[实用新型]基于多传感器架构实现人体静态检测的教室节能控制器

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种教室节能控制器，尤其是涉及一种高校自习教室、无管理人员的节能控制器。

背景技术

高校的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。而由于上课教室不固定，学生在离开教室时忽略关灯的现象普遍存在，造成了能源浪费、缩短了灯具的使用寿命。因此，配备智能的控制系统，可节约能源，降低高校的运行费用，提高科学管理水平，具有极大的社会经济效益。

目前，部分高校教室使用较多的日光灯节能控制器多采用较单一的传感器检测模块，如具有光控功能的红外感应控制开关，当白天自然光较强时灯不亮，晚上教室有人时灯亮，无人时灯灭，但当学生自习较安静且无人走动时，常常出现无人的误判断。部分节能器利用定时开关，根据作息时间开启和关闭整个教学楼的照明系统，这种方法虽然能在一定程度上节约用电量，但不够智能化，不能适应教室使用情况的多样性、不确定性。目前，教室日光灯节能控制器使用过程中存在以下显著问题：

（1）传感器种类少，检测方法较单一，难以适应教室使用情况的多样性，缺乏智能性；

（2）该控制开关对可见光、声强的检测不够精确，没有显示界面，缺乏人机交互功能，不便于根据不同环境情况设定光强、声强阈值，实现标准照度；

（3）晚上教室自习时，由于环境较安静，走动学生较少，热释电红外探头不能探测到静止的人体，而常常关闭灯具，造成误操作。

中国专利200920298674.9公开了一种教室节能自动控制器，包括单片机、与单片机相接的电源模块、输出显示模块、参数检测模块和驱动控制模块，参数检测模块包括温度检测电路、光强检测电路；驱动控制模块包括风扇控制电路和灯光控制电路，温度检测电路采集环境温度信号，并将温度信号传送至单片机，单片机根据温度信号发出指令驱动风扇控制电路；光强检测电路采集环境光强信号，并将光强信号传送至单片机，单片机根据光强信号发出指令驱动灯光控制电路。本实用新型使用单一控制器，实现统一节能控制，同时引入了夜间防盗功能，能对财产起到安全防盗的作用，既实现了对照明设备的智能分组控制，又实现了对风扇的智能分组调速控制。

最新相关论文中提出根据教室内的人员情况进行照明控制，在教室出入口安装人数流量计, 对室内的人数进行统计, 当有人时开灯, 没人时关灯。但一般教室都有前后两门，两门上的流量计还需要联机统计出入人数，并且两人结伴出入时，会出现统计错误。

因此，采用光强、声强、人体的多种探测技术相结合，实现互补探测，可使节能器适应教室多样化的使用情况，实现智能化控制。

发明内容

本实用新型克服现有教室节能控制器存在的由于探测模块少、不能检测静态人体所带来的误操作、智能化程度不高、不能适应教室多样化应用场合等缺点。该控制器采用光、声、红外三种互补探测方式，特别是适时旋转步进电机带动热释电探头实现了对安静的教室中静止人体的判别，根据各种探测数据，作出准确的判断，以决定灯的开启与关闭。而且，可通过矩阵键盘和液晶设定不同场合灯开启或关闭的光强、声强阈值，实现节能控制的智能化。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案如下：

基于多传感器架构实现人体静态检测的教室节能控制器，包括主控制模块、可见光检测模块、声音检测模块、热释电红外探测模块、驱动控制模块、信息显示及控制面板；所述主控制模块和可见光检测模块、声音检测模块之间采用IIC总线连接方式；所述热释电红外探测模块、驱动控制模块、控制面板与主控制模块的单片机通过IO口直接相连；所述主控制模块和信息显示模块采用并行连接方式。

根据权利要求1所述的基于多传感器架构实现人体静态检测的教室节能控制器，所述热释电红外探测模块通过步进电机驱动360度旋转，产生与静态人体的相对运动，实现安静环境中的人体信号检测。

分别利用可见光传感器、声音探测器对教室的光强、声强进行实时监测，传感器所测的模拟量经过具有IIC总线的多路A/D转换器转换为数字量后，通过总线与单机相连。两种传感器对环境的变化十分敏感，实现对光强和声强的准确测量。测量实时数值经过单片机处理后，通过液晶进行显示。独立键盘上设有数字键和控制键，根据不同的应用场合，通过按键和液晶设定节能控制器的工作时间、教室灯具开启或关闭的光强、声强上下限值等。程序根据实时监测的数值和设定值作出判断，启动或关闭继电器驱动模块。在安静的自习教室，所探测的声音值较小时，智能探制器启动步进电机，正反转几周，通过电机上的红外热释电探头判断是否有人存在，再根据光强值来决定灯具是否开启。