教室燈光控制系統(tǒng)-畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-18 08:55 本頁(yè)面
【正文】 乏和不完善，依然是傳統(tǒng)的人工管理。各類大、中專院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，室內(nèi)的用電負(fù)荷急劇加大，室內(nèi)用電管理不完善，造成學(xué)校電能浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失，這種的浪費(fèi)與當(dāng)今的節(jié)約能源理念相違背。而且，伴隨著現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。例如樓道燈光的自動(dòng)控制等等。所有這些使得室內(nèi)燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。于是，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、實(shí)用的室內(nèi)燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)便具有非常重要的實(shí)際意義。 國(guó)內(nèi)外室 內(nèi)燈光控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀及問(wèn)題 世界上各地發(fā)電的主要原料還是煤炭、石油和天然氣，而丹麥在能源利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)為大家提供了很好的借鑒。從 1974 年以來(lái)，盡管丹麥國(guó)民收入比以往增長(zhǎng)了 50%，然而丹麥總的能源消費(fèi)量并沒(méi)有增加。丹麥?zhǔn)?OECD 成員國(guó)中能源消耗量和國(guó)民收入比值最小的國(guó)家。他們不斷地研發(fā)、提供一些節(jié)能供熱系統(tǒng)，例如丹麥熱電同供熱電廠 (CHP)，而且，他們盡可能的有效利用資源。因而，使他們的能源使用總效率達(dá)到了 90%。丹麥政府非常重視住房空間用電的節(jié)能，并設(shè)立了對(duì)新建房屋節(jié)能的諸多要求。根據(jù)數(shù)據(jù) 顯示，居民入住有節(jié)能裝置的 4 房子時(shí)，他們要支付比沒(méi)有節(jié)能方案房屋高出 8%的費(fèi)用。其節(jié)能項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)在歐盟國(guó)家中廣為流傳。而且，有歐司朗一斯維尼亞公司也在不斷的推出新型高輸出的熒光燈，節(jié)約 6%的總系統(tǒng)用電功率，并具有更高的光通和平均光通量。飛利浦照明公司推出的新型陶瓷金鹵燈代替過(guò)去的鹵鎢燈，可以節(jié)約 60%的電能。這種種跡象表明世界各國(guó)都在采取不同方式來(lái)節(jié)約能源，節(jié)約電能。 中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年的高速發(fā)展讓能源問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。雖然我國(guó)能源總儲(chǔ)量不低，但是，由于我國(guó)人口眾多，所以人均儲(chǔ)量較少，單位產(chǎn)值的能耗高達(dá)發(fā)達(dá)國(guó)家的 310倍。因此，能源問(wèn)題已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。從保護(hù)環(huán)境和自然資源角度出發(fā)，節(jié)約能源問(wèn)題也是我國(guó)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的一個(gè)關(guān)鍵因素。鑒于能源問(wèn)題的重要性，我國(guó)在綠色照明工程新聞發(fā)布中聲明，綠色照明工程在未來(lái)五年間將在全國(guó)公用設(shè)施、賓館、商廈、居民住所等全國(guó)建筑物中推廣 億只節(jié)能燈，節(jié)約電能 290 億度電。上海、河北等一些地方采取政府對(duì)節(jié)能燈的大宗采購(gòu)每只補(bǔ)貼 3至 4元的方式進(jìn)行推廣。從普通白熾燈到高效節(jié)能燈，使我國(guó)的電光源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步向節(jié)電型轉(zhuǎn)變，熒光燈與普通白熾燈的比例由 1995 年的 l: 前的 l: 1. 5。 目前國(guó)內(nèi)各類院校中，由于同學(xué)們的自覺(jué)節(jié)能意識(shí)薄弱，在光線足夠強(qiáng)時(shí)也開(kāi)燈，護(hù)潔課上完離開(kāi)室內(nèi)后燈還亮著的現(xiàn)象普遍存在 。而且，節(jié)能規(guī)劃極為欠缺，室內(nèi)的燈光控制由管理人員手工代替，室內(nèi)極多，管理人員忙不過(guò)來(lái)，這樣就造成不必要的電能浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。我省各類大中專院校及其中小學(xué)總共有 600 百多所，若都象我校一樣每年浪費(fèi) 萬(wàn)度電的話，我省就會(huì)浪費(fèi)近7900 萬(wàn)度的電。導(dǎo)致電能的極大浪費(fèi)。再者，每所院校不斷的擴(kuò)招，室內(nèi)不斷的擴(kuò)建，若再?zèng)]有改進(jìn)室內(nèi)的用電管理設(shè)備，那么用 電負(fù)荷可想而知，浪費(fèi)的電能就更驚人了。 