教室智能节能防盗控制系统课程设计.ppt

教室节能防盗控制系统 背景 随着经济社会的发展 能源问题日益突出 中国是个能源消费大国 随着工业化进程的加快 对能源的依赖性也越来越大 因此 在开发清洁环保的新能源的同时 节能也同时引起了人们的重视 大学教室为了便于学生间进行知识学习的相互动态交流 通常采用分时段开放式自由管理模式 也就是说教室资源没有像高中 初中等学校那样将其特定到某个班级 这样教室资源的调配 卫生 以及治安维护等工作均由教室管理人员进行静态的管理 由于缺乏对应的高效调配管理自动化系统 很多教室能源浪费十分严重 教室照明灯具 风扇等长期处于运行状态 或者在光线强度 温湿度等条件满足学习要求时 照明 风扇等耗能电器依然处于额定运行工况 从而造成大量的电能资源浪费 背景 按照教室等公共区域的照明设计规范可知 教室照明功率密度通常按照10W m2进行设 也就是说如果一个标准教室按照96m2进行设计 则按照其照明系统从早晨8点到晚上9点正常运行13个小时 每个教室每个教学年度按160kw h 整个学校共有210间教室进行计算 如果采用相关先进控制技术手段将其照明系统的节电能力提高30 则全年大约可以节约电能资源2 28 105kw h 如果按照单位电能0 5元进行计算 则全年可以节约电费额为12万元左右 而且上述估算分析中还没有考虑教室照明系统的线损 灯具使用寿命等因素 因此 对教室照明系统等进行节能技术升级改造 其所获得的经济效益十分可观 是学校教室建筑节能降耗研究的一个重要内容 系统功能设计 1 夜间防盗 上课模式 3 自习模式 系统有三种工作模式 夜间防盗 自习模式和上课模式 三种模式由系统时间确定 1 防盗模式 每天23 00次日7 00自动启动 在此模式下系统分支模块自动启动热释电红外传感模块和红外报警装置 达到对整个教室的安全状况的监控 别的模块相应自动关闭 不但减少了能耗 也延长了设备的试用寿命 热释电红外传感器一旦检测到有人进入教室 警报器会自动启动报警 保证教室财产安全 2 上课模式 上课模式的启动由导入的教室课程表决定 课程表有课的时候 启动上课模式 上课模式启动时 只有光照度检测模块启动 当光强低于设定值后 启动电灯 3 自习模式 其他时间段启动 在此模式下人体检测模块 光照度感器 温度传感器工作 此时我们将对教室中是否有人以及光强进行检测 并根据检测结果对电灯实施控制 起到节能的作用 系统组成 整个系统以AT89S52为控制中心 加上温度 光强检测模块 红外传感模块 报警模块 控制模块等组成 具体如图1所示 光照度检测电路 利用光照度传感器 将光强大小转换为电压大小 经过一电压比较器交给单片机I O口 经过计算 输出相应的结果 教室里平行于窗口的方向有几列电灯就设置几个光照传感器 每个控制一整列 由于靠近窗口的光线好 远离窗口的光线暗 这样就能使得远离窗口的灯在合适的时候点亮 而靠近窗口地方如果光线够强 就不会打开 达到节约能源目的 热释电红外探测器 众所周知 人体都有恒定的体温 一般在37 左右会发出特定波长为10 m左右的红外线 而被动式红外探头就是靠探测人体发射的10 m左右的红外线而进行工作的 主要原理是 人体发射的10 m左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上 感应元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡 向外释放电荷 经后续电路检测处理后就能产生探测信号 在热释电红外探测器中有两个关键性的元件 一个是热释电红外传感器 PIR 它能将波长为8 12 m之间的红外信号变化转变为电信号 并对自然界中的白光等干扰信号具有抑制作用 另一个是菲涅尔透镜 菲涅尔透镜有两个作用 一是聚焦作用 即将热释红外信号折射在PIR上 二是将探测区内分为若干个明区和暗区 使进入探测区的移动物体 人 能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号 热释电红外探测器 这里我们用的是一种可探测静止人体的红外热释感应器 由透镜 感光元件 感光电路 机械部分和机械控制部分组成 通过机械控制部分 带动红外感应部分做微小的左右或圆周运动 移动位置 使感应器和人体之间能形成相对的移动 所以无论人体是移动还是静止 感光元件都可产生极化压差 感光电路发出有人的识别信号 达到探测静止人体的目的 此红外热释感应器可应用于人体感应控制方面 并实现红外防盗和红外控制一体化 扩大了人体红外热释感应器的应用范围 温度检测模块 主要是起辅助作用 夏天时 如果室温达到跟人体温度相近 可能会引起热红外探测器的误判 加入温度反馈模块可以降低误判率 报警电路可采用一般的语音芯片 如美国ISD公司出品的ISD1420 该芯片支持语音的录放 结合简单的控制引脚既可实现报警输出 日光灯驱动可用一般继电器 单片机I O控制继电器通断 进而控制日光灯的开关 4软件设计 程序采用C语言设计 主要流程如右图所示 功能展望 本系统还未充分发挥主控芯片的全部性能 可根据实际应用需要做进一步的扩充 如加上无线通信模块实现用上位机控制多个教室的信息采集 从而实