一種智能課室管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能課室管理系統(tǒng)，所述智能課室管理系統(tǒng)包括：感測單元，用于感測課室的環(huán)境數(shù)據(jù)；下位單片機，用于接收所述環(huán)境數(shù)據(jù)并執(zhí)行計算并接收上位機的控制指令；PWM調(diào)光模塊，用于接收下位單片機的控制指令以調(diào)節(jié)課室燈光；WIFI通信模塊及后臺服務(wù)器，所述WIFI通信模塊用于將單片機的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至所述后臺服務(wù)器；上位機，用于對所述環(huán)境數(shù)據(jù)進行獲取后進行可視化顯示，并發(fā)送控制指令至后臺服務(wù)器，由服務(wù)器將所述控制指令回傳至所述單片機。所述智能課室管理系統(tǒng)可以根據(jù)課室內(nèi)光照強度和人分布情況對燈光進行自動控制，達到燈光智能控制的功能，從而解決燈管照明管理和浪費嚴重的難題。
【專利說明】
一種智能課室管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及智能控制領(lǐng)域，尤其涉及一種智能課室管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]課室建設(shè)是高?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，現(xiàn)今各大高校的課室雖然都已經(jīng)配備了先進的多媒體和監(jiān)控安全設(shè)備，但是在很多方面仍然存在不完善的地方，課室燈光控制管理就是其中一個方面。
[0003]國內(nèi)高校課室照明采用開放式和傳統(tǒng)的人工管理模式，學生無固定的課室與座位，造成無人或人少燈全開的過度照明現(xiàn)象，長時間照明也加速燈具損壞，同時存在光線暗而不能及時開燈等問題。很多學校會成立專門的管理單位對每間課室的燈光進行定時的關(guān)閉，造成了很大的人力浪費。同時雖然課室的燈光已由工作人員手動關(guān)閉，但是其他人仍然可以自由地啟動課室的燈光，使得現(xiàn)今各所高校教學樓內(nèi)普遍存在燈光長明、燈光使用過量等現(xiàn)象，在一定程度上造成了電力資源的浪費。
[0004]另外，在臨近期末考的時候，很多學生都會到課室進行復習，由于不清楚哪間課室人數(shù)少或者沒有被占用，所以會在找課室花費比較多的時間，存在一定的不便。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型實施例的目的在于提供一種智能課室管理系統(tǒng)，用以解決上述問題。
[0006]—種智能課室管理系統(tǒng)，所述智能課室管理系統(tǒng)包括:感測單元，用于感測課室的環(huán)境數(shù)據(jù);下位單片機，用于接收所述環(huán)境數(shù)據(jù)并執(zhí)行計算并接收上位機的控制指令;PWM調(diào)光模塊，用于接收下位單片機的控制指令以調(diào)節(jié)課室燈光;WIFI通信模塊及后臺服務(wù)器，所述WIFI通信模塊用于將單片機的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至所述后臺服務(wù)器;上位機，用于對所述環(huán)境數(shù)據(jù)進行獲取后進行可視化顯示，并發(fā)送控制指令至后臺服務(wù)器，由服務(wù)器將所述控制指令回傳至所述單片機。
[0007]在其中一種實施方式中，所述感測單元包括光強感應(yīng)模塊。
[0008]在其中一種實施方式中，所述感測單元進一步包括人體紅外感應(yīng)模塊。
[0009]在其中一種實施方式中，所述感測單元進一步包括人數(shù)計數(shù)模塊。
[0010]在其中一種實施方式中，所述WIFI通信模塊通過串口與單片機進行通信。
[0011]在其中一種實施方式中，所述智能課室管理系統(tǒng)進一步包括數(shù)據(jù)庫，所述后臺服務(wù)器接收處理下位單片機上傳的數(shù)據(jù)，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型實施例提供的智能課室管理系統(tǒng)可以根據(jù)課室內(nèi)光照強度和人分布情況對燈光進行自動控制，達到燈光智能控制的功能，從而解決燈管照明管理和浪費嚴重的難題。
【附圖說明】

[0013]為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本實用新型實施例提供的一種智能課室管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2是圖1所示的智能課室管理系統(tǒng)所包含的光強感應(yīng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是圖1所示的智能課室管理系統(tǒng)所包含的后臺服務(wù)器的使用交互示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]實施例一
[0019]請參閱圖1，本實用新型第一實施例提供一種智能課室管理系統(tǒng)100，所述系統(tǒng)100包括:
[0020]感測單元10;
[0021]下位單片機20;
[0022]PWM調(diào)光模塊30;
[0023]WIFI 通信模塊 40;
[0024]后臺服務(wù)器50;
[0025]上位機60;
[0026]在本實施例中，感測單元10具體包括光強感應(yīng)模塊11、人體紅外感應(yīng)模塊12、以及人數(shù)計數(shù)模塊13。