基于以上種種原因，提高室內(nèi)用電效率就成照明節(jié)能的重要且主要的措施之一，因此節(jié)能技術(shù)的重要手段之一就是室內(nèi)燈關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)疑就成為其中一項(xiàng)重要課題。 5 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo) 研究?jī)?nèi)容 本課題的研究?jī)?nèi)容有如下幾點(diǎn) : (1)了解室內(nèi)照明光強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)； (2)調(diào)研室內(nèi)燈光照明需求以及環(huán)境光強(qiáng)弱與開(kāi)、關(guān)燈的關(guān)系； (3)研究人體存在探測(cè)技術(shù)，探測(cè)角度與范圍； (4)研究傳感器室內(nèi)分布、安放問(wèn)題，是否一燈一個(gè)傳感器或多燈公用傳感器等； (5)研 究確定人體傳感器的有關(guān)參數(shù)； (6)研究燈光控制器電源問(wèn)題； (7)研究控制器參數(shù)值設(shè)定的要求及方案； (8)研究人工設(shè)置參數(shù)、掉電保存參數(shù)的問(wèn)題； (9)研究與現(xiàn)有室內(nèi)照明相兼容，易替代，不易被偷盜、被仿制，易于維護(hù)、維修等控制技術(shù)； (10)研究報(bào)警等附加功能問(wèn)題 研究目標(biāo) 研究的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)能用于現(xiàn)有室內(nèi)照明系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的人性化智能管理，提高用電效率 。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)燈光控制相兼容，以降低成本 。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。 本 課題擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 本課題擬通過(guò)試驗(yàn)研究室內(nèi)燈光的各種控制方案解決如下關(guān)鍵問(wèn)題 : (1)照明回路的控制回路與控制器本身的節(jié)能問(wèn)題； (2)傳感器與室內(nèi)燈配合安裝的問(wèn)題； (3)環(huán)境光參數(shù)輸入采集問(wèn)題； (4)人存在傳感器參數(shù)輸入采集問(wèn)題； (5)開(kāi)、關(guān)燈的自動(dòng)與手動(dòng)兼容措施； 6 室內(nèi)燈光控制器簡(jiǎn)介 室內(nèi)燈光控制器可實(shí)現(xiàn)有效的室內(nèi)燈光智能控制。其輸入?yún)?shù)主要是人體存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)等的外界因素，環(huán)境光的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)不開(kāi)燈，環(huán)境光強(qiáng)度在一定閥值以下且 有人存在時(shí)開(kāi)燈，理論和實(shí)驗(yàn)證明用這種方式來(lái)對(duì)室內(nèi)燈進(jìn)行智能控制可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。 室內(nèi)燈光控制器一般安裝在室內(nèi)內(nèi)避開(kāi)電燈直射的位置，且人紅外體傳感器安置時(shí)應(yīng)使人體活動(dòng)方向與人體傳感器中兩個(gè)熱釋電元連線方向垂直，這樣可使人體存在信號(hào)采集更加靈敏、可靠，同時(shí)還要盡可能避免外界風(fēng)直接吹向人體傳感器。 系統(tǒng)控制方案的分析 所研制的控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。在自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無(wú)論人是否存在，都不開(kāi)燈 。在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在 且超過(guò)一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開(kāi)電燈，直到人離開(kāi)后再延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)燈。同時(shí)，還要按作息時(shí)間來(lái)控制，夜晚超過(guò) 12 點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)手動(dòng)控制，以解決因特殊情況下，自動(dòng)控制器的不人性化運(yùn)行。 本文所研究的室內(nèi)燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的室內(nèi)照明智能控制。 制模塊的硬件設(shè)計(jì) 考慮到本系統(tǒng)所安裝的環(huán)境影響因素比較多，且室內(nèi)控制設(shè)備中的人體存在傳感器、光敏電阻等經(jīng)常會(huì)因環(huán)境情形變化而不穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電子元器件的選用、線路布置和設(shè)備的安放要充分考慮到抗干
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