[发明专利]一种智能教室节能控制与状态查询系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能教室节能控制与状态查询系统，属于学校辅助设施与自动控制领域。

背景技术

目前学校的教室大多不具有节能控制与查询的功能与设备，从而造成能量的浪费和不便：1、教室状态不明，查找不便：寻找自习教室，特别是在准备考试阶段，很多同学会为了解决寻找自习教室而花费很长的时间，或者浪费了很多时间也找不到可用的教室，因为有的教室是没有开放的，开放的教室里也存在满员的情况；2、电能浪费严重：教室无人灯却亮着，或者在光足够强的白天里教室的灯也亮着，再或者教室里就某个区域内存在少数几个人自习但教室里灯全亮着等等。近年来也有可对教室进行简单控制的设备，如申请号为201210293214.3和申请号为201420076465.0的专利，前者通过将教室的灯光控制器与上位机监控器无线连接，从而控制教室内灯的开关；后者通过主控制器判断教室为空闲或自习室进行开关灯；通过信息发布装置进行信息发布。这两种技术方案均是对整个教室的灯进行统一控制，不能针对教室内不同区域的灯光人员需要进行开关灯，造成电能的浪费；且均不能实时统计教室内实际人数，无法为寻找教室的同学提供可靠的指导信息。

为了解决上述问题，让同学们节约时间，同时节约能源，亟需一种可实时查询教室状态，并可对教室内电源进行控制，节约能源的系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能教室节能控制与状态查询系统，该系统可根据教室内人的分布和光亮强度控制灯的开关，统计教室内人数和灯光开闭情况，节约了能源；该系统可实现通过手机或PC终端对教室内人数的实时查询，节约了学生时间，提高了教室的利用率；且该系统成本低，功耗低，运行可靠。

本发明实现其发明目的采取的技术手段是:一种智能教室节能控制与状态查询系统，包括：

分别安装在教室每个门的内、外两侧的红外对射式传感器，红外对射式传感器的输出脚和Zigbee主控芯片一的输入脚相连，构成教室人数监测单元；

红外热释电传感器分布于教室灯光的继电器处，红外热释传感器的输出脚与Zigbee主控芯片二的输入脚相连，Zigbee主控芯片二的输出脚与继电器的控制信号输入脚相连，构成教室局部灯光控制单元；

光敏传感器安装在教室内，光敏传感器的输出脚与Zigbee主控芯片三的输入脚相连，构成教室亮度监测单元；所述的Zigbee主控芯片三通过Zigbee协议与Zigbee主控芯片二进行无线数据传输；

Zigbee主控芯片四与ARM微处理器相连，同时ARM微处理器与无线网卡相连，构成信息状态发射单元；所述的Zigbee主控芯片四通过Zigbee协议同时与Zigbee主控芯片一和Zigbee主控芯片二进行无线数据传输；

总服务器的无线网卡接收信息状态发射单元中的无线网卡传递来的无线数据信息，建立并更新数据库，供手机或PC终端查询。还可针对系统开发手机应用，实现用户登录，与总服务器连接后可查询教室人数信息。

本发明中所用的Zigbee主控芯片是结合了ZigBee协议栈，可进行ZigBee无线通讯，同时可对数据进行储存、处理、传输的一种芯片，如IT公司的cc2530芯片。Zigbee协议是一种低功耗个域网协议，根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

本发明的工作原理是：

通过判断安装在教室每个门的内、外两侧的红外对射式传感器的感应顺序，判断出人是进入教室还是离开教室，从而实现对教室内人数的计数及监测，并由Zigbee主控芯片一将教室内人数信息通过Zigbee协议无线传输给Zigbee主控芯片四，并进而传输给总服务器供查询。

光敏传感器监测教室的亮度，并由Zigbee主控芯片三将教室内亮度信息通过Zigbee协议无线传输给Zigbee主控芯片二；当教室亮度信息大于设定阈值(即明亮的白天)时，主控芯片二控制教室局部灯光控制单元的继电器始终处于断开状态。相应的红外热释电传感器分布于教室灯光的各个继电器处(继电器平均分散于教室各个区域内，每个继电器控制所在区域的灯光的开关)，当传输来的教室内亮度小于设定阈值(即夜晚及阴暗天气时)，且红外热释电传感器检测到所在区域内有人时，则Zigbee主控芯片二通过继电器打开此区域内的灯，否则通过继电器关闭此区域内的灯；同时Zigbee主控芯片二将所在区域的灯的开闭情况通过Zigbee协议无线传输给Zigbee主控芯片四。