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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 采用光電與熱釋電效應(yīng)雙傳感器的室內(nèi)可計(jì)數(shù)智能節(jié)能控制器
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 采用光電接近傳感器和熱釋電人體感應(yīng)傳感器的雙傳感器設(shè)計(jì)，創(chuàng)新性地增加了有序計(jì)數(shù)等功能，通過有機(jī)組合與人工編程進(jìn)行控制，形成一種新型的智能控制器。該智能控制器能實(shí)現(xiàn)各種用電器和機(jī)械開關(guān)的智能控制，達(dá)到目前類似產(chǎn)品不能實(shí)現(xiàn)的更加智能化、人性化和高效節(jié)能環(huán)保的目的。對(duì)使用環(huán)境、負(fù)載有很強(qiáng)的自適應(yīng)性和穩(wěn)定性。
- 詳細(xì)介紹：
- 據(jù)調(diào)查，目前國內(nèi)很多公共場所的用電設(shè)備（如：教室、廁所、樓道等地方的照明燈，辦公室的照明燈、電風(fēng)扇或空調(diào)設(shè)備等）大多數(shù)采用手動(dòng)開關(guān)。它們的使用都有一個(gè)共同的弊端：如果不通過嚴(yán)格的人員手動(dòng)管理，就會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)。對(duì)照明設(shè)施來說，教室等地方經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)忘記關(guān)燈的情況，特別是在白天，更是如此；廁所或者衛(wèi)生間則會(huì)出現(xiàn)很多時(shí)候沒有人也開著燈的情況。這些看似不經(jīng)意的地方會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)。另外，各種用電設(shè)備都具有一定的使用時(shí)限，如果在沒有必要的情況下仍繼續(xù)使用，必然會(huì)縮短他們的使用壽命，這也是潛在的資源浪費(fèi)。 目前市場上，還沒有出現(xiàn)運(yùn)用光電與熱釋電效應(yīng)雙傳感器作為檢測元件，進(jìn)行智能控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的產(chǎn)品，即使有一些低端產(chǎn)品（如：聲控?zé)舻龋?，但與采用該智能控制的產(chǎn)品相比，存在很大的差距。 基于上述分析，實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了采用光電與熱釋電效應(yīng)雙傳感器的室內(nèi)可計(jì)數(shù)智能節(jié)能控制器，以實(shí)現(xiàn)照明燈具和其它電器的自動(dòng)開關(guān)控制，達(dá)到高效節(jié)能環(huán)保的目的。 基于光電傳感器和熱釋電紅外線感應(yīng)傳感器的工作原理設(shè)計(jì)了采用光電與熱釋電效應(yīng)雙傳感器的室內(nèi)可計(jì)數(shù)智能節(jié)能控制器，具有其它同類控制器所沒有的兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一、結(jié)合了光電傳感器和熱釋電紅外線感應(yīng)傳感器的雙傳感器設(shè)計(jì)；二、同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)出目標(biāo)有序計(jì)數(shù)的功能。同時(shí)具備這兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)的智能控制器，得到不少業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可。 采用光電與熱釋電效應(yīng)雙傳感器的室內(nèi)可計(jì)數(shù)智能節(jié)能控制器，首次采用了光電傳感器和熱釋電紅外線感應(yīng)傳感器于一體的設(shè)計(jì)理念。具有高優(yōu)先級(jí)的熱釋電人體感應(yīng)傳感器，如在長時(shí)間內(nèi)沒有采集到人體信號(hào)，會(huì)自動(dòng)切斷電源；在人流量較小的情況下，采用兩個(gè)紅外傳感器對(duì)進(jìn)出人員進(jìn)行有序計(jì)數(shù)，當(dāng)進(jìn)入和出去人數(shù)相等時(shí)，熱釋電人體感應(yīng)傳感器的等待時(shí)間大大縮短，從而更有效節(jié)約電能。相比這點(diǎn)，目前的同類產(chǎn)品還沒有實(shí)現(xiàn)如此精確而更具節(jié)能效應(yīng)的控制功能。 該智能控制器一共使用了兩個(gè)傳感器模塊，二者缺一不可。