创新项目：基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统

项 目编 号 国家大学生创新性实验计划项目申请书填 写 说 明一、本表要按顺序逐项填写，内容要实事求是，表达要明确、严谨。空缺项要填“无”。要求一律用A4纸双面打印，于左侧装订成册。 二、申请参加河南师范大学“国家大学生创新性实验计划”项目团队人数不得超过5人（1人为项目负责人，参与合作研究者1-4人），运行周期为2年。三、指导教师主持科研项目情况限填两项；代表性科研成果限填三项，若为论文需按照论文题目、发表刊物名称及年、卷、期、页码填写，若为科研成果奖，需按照成果名称、授奖机构及获奖等级填写，若为专利，需按照专利名称、专利性质（国家发明专利或实用新型专利）、授权机构填写。以上成果限第一作者或第一完成人。 四、如填表有不明事宜，请致电咨询（联系电话：3326192）。三、指导教师对申请人的评价（一）对申请人的专业基础、工作态度、学风及研究能力的评价申请人王静同学专业基础知识系统扎实，工作态度认真、负责，学习认真刻苦，成绩优异，具有很强的分析解决问题能力和研究能力。（二）对申请课题的价值、研究方案的可行性、工作基础等方面的评价基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统是利用智能理论知识，编写系统软件，并将其集成到单片机中，是一个将现代化数字控制技术和单片机技术集于一身的控制系统，到节能的目标。该课题选题新颖，实用性强，具有创新性，研究方案和算法思想具体、清晰、可行；该组成员均是计算机专业和通信专业的学生，具有很强的软件编程能力，具有扎实的专业基础知识，有一定科研经历，态度认真、学习刻苦、努力上进，他们一定能完成该项目。四、 申请人对研究项目简要说明一、申请理由（包括前期工作基础及项目成员具备的知识、兴趣、已取得的成绩及相关科研经历等。所列成果不得出现指导教师姓名等信息。）1、前期工作基础项目成员系统学习并掌握单片机控制及智能方面的知识，参加过一些计算机软件设计。通过学校内部的实地考察以及查阅资料，发现目前的教室照明用电浪费现象非常严重。收集教室照明控制系统所需要的数据。2、项目成员具备的知识、兴趣项目组成员均对照明电路的基础知识有了较深的了解，扎实学习了单片机，较好的掌握了汇编语言，深入研究了智能系统的操作，系统学习了专业相关课程（包括VC+、MATLAB专业核心课程）。作为计算机科学与技术和通信工程的学生，当了解到学校照明系统的现实状况，我们希望能通过自己所学的知识来改变高校教室电量浪费的现状，我们对研究照明和开发单片机控制系统有深厚的兴趣。项目组成员均有很强的责任心和吃苦耐劳的精神，能够保证本项目实际操作部分的顺利开展，有足够的学习动力和能力完成该项目。3、已取得的成绩和相关科研经历李振宇同学组队参加了2009年的全国数学建模大赛；王静参加了2008年省级大学生“挑战杯”大赛并获得院二等奖；詹迎建参加2008年校级网页制作大赛；朱泰隆参加了2008年省级大学生“挑战杯”大赛；张宾参加了2008年国家大学生创新性实验计划项目。二、选题依据（包括项目的学术价值、应用价值、国内外研究现状分析，并列出主要参考文献）1、学术价值基于单片机的高校教室智能照明控制系统是一种集多种照明控制方式，将现代化数字控制技术和单片机技术集于一身的控制系统，对开发软件和智能控制具有一定学术价值。2、应用价值对教室、寝室、家庭、办公室等室内照明系统具有一定的应用价值，对节能、智能具有实际意义。3、国内外研究现状分析目前国内大、中、小学校教室以及公共场合的照明灯具控制大多采用普通开关，需要聘用相关人员进行照明管理，这样不仅要支付相关费用，而且检查和控制的时间及工作量很大。由于大多数人节约意识淡薄，即使随手关灯、节约能源的宣传标志贴得再多，仍然收效甚微；如若采用计算机实施的教学区用电分时控制，仅解决了课余时间的长明灯现象，但在教学时间内不能解决不合理用电的浪费问题，例如：白天在室内照度很好的情况下开灯；教室内学生很少的情况下全部开启所有电灯。国外智能照明产品普遍价格过高，而且相关产品往往只是把智能照明作为其智能产品的子系统来运作，定位高端，应用范围也主要集中于智能小区、商业和家居等领域，因此容易造成曲高和寡的局势。主要参考文献1 刘学军. 检测与转换技术M. 北京:机械工业出版社,19992 苏文平. 新型电子电路M. 北京:航空航天大学出版社,19993 耿德根等. AVR高速嵌入式单片机原理与应用M . 北京航空航天大学出版社, 20024 李鹏,吕亮,谢仁宏. 基于nRF905的无线数据传输设备设计J.电子工程师, 2007.5 范立南, 谢子殿. 单片机原理及应用教程M.北京：北京大学出版社，2006.6 肖金球. 单片机原理与接口技术M.北京：清华大学出版社，2004.7 朱玉玺，崔如春，邝小磊. 计算机控制技术M.北京电子工业出版社,2005.8 胡兴军. 发展中的智能照明系统J. 光源与照明,2004 , (3) :442-461.9 张开羽,刘骊,吕杨. 基于DAL I 协议的智能照明系统设计J. 电子工程师,2004 ,30 (9) :762-80110 蒋仙华,吴明光,陈引. 基于HBS的家庭智能照明系统的研制与开发J. 中国照明电器,2003,(3):12214111、11 戴天,丁月华,文贵华. 计算机智能照明系统的设计J . 电气应用,2005,24 (2) :572-591三、研究方案（包括研究目标、研究内容、研究方法、实验方案和技术路线、可行性分析等）1、研究目标建立起基于单片机的教室节能智能系统，实现资源的最大化利用，达到节能的目标。