高校教室节能控制系统研究
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摘 要：教室的能源浪费是当前高校的一个重要问题，为此，本文对高校教室的节能控制系统进行了研究，重点讨论了系统的功能设计和系统组成原理。
关键词：高校教室；节能；控制
中图分类号：TE08 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）020(C)-0166-01
引言：随着当前经济社会的发展，我国的能源紧缺问题日益严重，我国是能源消费大国，对能源依赖程度深，因此，在使用新能源的同时，节能也成为必须重点关注的话题。另一方面，我国教育业发展快速，办学规模迅速扩大，在我国许多高校，电能的浪费现象比较严重，比如在有些时段，教室内只有很少的学生上自习，但教学楼内却灯火通明，导致无谓耗电。因此，为了节约用电，适应现代化的发展需要，就必须对传统的用电控制策略进行改进。进入本世纪以来，通信、电子技术取得迅速发展，将这些新技术应用于电能控制，结合关照的强度、温度，对照明设备、电扇设备乃至空调设备进行智能化控制，将非常有效的节约高校教室用电。
一、系统功能设计
高校教室节能系统以节能为目的而设计，该系统能够根据高校教室内的环境参数，包括人数、光照强度和温度等，来实现对照明设备、风扇、空调、报警系统的节能控制。根据目前高校的教室使用情况，可以将教室节能系统分为三种工作模式，分别为上课模式、自习模式和夜间模式。几种模式的选择一般应根据时间和季节来确定，学校可以根据自身实际教学情况设置具体的时间节点，此外，不同的教室也可以选择不同的模式（如在晚上21点之后，将大部分教室设置为夜间模式，留一小部分作为自习模式）在上课模式下，系统不对教室内的人数进行检测，此时温度传感器和光敏传感器进入工作状态。系统可以根据检测到的温度参数，来确定是否开空调或者电扇，并根据不同的温度范围确认合适的档位；此外，通过检测到的光照强度，来控制日光灯的开关及使用数量。在自习模式下，防盗系统可以不工作。此时温度传感器、光敏传感器和人体检测模块进入工作状态。在该模式下，系统就需要对教室里的自习人数进行监测，根据人数和环境温度、光照强度的变化，控制相应的照明设备和风扇的开关换挡，从而起到节能作用。在夜间模式下，要启用防盗系统。系统要启动红外报警器对教室内及周围的情况进行全面监控，如果检测到有人进入教室内，系统就会发出自动报警声音，从而保证教室的财产和设备安全。
二、系统组成
根据上述功能划分，对高校教室的节能系统进行系统设计，该系统的控制复杂程度不算高，因此，使用单片机作为处理核心较为恰当。完整的节能控制系统由单片机（80C51）为控制模块，加上外围光强检测模块、温度检测模块、人体感应模块和红外报警模块共同组成。主控芯片由Atmel公司生产的80C51单片机承担，其主要功能是对各检测器输出状态进行检测，并根据应用的实际需求，编写控制软件对照明设备、风扇设备等进行开关控制或档位调节。80C51单片机的性能非常可靠，应用非常广泛，且价格便宜，其内部有4kB大小的ROM存储空间，可以存储应用软件，不需要再配置外部存储器，故系统用其作为主控CPU。温度传感器市场上有多种产品选择，这里推荐选用DALLAS公司生产的数字型传感器DS18820。该传感器是温度检测模块核心，它与80C51之间采用串行通信进行数据传输，对其进行读写操作时，要保证时序的正确。光敏传感器只要用普通的光敏电阻就可以，外部加上外围电路，把电阻值变化为电压量，经过比较器后送入80C51，也可以经过AD变换后送入80C51。人体感应模块应装在教室入口的地方，推荐选用新锐公司生产的XR―3A型人体感应器，它可以识别出人移动的方向，从而产生出2个通道信号，其中一个表示进入教室，另外一个表示走出教室。80C51可以由此计算教室中的人数，以确认相应控制策略。夜间人体检测模块，可以使用市场上很容易买到的热释电红外传感器。这类传感器使用非常方便，它通常能够检测到人体的移动，接收到人体移动信号后，它会发出一个脉冲信号送至80C51，由80C51进行后续处理。防盗报警模块使用普通但可靠的语音芯片即可，这里推荐使用ISD公司生产的ISDl420芯片，这款芯片的重要特点是掉电不丢失，支持声音的录放，由单片机可以很方便地实现其报警声音的输出。照明设备的开关可以用继电器来控制，单片机依据检测到的环境参数，给出开关机指令，驱动继电器动作，从而控制照明设备的开或关。
三、软件设计
系统的软件设计是本系统的重要环节，只有正确可靠的软件，才能保证控制系统的准确动作。80C51系统的软件开发技术比较成熟，可以在keil的环境下，使用c语言进行设计，非常方便进行裁剪和扩展，也方便进行在线调试。软件具体代码由于篇幅所限，本文不再列出。
四、结论与展望
经过上述的分析研究，再回头进行思考，可以发现本系统尚未完全将80C51的性能潜力全部发挥，在实际使用过程中，可以根据具体情况，做功能扩展。比如，将无线通信技术引入系统，增加上位机，这样就能检测多个教室的参数，从而实现多个教室的联合控制。
此外，本文的主要研究内容是对高校教室的节能控制系统，而事实上，自动智能控制系统有着非常广阔的应用领域。比如智能汽车技术、智能化酒店客房控制系统等。高校作为科技前沿的集中地，从自身教室的节能开始，将智能控制应用到我们的学习生活，对于技术推广和节能理念的推广，都将大有益处。
作者单位：广东中信建江工程有限公司
参考文献：
[1]汪鲁才,戴瑜兴.学校图书馆节能照明系统设计[J].照明工程学报,2001,(01).
[2]孔谋夫,潘银松.选用单片机的教室节能控制器的设计与实现[J].电子技术,2007,(01).
[3]贺良华,荣佳.基于低压电力线载波通信的用电量智能监测系统设计[J].自动化技术与应用,2009,(02).
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