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基本信息
- 項目名稱：
- 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高校教學(xué)樓節(jié)能照明控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 響應(yīng)國家綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，通過高校智能樓宇燈控系統(tǒng)的建立，有效的避免“長明燈”、“人少燈全亮”等嚴(yán)重電能浪費現(xiàn)象，節(jié)約高校照明成本并提高其管理水平。 獨創(chuàng)性地設(shè)計了人體精確定位方法，實施了相應(yīng)燈控策略。以無線單片機(jī)為核心，結(jié)合特殊紅外、光敏傳感器，通過建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)上位機(jī)對教室照明系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控。
- 詳細(xì)介紹：
- 本高校教學(xué)樓節(jié)能照明控制系統(tǒng)以CC2430無線單片機(jī)為核心，采用熱釋電紅外傳感器和光敏傳感器分別檢測人體的存在和環(huán)境光強(qiáng)度。通過對教室合理分區(qū)，根據(jù)教室開燈條件，系統(tǒng)對人體的存在信號和環(huán)境光信號進(jìn)行智能判斷，并經(jīng)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機(jī)，達(dá)到教室無人或光照充足時自動關(guān)燈、有人來且光照不足時自動開燈等的節(jié)能目的，實現(xiàn)對教室照明系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)避免了教室用電的大量浪費，有效節(jié)省了學(xué)校電費與管理費用，響應(yīng)了國家的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。 本照明節(jié)能控制方案的獨創(chuàng)性在于，利用熱釋電紅外傳感器探測范圍的重疊來實現(xiàn)教室中人體的精確定位。為適應(yīng)教室區(qū)域控制的要求，采用給探頭添加外殼的方式，使熱釋電紅外傳感器圓錐形的探測區(qū)域變?yōu)榻凭匦?。此外，為解決熱釋電紅外傳感器對靜止人體不敏感的問題，本系統(tǒng)設(shè)計方案采用目前已經(jīng)申請專利并市場化的準(zhǔn)靜態(tài)熱釋電紅外傳感器，來實現(xiàn)對人體細(xì)小動作的探測，足夠滿足教室人體探測需要。在精確的人體定位基礎(chǔ)上，通過單片機(jī)的軟件編程管理，實現(xiàn)不同教室的適應(yīng)性調(diào)整，以及不同照明情境模式的合理控制。 本照明節(jié)能控制系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)已搭建功能擴(kuò)展性良好的平臺，只需添加相應(yīng)的傳感器或執(zhí)行器，即可將教學(xué)樓中空調(diào)、火警等設(shè)備聯(lián)動起來，形成統(tǒng)一的整體，控制更靈活，可在其中一臺主機(jī)上就能監(jiān)控全部，增添學(xué)?，F(xiàn)代化、智能化和時代感。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 避免了“長明燈”、“人少燈全亮”等嚴(yán)重電能浪費現(xiàn)象，提高學(xué)校照明控制管理效率，響應(yīng)國家綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。 本系統(tǒng)以CC2430無線單片機(jī)為核心，采用熱釋電紅外傳感器和光敏傳感器分別檢測人體的存在和環(huán)境光強(qiáng)度，對教室合理分區(qū)，通過對人體的存在信號和環(huán)境光信號進(jìn)行智能判斷，達(dá)到教室無人或光照充足時自動關(guān)燈、有人來且光照不足時自動開燈等的節(jié)能目的，并經(jīng)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機(jī)，實現(xiàn)對教室照明系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控。 采用準(zhǔn)靜態(tài)熱釋電紅外傳感器，經(jīng)過多次試驗，對其封裝組合，使其探測區(qū)域變?yōu)榻凭匦?。利用熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的信號重疊，將教室分成若干個區(qū)域，當(dāng)人體進(jìn)入某個區(qū)域時，將得到的不同的人體存在信號按二進(jìn)制排布，便獲得人體在不同區(qū)域的編碼值，從而得出人體位置信息。為避免系統(tǒng)誤判光照度而關(guān)燈的現(xiàn)象發(fā)生，考慮到自然光與燈光發(fā)生的是非相干疊加，在控制中加入一個光照度上限X0，當(dāng)自然光與燈光疊加照度大于X0則關(guān)燈。