CN204347581U - 一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，包括监控主机和教室监测装置，教室监测装置包括用于采集教室总人数和人员分布位置的图像人数采集装置和采集教室温度和光线的环境采集装置，监控主机包括若干继电器，控制各继电器分别断开或闭合的主控制器和Zigbee通讯装置，图像人数采集装置和环境采集装置通过ZigBee通讯装置与主控制器电连接，各继电器与主控制器电连接，各继电器的输出端分别与教室内的各照明灯和各风扇一一对应电连接。与现有技术相比：其可根据教室内的实际情况适应地开启或断开照明灯和风扇，克服了传统照明灯或风扇使用不当而造成电能的严重浪费的问题，实现智能化管理，较为灵活，并无需大规格布线。

Description

一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种用于教学楼用电设备控制的控制系统。

背景技术

在现今的高楼教学楼内一般设置有照明灯、风扇等用电设备，此类用电设备一般均是由学生自由控制启闭，然而，学生在实际使用时常常会忘记关掉此类用电设备，或者教室内人员较少却把照明灯、风扇等用电设备全部打开，或者教室内的光线充足还把照明灯全部打开等情况都会造成电能的严重浪费；同时，教室内人员的流动性较大，教学楼管理人员对教学楼的用电管理较为不便。

有鉴于此，本发明人对教学楼的用电管理所存在的问题进行了深入研究，遂于本案产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，其可根据教室内的具体情况适应地控制教室内用电设备的启闭，避免教室内用电设备乱用而造成电能浪费的问题，智能化管理，使用较为灵活。

本实用新型的技术方案是这样的：一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，包括监控主机和与此监控主机配套使用的教室监测装置，上述教室监测装置包括图像人数采集装置和环境采集装置，上述图像人数采集装置 包括安装在教室内，用于采集教室内人员分布位置的摄像头，安装在教室门口处，用于采集进出教室人员的光电接近开关，和对摄像头和光电接近开关所采集的数据进行处理的第一处理器，上述摄像头与上述光电接近开关分别与上述第一处理器电连接；上述环境采集装置包括若干个安装在教室内各个角落的，用于感应室内温度的温度传感器，若干个安装在教室内各个角落的，用于感应室内光线强度的光强度传感器和安装在教室内，并对各温度传感器和光强度传感器所采集的数据进行处理的第二处理器，各上述温度传感器和各上述光强度传感器均与上述第二处理器电连接；上述监控主机包括若干继电器，控制各继电器分别断开或闭合的主控制器和Zigbee通讯装置，上述ZigBee通讯装置包括ZigBee接收模块和若干个ZigBee发射模块，各ZigBee发射模块与上述ZigBee接收模块之间通过无线形式进行通信，上述ZigBee发射模块设置有二个，二ZigBee发射模块分别一一对应与上述第一、二处理器的输出端电连接，上述ZigBee接收模块与上述主控制器的输入端电连接，各上述继电器的输入端与上述主控制器的输出端电连接，各上述继电器的总数量与教室内照明灯和风扇的总数量相同，各上述继电器的输出端分别与教室内的各照明灯和各风扇一一对应电连接。

上述第一处理器为DSP处理器，上述第二处理器为STM32处理器。

上述监控主机安装在教室黑板旁，上述监控主机的输入端连接有触摸按键面板，上述触摸按键面板上设有分别控制各上述继电器工作的触摸控制按键。

该教学楼节能控制系统还包括有监控中心，上述监控主机设置有若干个，各上述监控主机分别对应安装在各教室内，上述教室监测装置与上述监控主机一一相对应设置，各上述监控主机的主控制器分别通过无线形式与上述监控中心进行数据传送。

采用上述技术方案后，本实用新型的一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，使用时，图像人数采集装置的摄像头可拍到教室内人员的具体分布位置，光电接近开关可检测出进出教室的人数，环境采集装置的温度传感器可采集到教室内的温度，光强度传感器可采集到教室内的光线强度，同时，摄像头和光电接近开关所采集到的数据发送至第一处理器内处理，温度传感器和光强度传感器所采集到的数据发送至第二处理器内处理，第一处理器和第二处理器处理后的数据通过Zigbee通讯装置发送至主控制器，主控制器对接收到的数据进行比较、判断处理，处理后发送相应控制信息控制各继电器，各继电器相应控制教室内各照明灯或风扇全部开启或局部开启。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可根据教室内的人数、温度和光线强度并结合教室内人员的分布位置适应地控制教室内照明灯和风扇的开启数量和开启位置，避免了学生全部离开教室后忘记关掉用电设备，或者教室内人员较少却把照明灯、风扇等用电设备全部打开，或者教室内的光线充足还把照明灯全部打开等情况造成电能的严重浪费的问题；方便教学楼管理人员的管理，实现智能化管理，较为灵活，并无需大规格布线，节省了大量人工投入，建设成本低，网络稳定性好，实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：

