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片区照明智能控制器系统设计

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片区照明智能控制器系统设计 (毕业论文35页、13392字)

摘  要:照明智能控制器系统的设计是为了节约有限的电力资源。本文详细阐述了采用“双元型”热释电红外传感器进行人数监测的实现原理,并完成了对进出教室的人数进行统计的模块设计和继电器驱动模块的设计。采用人数监测模块对教室人数进行监测,并把人数传送到上一级。当教室人数大于零时,启动照明控制系统。当教室人数小于预定的最低人数时,栋层处理器做出判断处理,发出调动教室并关闭教室内灯具的指令。本文为解决教室内人员数量的采集,照明灯具开关的控制等问题,着重研究了基于P2288-02型热释电红外传感器及GW48的人数监测电路,LM324集成运算放大器的应用电路,继电器触发电路。同时,探索性地指出传感器安装的优化方案。通过联机调试说明,该设计可以实现对房间内人数的监测。

关键字:人数监测;热释电红外传感器;继电器

 


System Design of Illumination Intelligence Controller

Abstract:The purpose of this paper is to design an intelligence illumination controller which can save limited electric power. The principles of the number monitor using two-basic-type fever are explained in detail, and the module design of the statistic analysis of the number going in and out of a classroom and the relay driving module have been accomplished. A number monitor module is designed to monitor the number of students in classroom, and the number is passed to the previous grade. When the number of students is greater than zero, the system is started. However, while the number of students is smaller than the predetermined minimum number, processors of building issues the instructions of mobilizing the classroom’s switches and closing the classroom inner lamps by judging. To solve the problems of the number inner classroom acquisition and the control of illumination lamp switches, the number monitoring circuit based on piezoelectric infrared sensor P2288-02 and GW48, the circuit of LM324 integration arithmetic amplifier application and the relay triggered are studied. Meanwhile, the optimization proposal of sensor installation is pointed out inveterately. The design could accomplish monitoring the room inner number by debugging.
 
Key words:The number monitor, Pyroelectric infrared sensor, Relay

 

 

 

目    录
第1章 绪 论 1
1.1照明智能控制的背景、目的及意义 1
1.1.1 背景 1
1.1.2 目的及意义 2
1.2 设计的任务及论文完成的主要工作 2
1.2.1 设计任务 2
1.2.2 论文完成的主要工作 3
第2章 照明智能控制系统总体方案设计 4
2.1 照明智能控制器系统工作过程简介 4
2.2 系统设计总体方案 5
2.3 方案论证 6
2.3.1 中央处理器的选择 6
2.3.2 人数监测模块设计 7
2.3.3 人员数量显示模块设计方案 8
2.4 小结 8
第3章 照明智能控制器系统模块设计 9
3.1 教室小系统原理图设计 9
3.2人数监测模块设计 10
3.2.1 “人体运动计数”的工作原理 10
3.2.2 系统及工作流程设计 12
3.2.3 热释电红外传感器输出信号的处理 12
3.3 灯具控制模块设计 14
3.3.1手动强制按钮接口电路设计 14
3.3.2 继电器改进电路 15
3.4 人数显示电路设计 16
3.5小结 16
第4章 系统软件设计 17
4.1 教室小系统主程序设计 17
4.2 智能继电器主程序设计 19
4.3 手动强制按键的主程序设计 19
4.4 手动按键扫描子程序 20
4.5 小结 21
第5章 系统模块验证调试 22
5.1 硬件模块检测 22
5.2 人数监测模块调试验证 22
5.3 人数监测模块程序设计 24
5.4 模块的仿真与测试 26
5.5 小结 27
总  结 28
致  谢 29

 