若只在進(jìn)出口安放進(jìn)出狀態(tài)識(shí)別傳感器，對(duì)進(jìn)入和出去該場所的人員進(jìn)行有序計(jì)數(shù)而控制電源的開閉，會(huì)存在一定的缺陷。因?yàn)樵谌肆髁啃〉臅r(shí)候它是有效的，但在人流量大或者有人一直站在門口位置時(shí)便不能正常工作了，于是加入對(duì)運(yùn)動(dòng)人體敏感的熱釋電傳感器彌補(bǔ)這一缺陷。一個(gè)熱釋電傳感器的敏感角度為120度左右，不能滿足要求，便采用兩個(gè)熱釋電傳感器使其敏感角度交叉以達(dá)到180度。將它置于墻上來感知場所內(nèi)人的活動(dòng)情況，確保有人運(yùn)動(dòng)的情況下電源開啟，長時(shí)間無人的情況下關(guān)閉電源（暫定為45分鐘，可以調(diào)至更短時(shí)間），以達(dá)到高效節(jié)能環(huán)保的目的。除此之外，考慮到方便布置傳感器和主控制器，本系統(tǒng)采用無線通信的方式實(shí)現(xiàn)信息采集從而避免的長距離的布線和傳感器安裝位置的限制，無線模塊采用專用編碼芯片PT2262對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼和發(fā)送，每次發(fā)送數(shù)據(jù)都要先給芯片供電，采用專用驅(qū)動(dòng)芯片L293D，效果達(dá)到使用要求。傳感器分別調(diào)試好后，組合在一起又出現(xiàn)通信干擾的問題（因?yàn)閮蓚€(gè)無線模塊用了315M頻段），為了避免這種情況，把其中一塊改為其他不同頻段（如433M頻段），此問題得以有效解決（具體原理圖等可見附件）。 該智能控制器中的計(jì)數(shù)傳感器模塊安裝在入口的右邊，靠近門口的位置，安裝高度1米，兩個(gè)探頭在同一水平面。熱釋電傳感器模塊安裝在人員活動(dòng)頻繁的中間位置，安裝高度1.5米，兩個(gè)探頭在同一水平面，主控制器安裝在該區(qū)域供電電源附近，控制器與傳感器距離應(yīng)控制在10米以內(nèi)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：為了響應(yīng)政府節(jié)能環(huán)保政策的號(hào)召，在校大學(xué)生運(yùn)用在校所學(xué)知識(shí)和課余時(shí)間積累的信息，共同設(shè)計(jì)制作出該智能控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)各種用電器的智能控制，從而達(dá)到用電器人性化和高效節(jié)能環(huán)保的目的。 基本思路：采用兩個(gè)光電傳感器組件記錄目標(biāo)通過的先后順序并記錄人數(shù)，通過對(duì)比人數(shù)是否相等來控制該區(qū)域的電源。由于人流量大時(shí)易產(chǎn)生誤差，于是再使用兩個(gè)紅外熱釋電人體感應(yīng)傳感器，每個(gè)掃描120°范圍，兩個(gè)覆蓋范圍達(dá)180°。傳感器和主控器采用無線通信方式實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的傳輸，用單片機(jī)編程控制繼電器以控制電源的開關(guān)。 創(chuàng)新點(diǎn):結(jié)合了光電傳感器和熱釋電紅外線感應(yīng)傳感器的雙傳感器設(shè)計(jì);光電傳感器智能分辨目標(biāo)進(jìn)出，并實(shí)現(xiàn)進(jìn)出目標(biāo)的有序計(jì)數(shù)，采用無線模塊傳輸信號(hào);熱釋電傳感器檢測180度全范圍內(nèi)的目標(biāo)狀態(tài)，采用無線模塊傳輸信號(hào)。 技術(shù)關(guān)鍵：1.智能計(jì)數(shù)與分辨順序：采用雙探頭設(shè)計(jì)，根據(jù)先后順序判斷進(jìn)出；2.室內(nèi)全范圍目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測：采用兩個(gè)熱釋電感應(yīng)傳感器實(shí)現(xiàn)180°全方位檢測；3.傳感器和控制器間數(shù)據(jù)傳輸：采用了兩個(gè)頻段的低價(jià)無線四路開關(guān)信號(hào)模塊組合，既防止了相互干擾又實(shí)現(xiàn)了相互通信；4.雙傳感器的設(shè)計(jì)：編程實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的使用。 主要技術(shù)指標(biāo): 最大記錄人數(shù)：999人 計(jì)數(shù)傳感器工作距離：50cm 紅外感應(yīng)傳感器有效距離：10m 紅外感應(yīng)傳感器感應(yīng)角度：180° 傳感器安裝高度：160cm 工作電壓：5V