监控主机       1      继电器            11 

主控制器       12     ZigBee接收模块    131 

ZigBee发射模块 132    触摸按键面板      14 

教室监测装置   2      图像人数采集装置  21

摄像头         211    光电接近开关      212 

第一处理器     213    环境采集装置      22 

温度传感器     221    光强度传感器      222 

第二处理器     223    监控中心          3 

照明灯         100    风扇              200 

具体实施方式

本实用新型的一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，如图1所示，包括监控主机1和与此监控主机1配套使用的教室监测装置2，该教室监测装置2包括图像人数采集装置21和环境采集装置22，图像人数采集装置21包括用于采集教室内人员分布位置的摄像头211，用于采集进出教室人员的光电接近开关212，和对摄像头211和光电接近开关212所采集的数据进行处理的第一处理器213，摄像头211与光电接近开关212分别与第一处理器213电连接，该摄像头211、光电接近开关212和第一处理器213集装于一盒体内，该盒体安装在教室前壁(即安装讲课黑板的一面)的门口处，该摄像头211可采集到教室内每一学生的具体坐落位置，该光电接近开关212可采集出进出教室的人数，人员出入教室门口时光电接近开关212会受触发，该第一处理器213为DSP处理器，摄像头211和光电接开关212所采集的数据发送给第一处理器213，将教室内的具体人数数据和每个人员的坐落位置数据进行处理，同时，通过DSP加入膨胀算法对数据进行处理可保证教室内人数采集的准确性。

该环境采集装置22包括若干个安装在教室内各个角落的，用于感应室内温度的温度传感器221，若干个安装在教室内各个角落的，用于感应室内 光线强度的光强度传感器222和安装在教室内，并对各温度传感器和光强度传感器所采集的数据进行处理的第二处理器223，各温度传感器221和各光强度传感器222均与第二处理器223电连接，该温度传感器221可采集到教室内一定范围内的温度，该光强度传感器222为硅光电池，其可采集到教室内一定范围内的光强度，该第二处理器223为STM32处理器，各温度传感器221采集到的数据统一发送至第二处理器223处，第二处理器223可将采集到的各温度进行处理集成一个综合温度值，这样通过各温度传感器221使第二处理器223处理得到的教室室内温度的值较为准确，同时，各光强度传感器222采集到的数据统一发送至第二处理器223处，第二处理器223可将采集到的各光线强度进行处理集成一个综合光线强度值，这样通过各光强度传感器222使第二处理器223处理得到的教室室内光线强度的值较为准确。

该监控主机1安装在教室黑板旁，该监控主机1包括若干继电器11，控制各继电器11分别断开或闭合的主控制器12和Zigbee通讯装置，此主控制器12为STM32控制器，ZigBee通讯装置包括ZigBee接收模块131和若干个ZigBee发射模块132，各ZigBee发射模块132与ZigBee接收模块131之间通过无线形式进行通信，ZigBee发射模块132设置有二个，其一ZigBee发射模块132与第一处理器213的输出端电连接，另一ZigBee发射模块132与第二处理器223的输出端电连接，ZigBee接收模块131与主控制器12的输入端电连接，各继电器11的输入端与主控制器12的输出端电连接，各继电器11的总数量与教室内照明灯100和风扇200的总数量相同，各继电器11的输出端分别与教室内的各照明灯100和各风扇200一一对应电连接，即每一照明灯100和每一风扇200均对应安装有一继电器11。

本实用新型的教学楼节能控制系统，其监控主机1和教室监测装置2是 配套使用的，该监控主机1和教室监测装置2设置有若干个，每一教室内均设有该监控主机1和教室监测装置2，同时，该教学楼节能控制系统还包括有监控中心3，此监控中心3为计算机，且每一教室内的监控主机1的主控制器12的输出端通过无线通讯模块(即学校以太网和无线网格)均与监控中心3进行数据的无线传送，这样，主控制器12处理后的数据一方面通过断电器11来切断或开启照明灯和风扇，另一方面将处理数理发送至计算机内，由计算机将该教室的用电情况进行记录、存储，实现管理人员的实时监测。

