制方案。
具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步说明：
教室节能灯控系统，将教室划为四个照明区域。对每一个区域内人数进行统计，并以此控制相应区域灯具。该节能灯控系统包括STC89S52型总控单片机U1、74HC245总线驱动器U2、第一至第四继电器K1～K4、AT89C51型第一至第四区域人数统计单片机U3～U6、第一至第四十个人数统计传感器S1～S40。
第一区域人数统计单片机U3的P0.0和P0.1管脚分别与第一个人数统计传感器S1的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P0.2和P0.3管脚分别与第二个人数统计传感器S2的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P0.4和P0.5管脚分别与第三个人数统计传感器S3的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P0.6和P0.7管脚分别与第四个人数统计传感器S4的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P2.0和P2.1管脚分别与第五个人数统计传感器S5的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P2.2和P2.3管脚分别与第六个人数统计传感器S6的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P2.4和P2.5管脚分别与第七个人数统计传感器S7的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P2.6和P2.7管脚分别与第八个人数统计传感器S8的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P1.0和P1.1管脚分别与第九个人数统计传感器S9的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机U3的P1.2和P1.3管脚分别与第十个人数统计传感器S10的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接。
同样地，第二区域人数统计单片机U4的P0.0～P0.7管脚分别与第十一至第十四个人数统计传感器S11～S14的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第二区域人数统计单片机U4的P2.0～P2.7管脚分别与第十五至十八个人数统计传感器S15～S18的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第二区域人数统计单片机U4的P1.0～P1.3管脚分别与第十九、二十个人数统计传感器S19～S20的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接。
同样地，第三区域人数统计单片机U5的P0.0～P0.7管脚分别与第二十一至第二十四个人数统计传感器S21～S24的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第三区域人数统计单片机U5的P2.0～P2.7管脚分别与第二十五至二十八个人数统计传感器S25～S28的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第三区域人数统计单片机U5的P1.0～P1.3管脚分别与第二十九、三十个人数统计传感器S29～S30的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接。
同样地，第四区域人数统计单片机U6的P0.0～P0.7管脚分别与第三十一至第三十四个人数统计传感器S31～S34的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第四区域人数统计单片机U6的P2.0～P2.7管脚分别与第三十五至三十八个人数统计传感器S35～S38的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第四区域人数统计单片机U6的P1.0～P1.3管脚分别与第三十九、四十个人数统计传感器S39～S40的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接。
总控单片机U1的P0.0～P0.3管脚分别连接第一区域人数统计单片机U3的P1.4～P1.7管脚；总控单片机U1的P0.4～P0.7管脚分别连接第二区域人数统计单片机U4的P1.4～P1.7管脚；总控单片机U1的P2.0～P2.3管脚分别连接第三区域人数统计单片机U5的P1.4～P1.7管脚；总控单片机U1的P2.4～P2.7管脚分别连接第四区域人数统计单片机U6的P1.4～P1.7管脚。
总控单片机U1的P1.0～P1.3管脚分别连接74HC245总线驱动器U2的B0～B3号管脚。
74HC245总线驱动器U2的A0管脚连接第一继电器K1的线圈的一端，第一继电器K1的线圈的另一端接地；第一继电器K1的两个接点连接到第一区灯具D1所在的220V交流电源的回路里。
74HC245总线驱动器U2的A1管脚连接第二继电器K2的线圈的一端，第二继电器K2的线圈的另一端接地；第二继电器K2的两个接点连接到第二区灯具D2所在的220V交流电源的回路里。
74HC245总线驱动器U2的A2管脚连接第三继电器K3的线圈的一端，第三继电器K3的线圈的另一端接地；第三继电器K3的两个接点连接到第三区灯具D3所在的220V交流电源的回路里。
74HC245总线驱动器U2的A3管脚连接第四继电器K4的线圈的一端，第四继电器K4的线圈的另一端接地；第四继电器K4的两个接点连接到第四区灯具D4所在的220V交流电源的回路里。
总控单片机U1的型号为STC89S52，第一至第四区域人数统计单片机U3-U6的型号为AT89C51。
在上面各电路图中，总控单片机U1、第一至第四区域人数统计单片机U3～U6的XTAL1、XTAL2、EA、RST及P0.0～P0.7管脚所连接的电阻、电容、晶振、开关、+5V电源等均为单片机工作的基本外围电路。
本系统核心控制器件为型号为STC89S52的总控单片机，放置在教室前面顶部。该单片机输出信号通过74HC245功率放大器与继电器接到灯具上。总控电路图图1所示，各区域人数统计电路图如图2、3、4、5所示。
第一至第四十个人数统计传感器S1～S40每个均由两个E18-D8ONK红外对管组成。
人数统计传感器放置在每排座位左、右侧入口处。人数统计传感器S1～S10分别依次放置于第一个区域的五排座位的左右两侧。人数统计传感器S11～S20分别依次放置于第二个区域的五排座位的左右两侧。人数统计传感器S21～S30分别依次放置于第三个区域的五排座位的左右两侧。人数统计传感器S31～S40分别依次放置于第四个区域的五排座位的左右两侧。
教室节能灯控系统的工作：