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 隨著傳感器技術(shù)和智能控制技術(shù)的發(fā)展與不斷改進(jìn)，生活中已經(jīng)的相關(guān)產(chǎn)品幾乎隨處可見、層出不窮了。但是到目前為止，我們所能在市場上買到而又與本課題相關(guān)的產(chǎn)品，不是只運(yùn)用了熱釋電紅外感應(yīng)傳感器的（如熱釋電紅外感應(yīng)報(bào)警器等），就是只用到光電傳感器的（如數(shù)碼計(jì)數(shù)器等）。所以我們?cè)诳疾炝耸袌龊腿藗內(nèi)粘Ｉ罴?xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，基于光電傳感器和熱釋電紅外線感應(yīng)傳感器的工作原理設(shè)計(jì)出這套光電與熱釋電紅外感應(yīng)相結(jié)合的室內(nèi)可計(jì)數(shù)智能節(jié)能控制器，功能強(qiáng)大而成本低廉，得到不少業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可。 采用光電與熱釋電效應(yīng)雙傳感器的室內(nèi)可計(jì)數(shù)智能節(jié)能控制器首次采用了光電傳感器和熱釋電紅外線感應(yīng)傳感器于一體的設(shè)計(jì)，具有高優(yōu)先級(jí)的熱釋電人體感應(yīng)傳感器在長時(shí)間內(nèi)沒有采集到人體信號(hào)的情況下切斷電源，在人流量較小的情況下采用兩個(gè)紅外傳感器對(duì)進(jìn)出人員計(jì)數(shù)，當(dāng)進(jìn)入和出去人數(shù)相等時(shí)，熱釋電人體感應(yīng)傳感器的等待時(shí)間大大縮短，從而更有效節(jié)約電能。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年12月在西華大學(xué)的“西華杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品項(xiàng)目中結(jié)題，并獲得優(yōu)秀表彰。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無。
作品可展示的形式
- 圖片、實(shí)物、樣品、視頻、圖紙、現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明:光電模塊安裝在入口右邊，1米高度；熱釋電模塊安裝在室內(nèi)墻壁中間位置，1.5米高度；主控制器安裝在該區(qū)域供電電源附近，控制器與傳感器距離控制在10米以內(nèi)。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢:智能計(jì)數(shù)并分辨順序；室內(nèi)全范圍目標(biāo)檢測；人機(jī)界面良好，功耗低；無線通信；雙傳感器設(shè)計(jì)。 適應(yīng)范圍:各室內(nèi)用電器的電源控制，部分機(jī)械控制，以及作為一些監(jiān)控系統(tǒng)的輔助環(huán)節(jié)等。 推廣前景的技術(shù)性說明:光電傳感器模塊記錄人員通過產(chǎn)生的先后順序并記錄人數(shù)，通過對(duì)比人數(shù)是否相等來控制該區(qū)域的電源；紅外熱釋電人體感應(yīng)傳感器模塊感應(yīng)180°范圍內(nèi)的目標(biāo)；傳感器和主控器采用不同頻段的無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)；單片機(jī)編程控制繼電器以控制電源開關(guān)。 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測:目前市面上并未出現(xiàn)同種原理設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品。該控制器在教室、辦公室等公共場所，以及廁所、走廊等其他地方，都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。由于該控制器采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，生產(chǎn)成本較低，所以使用該控制器的產(chǎn)品具有極其明朗的市場前景，經(jīng)濟(jì)效益巨大。
同類課題研究水平概述
- 隨著傳感器技術(shù)和智能控制技術(shù)的發(fā)展與不斷改進(jìn)，生活中已經(jīng)的相關(guān)產(chǎn)品幾乎隨處可見、層出不窮了。但是到目前為止，我們所能在市場上買到而又與本課題相關(guān)的產(chǎn)品，不是只運(yùn)用了熱釋電紅外感應(yīng)傳感器的（如熱釋電紅外感應(yīng)報(bào)警器等），就是只用到光電傳感器的（如數(shù)碼計(jì)數(shù)器等）。而根據(jù)我們前期的市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前的市面上還沒有出現(xiàn)基于同種原理設(shè)計(jì)出來的智能控制器。盡管已經(jīng)出現(xiàn)的諸如聲控器、紅外報(bào)警器等產(chǎn)品，但相比之下它們還是存在許多考慮不周的地方，不能實(shí)現(xiàn)像我們這么精確而更具節(jié)能效應(yīng)的控制功能，與我們的智能控制原理相比之下仍然存在很大的提升空間。