2、研究内容本项目拟在单片机应用和编程的基础上，对教室照明系统智能化及其节能化进行深入研究，最终建立起基于单片机的教室节能智能系统，具体内容如下：以本校为例用热式传感器采集教室内实际学生和照明灯的数据；设计其系统模块，并写出其算法；利用智能理论知识，对系统模块进行编程；将程序集成到单片机控制系统内，使教室内的单片机可以智能地根据实际数据进行人员调配和照明灯的控制；在学校对该控制系统进行反复试验，验证其正确性并将其进行推广。3、研究方法首先用概率统计的方法统计采集到的学生和照明灯数据；建立教室分配及灯光控制模块，利用智能理论知识，再用C语言对系统模块进行编程，并建立教室照明控制系统；最后将控制系统的程序集成到单片机内。4、实验方案和技术路线整个照明系统按照教学楼的管理制度分为工作时间和非工作时间，在工作时间内系统按照下面的方案进行学生分配和教室照明管理，在非工作时间内所有照明灯关闭（特殊情况发生时可以手动开启）。首先采集单个教室的人数和照明灯个数，然后用统计出的数据进行编程，并集成到单片机内，利用单片机控制教室内照明灯的开关，并进行反复实验，确保照明灯开关的合理性和其对能源的节约程度；再将这些单片机应用到整栋楼，使所有照明灯都受控于这些单片机，并按照一定的准则进行自动开启和关闭，反复实验，确定单片机是否能像预期那样控制所有教室；最后将每个教室的人数和照明灯开启情况反馈到总机上，由总机决定教室分配和人员调度。5、可行性分析项目组成员掌握了汇编语言，具有智能系统的操作能力；项目组成员参加过大学生“挑战杯”、全国数学建模等大赛，具有开发软件系统的经验，可以作为创新实验实施的基础；项目组成员能够利用学校现有照明灯资源，对相关数据进行了收集；学校有电子图书，可供我们进行查阅资料、信息收集；河南师范大学计算机与信息技术学院创新基地和学院实验室为我们提供必要的计算机设备，组员可以进行系统程序的编写；指导老师有主持省科技攻关项目的经验，能指导项目组成员很好完成项目，保证了项目及其实验能顺利进行。四、项目的创新点、特色和拟解决的关键问题或技术1、创新点利用智能理论知识，建立起基于单片机的教室节能智能系统。2、特色用智能理论，设计出节能系统，将其集成单片机中，开发出基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统，最优化利用资源，达到节能标准。3、拟解决的问题或技术收集高校教室照明灯及人数等数据；设计系统模块，实现算法的思想；对模块和算法进行软件编程；将系统软件集成到单片机系统内，并进行测试；建立起基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统，并对教室和学生人数分布进行推广使用。五、项目进度安排（查阅资料、选题、设计项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、撰写研究论文和总结报告和成果推广等）2009.10-2009.12查找国内外室内照明系统、单片机应用、编程软件等资料，对河南师范大学、新乡医学院等高校教室进行调查、采集数据，对这些资料和数据进行分析处理，进行选题。20010.1-2010.3对室内照明系统项目研究方案的设计，采集高校室内照明的实际数据，进行系统设计和软件编程，测试系统软件。2010.4-2010.11研制开发出室内节能智能化照明系统，并进行模拟实验，获得预期结果。2010.12-2011.2将系统软件集成单片机中，开发出控制系统，并对其进行测试；发表学术论文，申请专利。2011.3-2011.4对实验的结果进行推广，将产品推向实际的教室照明管理系统，以取得节能的效果。2011.4-20116总结，撰写结题报告。六、拟利用资源（科研教学设施、仪器设备、资料等）1、科研教学设施计算机与信息技术学院创新基地2、所需仪器设备计算机、照明灯、热释红外探测仪器、照度探测器3、所需资料学校图书馆中有关单片机书籍、模糊数学、电路与及编程方面的书籍资料七、经费使用计划序号支出项目及理由金额（元） 单片机4600 照明灯具60个2400 红外探测器10个1000 照度探测器10个600 系统软件、书籍等资料费3400发表学术论文费1300 专利费3000旅差费2100其它2200合 计20600八、项目预期成果（研究论文、专著、调研报告、专利、计算机软件、研制产品等）1、发表学术论文一篇；2、写调研报告一份；3、设计出基于单片机的教室照明节能、智能控制系统一套、并准备申请专利；4、写结题报告一份。九、诚信承诺 本项目全体成员郑重承诺，该项目研究将遵守学校有关规定，恪守学术规范，不抄袭他人成果，不弄虚作假，先诚实做人，再诚信做学问和研究，按项目研究进度和合同约定的内容保质保量完成各项研究任务。如有违规行为，愿承担一切责任，接受学校的处理。项目组成员签名： 年 月 日十、指导教师意见： （从项目学术性、创新性、可行性、可操作性和成效性加以评价）基于单片机的高校教室智能照明控制系统是一种集多种照明控制方式，对开发软件和智能控制具有一定学术价值。整个研究思路新颖，具有创新，具有较强的可行性和可操作性。 签名： 年 月 日十一、学院意见（学院意见应包括推荐项目的类别，按国家级和校级重点项目 、 校级一般项目、 学校立项学院资助项目三种类别填写）学院国家大学生创新性实验计划工作小组组长签名（学院盖章）： 年 月 日十二、学校意见： 学校国家大学生创新性实验计划领导小组组长签名（学校盖章）：年 月 日河南师范大学2009年度国家大学生创新性实验计划项目申请书基本信息项目名称基于单片机的高校教室节能智能照明控制系统项目负责人王静所在学院计算机与信息技术学