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本照明節(jié)能控制方案的獨創(chuàng)性在于，利用熱釋電紅外傳感器探測范圍的重疊來實現(xiàn)教室中人體的精確定位。為適應(yīng)教室區(qū)域控制的要求，采用給探頭添加外殼的方式，使熱釋電紅外傳感器圓錐形的探測區(qū)域變?yōu)榻凭匦?。此外，為解決熱釋電紅外傳感器對靜止人體不敏感的問題，本系統(tǒng)設(shè)計方案采用目前已經(jīng)申請專利并市場化的準(zhǔn)靜態(tài)熱釋電紅外傳感器，來實現(xiàn)對人體細(xì)小動作的探測。 系統(tǒng)有效避免了高校教室存在的“長明燈”、“人少燈全亮”等嚴(yán)重的電能浪費現(xiàn)象，達(dá)到教室無人或光照充足時自動關(guān)燈、有人來且光照不足時自動開燈等的節(jié)能目的。系統(tǒng)采用上位機(jī)管理軟件將網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點所存儲的照明控制方案上傳到上位機(jī)，顯示出各個控制節(jié)點的照明狀態(tài)，實現(xiàn)了對教室照明系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控，簡化管理。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品曾于2011年4月初在東北大學(xué)秦皇島分校參加校審答辯，并予以作品實物功能展示。最后以?？萍糀類作品第4名得好成績，獲得校第六屆“東軟杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎。
作品所處階段
- 該作品處于，中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 非專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 圖片展示，錄像展示，及實物現(xiàn)場功能展示。
使用說明,技術(shù)特點和優(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
- 本系統(tǒng)可有效杜絕“人少燈全亮”和“長明燈”等浪費電能現(xiàn)象，具有良好的節(jié)能效果，有效節(jié)省了學(xué)校電費與管理費用，響應(yīng)了國家的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。經(jīng)過對一棟教學(xué)樓連續(xù)30天的調(diào)查統(tǒng)計，若使用本系統(tǒng)，節(jié)電效率可達(dá)到40%。據(jù)計算，本照明節(jié)能控制系統(tǒng)每棟樓平均投入成本費約8萬元，有效減少浪費用電費用7.5萬元，基本上一年后即可為學(xué)校節(jié)省一個很龐大的資源。 系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)已搭建功能擴(kuò)展性良好的平臺，只需添加相應(yīng)的傳感器或執(zhí)行器，即可將教學(xué)樓中空調(diào)、火警等設(shè)備聯(lián)動起來，形成統(tǒng)一的整體，控制更靈活，可在其中一臺主機(jī)上就能監(jiān)控全部，增添學(xué)?，F(xiàn)代化、智能化和時代感。 本照明節(jié)能控制系統(tǒng)適用于學(xué)校、商場等大面積室內(nèi)場所的照明控制，可有效地對照明設(shè)備進(jìn)行自動控制，達(dá)到科學(xué)管理與節(jié)能的目的。實驗證明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、工作穩(wěn)定、可靠性高，有很好的發(fā)展前景和普及空間。
同類課題研究水平概述
- 國外的智能照明控制系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，無論室內(nèi)、室外，然而我國在燈光調(diào)控、節(jié)能方面的研究起步較晚。目前，照明控制在美國的使用率70％，歐洲40％～50％，亞洲10％～15％，在日、韓占15％～20％，而中國還不到１‰。 目前，山東大學(xué)、濟(jì)南大學(xué)等國內(nèi)高校采用或試用了各種各樣的教室照明節(jié)能系統(tǒng)，其中主要有如下兩種照明控制方式： ①傳感器一對一照明控制：采用熱釋電紅外傳感器一對一照明控制，即在探測范圍內(nèi)探測到人體存在就亮一盞燈，然后延遲滅，接著繼續(xù)探測。但當(dāng)晚上教室中人很少時，一人一燈的照明亮度不能滿足國家教室照明的要求，且造價高。 ②基于單片機(jī)的人體計數(shù)區(qū)域控制：采用熱釋電紅外傳感器和單片機(jī)實現(xiàn)對進(jìn)入教室人數(shù)的統(tǒng)計，當(dāng)進(jìn)入教室人數(shù)與所劃分區(qū)域容納數(shù)目大致相同時，從前排第一區(qū)開始，控制與進(jìn)入教室中人數(shù)相適宜區(qū)域的照明。但該方式不能使學(xué)生在教室里自由方便地學(xué)習(xí)，不夠人性化，同時，因熱釋電紅外傳感器不能實現(xiàn)對同時多個人進(jìn)入?yún)^(qū)域的準(zhǔn)確判斷，使單片機(jī)的計數(shù)很有可能出錯，從而使亮燈區(qū)域不夠用。