本实用新型的一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，使用时，每一教室内的光电接近开关212会检测到进出教室内的人数，并配合摄像头211可拍摄到教室内的人员的具体坐落位置，该光电接近开关212和摄像头211所采集到的数据实时发送到第一处理器213内处理，处理后的数据通过ZigBee发射模块132与ZigBee接收模块131的配合发送至主控制器12；同时，每一教室内的各温度传感器221和各光强度传感器222会检测出教室内的温度和光线强度发送至第二处理器223内处理，处理后的数据通过另一ZigBee发射模块132与ZigBee接收模块131的配合发送至主控制器12；主控制器12将接收到第一处理器213和第二处理器223的数据进行处理，此时主控制器12根据教室内的人数、人员坐落位置、温度和光强度适应地控制照明灯和风扇开启或关闭，即主控制器12可根据教室人数和温度控制照明灯和风扇的开启数量，且开启的照明灯和风扇正好处于学生的坐落位置处，使照明灯和风扇的开启较为合理，同时，主控制器12处理后的数据可通过学校的以太网或WIFI网络被传送至监控中心3记录和存储，进行实时监测；另，若教室内无人时主控制器12会相应控制各继电器11断开，使教室内的照明灯100和风扇200全部关闭。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可根据教室内的人数、温度和光线强度适应地控制 教室内照明灯和风扇的开启数量，并配合教室内人员的分布位置使开启的照明灯和风扇的分布与教室内人员的分布位置相对应，使用较为合理，避免了学生全部离开教室后忘记关掉用电设备，或者教室内人员较少却把照明灯、风扇等用电设备全部打开，或者教室内的光线充足还把照明灯全部打开等情况造成电能的严重浪费的问题；方便教学楼管理人员的管理，实现智能化管理，较为灵活，并无需大规格布线，节省了大量人工投入，建设成本低，网络稳定性好，实用性强。

本实用新型中，监控主机1的输入端连接有触摸按键面板14，触摸按键面板14上设有分别控制各继电器11工作的触摸控制按键，通此触摸按制按键与各继电器11的配合使学生或管理人员也能够自主控制各照明灯100和风扇200的启闭，较人性化设计。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (4)

1.一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，其特征在于：包括监控主机和与此监控主机配套使用的教室监测装置，上述教室监测装置包括图像人数采集装置和环境采集装置，上述图像人数采集装置包括用于采集教室内人数分布位置的摄像头，用于采集进出教室人员的光电接近开关，和对摄像头和光电接近开关所采集的数据进行处理的第一处理器，上述摄像头与上述光电接近开关分别与上述第一处理器电连接，上述摄像头、上述光电接近开关和第一处理器均安装在教室门口处；上述环境采集装置包括若干个安装在教室内各个角落的，用于感应室内温度的温度传感，若干个安装在教室内各个角落的，用于感应室内光线强度的光强度传感器和安装在教室内，并对各温度传感器和光强度传感器所采集的数据进行处理的第二处理器，各上述温度传感器和各上述光强度传感器均与上述第二处理器电连接；上述监控主机包括若干继电器，控制各继电器分别断开或闭合的主控制器和Zigbee通讯装置，上述ZigBee通讯装置包括ZigBee接收模块和若干个ZigBee发射模块，各ZigBee发射模块与上述ZigBee接收模块之间通过无线形式进行通信，上述ZigBee发射模块设置有二个，二ZigBee发射模块分别一一对应与上述第一、二处理器的输出端电连接，上述ZigBee接收模块与上述主控制器的输入端电连接，各上述继电器的输入端与上述主控制器的输出端电连接，各上述继电器的总数量与教室内照明灯和风扇的总数量相同，各上述继电器的输出端分别与教室内的各照明灯和各风扇一一对应电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，其特征在于：上述第一处理器为DSP处理器，上述第二处理器为STM32处理器。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，其 特征在于：上述监控主机安装在教室黑板旁，上述监控主机的输入端连接有触摸按键面板，上述触摸按键面板上设有分别控制各上述继电器工作的触摸控制按键。

4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的教学楼节能控制系统，其特征在于：该教学楼节能控制系统还包括有监控中心，上述监控主机设置有若干个，各上述监控主机分别对应安装在各教室内，上述教室监测装置与上述监控主机一一相对应设置，各上述监控主机的主控制器分别通过无线形式与上述监控中心进行数据传送。