 
第1章 绪 论
1.1 照明智能控制的背景、目的及意义
1.1.1 背景
近年来,尽管我国的电力建设取得了很大的发展,但这并不意味着我国的电力资源己经过剩,事实恰恰相反,电力供应不足和能源短缺的现象十分严峻。翻开2003年的新闻,电荒二字十分抢眼:12月26日,湖北武汉市拉闸限电;长沙市从11月30日起首次按照“开三停一”的原则限电;从11月5日开始,湖南的14个地区己陆续开始计划用电:1-0月,山西省累计拉闸限电56600条次,日均限电100万千瓦时以上……2004年6月16日,国家电网公司总经理赵希正表示,夏季电网将面临八十年代以来最为严峻的缺电局面,全网电力供应的缺口将达到三千万千瓦左右;2005年7月30日以来,由于煤电矛盾并未根本化解,新增机组上半年投产不足,全国最大电力缺口将出现在三季度,缺口约为2500万千瓦,缺电最严重的地区仍在华东[1]。
目前,国内大、中、小学校教室的照明灯具控制大多采用手动开关,即使严格管理,仍不可避免地出现忘记关灯的时候,特别是在白天,情况更是如此,从而造成大量的能源浪费。另外,各种照明灯具都具有一定的使用时限,在光线充足的情况下仍继续使用,必然会缩短灯具的使用寿命。
 从节能的角度观察教室照明系统的使用,浪费现象屡见不鲜。教室中的开关虽然也分区控制照明灯,但不会有人花费时间去研究他所坐的那排的灯是由哪个开关控制的;有些不负责任的管理员甚至只控制一个总闸,晚上拉下来,早上推上去,这也就意味着在早上几乎没有人上自习的六、七点钟,整个自习楼的灯就全亮了。这样,一年下来,无形中所浪费的电能是非常惊人的。
现在国内外称为室内照明智能开关分两种:一种是定时开关,它通过对开灯和关灯的时间设定,以达到定时开灯和关灯的效果,它无法根据室内的照度进行自动开灯和关灯,也无法根据室内人员的多少确定开灯数量。另一种是红外感应开关,它虽然可以根据白天黑夜和人员流动控制灯具,但它只能是简单逻辑状态开关式接通电源,经过整定时间延迟后自动切断电源。两种开关实际上没有实现智能化,并且不能对多灯进行选择控制。国内外室内照明“智能”开关现状还不能达到片区照明智能控制和节约用电的目的。
1.1.2 目的及意义
本设计根据室内的照度情况和人员分布情况,通过照明管理的智能控制系统来决定灯的亮灭,达到节约用电的目的。片区照明智能控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制组件,对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理,实现节能。这种自动调节照度的方式,充分利用室外的自然光,只有当必需时才把灯点亮或点亮到要求的亮度,利用最少的能源保证所要求的照度水平,节电效果十分明显,一般可达30%以上。
当今节能和保护环境已成为世界各国普遍关注的社会问题,并直接关系到社会的持续发展。在我国,照明用电量占总发电量的10%以上:在英国,应用在照明上的能量大约占总消耗能量的5%,如果有效地利用照明用电,这个数量可以减少。我国电力主要是来自燃煤,照明节电就意味着减少CO2,SO2等有害气体排放,可减少对大气环境的污染。
如果我校教学楼采用“照明片区数字化、智能化、网络化控制系统”,将使我校教学楼不再出现学生进教室将教室灯全部开启,离开时又没有关灯,出现白天教室灯与太阳比亮度;晚上开长明灯;教室无人或只有一两个人都会出现将灯具全部开启的现象,达到节约用电,减少开支,降低教育成本的目的,同时又可远程控制和管理,提升管理水平。
本系统的开发研究,既能实现照明节能,又能提高人们的生活质量,有广泛的应用需求和市场前景,可望获得较好的社会经济效益。
1.2 设计的任务及论文完成的主要工作
1.2.1 设计任务
    本系统设计要求实现根据室内自然光的照度决定照明片区是否开灯和关灯。当室内的自然光照度低于室内最低照度要求时,该系统将自动接通电源,使所有灯具处于待开状态。系统还能根据室内有无人员,人员的多少及人员的分布等情况决定是否开灯,开多少灯,开什么位置的灯,当室内光的强度超过多少照度时,关闭多少灯,关闭什么位置的灯,始终保持室内的照度在某一正常范围内。杜绝无人时开灯,人多人少都将所有的灯开启及开长明灯的现象,真正做到人少少开灯,人走灯灭,即以高度的智能化来提高用电的管理水平。
1.2.2  论文完成的主要工作
针对设计任务的要求,本论文完成的主要工作有:
(1)以单片机为控制中心,对模块电路的采集信号进行判断、处理。
(2)进行热电释红外传感器的测试实验,确定实现人数监测的传感器的型号。
(3)设计人数监测模块,监测房间内部人员数量,单片机据此判断教室的使用效率。
(4)向上层控制中心汇报室内各分区人员分布的数量。
(5)执行上层整体调整命令,显示指定的房间号。

 

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