高校教室灯光智能终端设计开题报告

 2022-04-02 22:11:53

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

研究背景:

据近几年资料显示,我国的照明用电量每年都在以14%左右的速度迅速增长,我国2010年全年的照明用电量则已经超过了5000亿千瓦时,而且照明用电量还在不断增加。其中57%左右的照明用电是被公共场合照明消耗的,比如学校、酒店、车库、走道等场所。目前这些场所的照明系统大多还是依靠人工来管理,工作量大而不便管理,经常人员已经离开,灯却还开着,或者自然光强足够,灯却开着的现象发生,这样的浪费能源的现象经常发生。近年来随着大、中专院校的扩招,教学楼的扩建,教室照明的管理跟不上,从而造成了学校电能浪费,经济损失,因此提高教室用电效率就成为一个亟待解决的问题。目前对灯光的控制,国内外己经开始采用,但对教室内灯光的控制,依然以传统的人工管理为主、同时随着计算机技术的发展,灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。

研究目的:

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2. 研究的基本内容和问题

主要研究内容:

1.摄像检测模块

2.光检测模块

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3. 研究的方法与方案

研究方法:整个系统由上位机和下位机两个部分组成,对教室进行分区管理。下位机安装在教室的不同区域监测人体红外和光照强度信息,实现对教室内光照和人员流动情况的监控。下位机首先检测环境中的人体红外光以判断相应区域中是否有人存在,并将监控得到的光照强度信息数据通过无线电传输给上位机,上位机接收到传来的数据后,与之前设定的阈值进行比较并判断是否开关灯,然后将判断结果再通过433MHz的无线电传输到下位机并执行相应的开关命令。这样系统就能智能地控制灯具的开与关。另外人工管理可以通过按键介入,实现强制开关。

设计流程图:

摄像检测模块

LED 驱动模块

系统采用LED灯为照明光源,用单片机调节PWM占空比的工作方式进行调光,以PT4115芯片作为LED 驱动。PWM调光是通过改变脉冲宽度进行调光,在单位时间内反复接通和断开LED电流来调节发光亮度[6-8]。其DIM端可以外接PWM脉或直流电压进行调光,也可以接热敏电阻作为辅助温度控制和自动亮度控制。

自动亮度控制的要求并不是简单的当外部光源最小,灯光亮度调到最大,外部灯光大,灯光光源亮度调到最小,而是要使灯光光源亮度随着外部亮度变化一直变化,使室内灯光亮度值为定值,人眼最适宜的光照强度为120cd/m2到150cd/m2,我们设这个值为c,则室外光照强度设为b,那么灯光强度就为-b c。

摄像检测模块

由于需求达到人在教室内时自动开灯,我们需要检测教室内是否有人,若使用红外检测器来检测,一精度不够,二范围不够,三成本太高,于是我们使用红外感应摄像头来拍摄教室内的图像,再经过图像处理,来拍摄出教室内的红外图像,然后交予单片机实施命令

光检测模块

光检测模块的核心是光敏电阻,其原理是基于内光电效应。在具有光电导效应的均匀半导体材料两端加上电极,便构成光敏电阻。当光敏电阻的两端加上适当的偏置电压时,便有电流流过。改变照射到光敏电阻上的光度量,流过光敏电阻的电流将会发生变化,

说明光敏电阻的阻值随入射光辐射照度变化而变化。

研究步骤:

1.首先按照所查阅的文献,确定各个模块详细实施方案,确定每个模块的具体结构、内容,这些主要表现在硬件方面,软件方面的主要解决如何获取温度及红外的问题。

2.设计电路,解决各个模块之间,相互作用的问题,用电路将各个模块连接起来,设计好强制开关,确保强制开关的作用

3.仿真测试。测试内容包括:白天是否无灯开启,夜晚灯光是否关闭,有人进入教室时灯光是否正常开启,人离开时灯光是否关闭,强制开关是否有用

4. 根据仿真测试的结果,调整各模块之间的电路连接及参数设置,具体如若教室内有人,下午几点开始亮灯。

4. 研究创新点

[1] 肖春华,张洪涛.基于gprs与sms技术教室led节能系[j门.国外电子测量技术,2014,33 (5 ) :75-79.

[2] 李静.led可见光的虚拟仪器通信系[j.电子测量与仪器学报,2011,25(10):901-904.

[3] 尤泳.光伏供电的led照明路灯测控电路设计[j].

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5. 研究计划与进展

(1)2月10日~2月20日:收集资料,熟悉基本知识,掌握毕设基本设计原理。

(2)2月21日~2月29日:把握整体方案,深入研究设计原理,撰写开题报告。

(3)3月1日~3月15日:巩固设计方法,开展各个功能模块的具体设计,完成毕设初步设计。

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