系统对教室内各区域人数进行统计。当总人数大于等于1时允许开启1个区域的灯具；当检测到有人进入教室的某个区域，则打开该区域的灯具，其他区域灯具仍保持关闭状态；当教室内人数增加但不超过教室额定人数的1/8时，无论后来的人坐在教室内的哪个区域，尚未开灯的区域灯具仍然保持关闭状态，以引导人们集中在已开的灯区域，保证电能的节省量。同理：
当总人数大于等于X/8时允许开启2个区域灯具；
当总人数大于等于X/4时允许开启3个区域灯具；
当总人数大于等于X/2时允许开启4个区域灯具；
教室灯具全部打开后，系统会继续进行人数统计。整个系统运行过程中，当检测到某一区域人数降为零时，五分钟的延时后将该区域灯光熄灭。如果该区域人数上升，则重新打开本区域灯具。随着教室人数的逐渐减少，教室所有区域灯具将依次熄灭。显然，这样相比于所有灯具全天处于打开状态节省了大量电能。教室节能灯控系统全局控制方案如图6所示。

Claims (1)

1.一种教室节能灯控系统，其特征在于：该节能灯控系统包括总控单片机(U1)、74HC245总线驱动器(U2)、第一至第四继电器(K1-K4)、第一至第四区域人数统计单片机(U3-U6)、第一至第四十个人数统计传感器(S1-S40)；
第一区域人数统计单片机(U3)的P0.0和P0.1管脚分别与第一个人数统计传感器(S1)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P0.2和P0.3管脚分别与第二个人数统计传感器(S2)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P0.4和P0.5管脚分别与第三个人数统计传感器(S3)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P0.6和P0.7管脚分别与第四个人数统计传感器(S4)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P2.0和P2.1管脚分别与第五个人数统计传感器(S5)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P2.2和P2.3管脚分别与第六个人数统计传感器(S6)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P2.4和P2.5管脚分别与第七个人数统计传感器(S7)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P2.6和P2.7管脚分别与第八个人数统计传感器(S8)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P1.0和P1.1管脚分别与第九个人数统计传感器(S9)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；第一区域人数统计单片机(U3)的P1.2和P1.3管脚分别与第十个人数统计传感器(S10)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端连接；
同样地，第二区域人数统计单片机(U4)的P0.0-P0.7管脚分别与第十一至第十四个人数统计传感器(S11-S14)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第二区域人数统计单片机(U4)的P2.0至P2.7管脚分别与第十五至十八个人数统计传感器(S15-S18)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第二区域人数统计单片机(U4)的P1.0至P1.3管脚分别与第十九、二十个人数统计传感器(S19-S20)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；
同样地，第三区域人数统计单片机(U5)的P0.0-P0.7管脚分别与第二十一至第二十四个人数统计传感器(S21-S24)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第三区域人数统计单片机(U5)的P2.0至P2.7管脚分别与第二十五至二十八个人数统计传感器(S25-S28)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第三区域人数统计单片机(U5)的P1.0至P1.3管脚分别与第二十九、三十个人数统计传感器(S29-S30)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；
同样地，第四区域人数统计单片机(U6)的P0.0-P0.7管脚分别与第三十一至第三十四个人数统计传感器(S31-S34)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第四区域人数统计单片机(U6)的P2.0至P2.7管脚分别与第三十五至三十八个人数统计传感器(S35-S38)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；第四区域人数统计单片机(U6)的P1.0至P1.3管脚分别与第三十九、四十个人数统计传感器(S39-S40)的一个红外对管的输出端和另一个红外对管的输出端分别连接；
总控单片机(U1)的P0.0-P0.3管脚分别连接第一区域人数统计单片机(U3)的P1.4-P1.7管脚；总控单片机(U1)的P0.4-P0.7管脚分别连接第二区域人数统计单片机(U4)的P1.4-P1.7管脚；总控单片机(U1)的P2.0-P2.3管脚分别连接第三区域人数统计单片机(U5)的P1.4-P1.7管脚；总控单片机(U1)的P2.4-P2.7管脚分别连接第四区域人数统计单片机(U6)的P1.4-P1.7管脚；
总控单片机(U1)的P1.0-P1.3管脚分别连接74HC245总线驱动器(U2)的B0-B3号管脚；
74HC245总线驱动器(U2)的A0管脚连接第一继电器(K1)的线圈的一端，第一继电器(K1)的线圈的另一端接地；第一继电器(K1)的两个接点连接到第一区灯具(D1)所在的220V交流电源的回路里；
74HC245总线驱动器(U2)的A1管脚连接第二继电器(K2)的线圈的一端，第二继电器(K2)的线圈的另一端接地；第二继电器(K2)的两个接点连接到第二区灯具(D2)所在的220V交流电源的回路里；
74HC245总线驱动器(U2)的A2管脚连接第三继电器(K3)的线圈的一端，第三继电器(K3)的线圈的另一端接地；第三继电器(K3)的两个接点连接到第三区灯具(D3)所在的220V交流电源的回路里；
74HC245总线驱动器(U2)的A3管脚连接第四继电器(K4)的线圈的一端，第四继电器(K4)的线圈的另一端接地；第四继电器(K4)的两个接点连接到第四区灯具(D4)所在的220V交流电源的回路里；
总控单片机(U1)的型号为STC89S52，第一至第四区域人数统计单片机(U3-U6)的型号为AT89C51。
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