[0027]使用時，光強感應(yīng)模塊11，人體紅外感應(yīng)模塊12和人數(shù)計數(shù)模塊13對課室內(nèi)的相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集，并把這些數(shù)據(jù)通過串口通信的形式上傳至單片機20，由單片機20進行相關(guān)的算法計算，并把計算結(jié)果送至PWM調(diào)光模塊30，通過PWM調(diào)光的形式對課室的光強進行控制。同時，單片機20把采集到的數(shù)據(jù)通過WIFI通信模塊40傳送至后臺服務(wù)器50，供用戶(通過應(yīng)用)進行調(diào)用。
[0028]在本實施例中，所采用的光強感應(yīng)模塊11為用于感測環(huán)境光強的光強傳感器11，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。通道O和通道I是兩個光敏二極管，其中通道O對可見光和紅外線都敏感，而通道I僅對紅外線敏感。積分式A/D轉(zhuǎn)換器對流過光敏二極管的電流進行積分，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入芯片內(nèi)部通道O和通道I各自的寄存器中。當一個積分周期完成之后，積分式A/D轉(zhuǎn)換器將自動開始下一個積分轉(zhuǎn)換過程。
[0029]使用時，根據(jù)所述光強傳感器11所采集的光強，通過PWM調(diào)光模塊30即時地調(diào)節(jié)課室燈光的亮度。例如，當光強大于一定值后調(diào)節(jié)課室燈光熄滅。
[0030]本實施例中，人體紅外感應(yīng)模塊12為人體紅外感應(yīng)器件。使用時，當有人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。同時存在兩種觸發(fā)方式:L不可重復，H可重復。其中不可重復觸發(fā)方式即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間一結(jié)束，輸出將自動從高電平變?yōu)榈碗娖??？芍貜陀|發(fā)方式:即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖?感應(yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)O在本實施例中所述的人體紅外感應(yīng)模塊12為重復觸發(fā)方式。
[0031]即所述紅外感應(yīng)模塊12相當于一個自動開關(guān)。使用時，將該紅外感應(yīng)模塊12安裝到燈(光源)的附近，當人走進課室到達檢測區(qū)時，本紅外感應(yīng)模塊12工作，接通電源，此時燈亮。當人離開后延時一段時間后燈將自動熄滅，從而達到智能燈光管理的效果。
[0032]本實施例采用檢測距離可調(diào)的光電傳感器作為人數(shù)計數(shù)模塊13，其背面有一個電位器可以調(diào)節(jié)障礙物的檢測距離，一旦調(diào)節(jié)好電位器(如調(diào)節(jié)好的最大距離為80cm)則在有效距離內(nèi)(如40cm處有障礙物、1cm處有障礙物)則輸出低電平，低電平被單片機20所識別。
[0033]在實際使用過程中，在電路設(shè)計中可以在輸出端加上拉電阻(10K到5V)將電壓拉至5V，再接入單片機20進行檢測，則穩(wěn)定性有較大的提升。該模塊如下所示:
[0034]光電傳感器(也稱光電開關(guān):photoelectric switch)的原理是:利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體的有無。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電傳感器將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。在實際使用過程中，本光電傳感器由于其檢測到人時將輸出一個下降沿，故程序就可基于電平的變化組合來確定人數(shù)的增減變化。本人數(shù)計數(shù)模塊13在使用時安裝在門口或進出課室必經(jīng)過道上。
[0035]脈寬調(diào)制(PffM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量通信到功率控制與變換及LED照明等許多領(lǐng)域中。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。簡而言之，PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。P麗信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。
[0036]本實施例中，PWM調(diào)光模塊30與所述光強感應(yīng)模塊11相關(guān)聯(lián)。所述單片機20有部分I/o 口具有輸出PffM信號的功能。單片機20的I/O 口可以輸出時鐘信號，時鐘信號的脈寬和占空比可調(diào)，可以根據(jù)實際需要調(diào)整寄存器位來設(shè)定，根據(jù)光強調(diào)節(jié)寄存器的值以達到調(diào)節(jié)PWM的目的。當環(huán)境光照強度越弱時，通過所述PWM調(diào)光模塊30調(diào)節(jié)使得燈光變亮以達到充足照明的目的。
[0037]在本實施例中，安裝于課室的燈具選用可調(diào)P麗的LED燈(圖未示)與P麗調(diào)光模塊30相連，且所述LED燈具有PffM調(diào)節(jié)接線口，將此接口與主控單片機20相連以實現(xiàn)相關(guān)功能。當單片機20控制光強感應(yīng)模塊11采集到環(huán)境光強時，再通過光強的變化調(diào)節(jié)占空比，從而調(diào)節(jié)燈的亮度，達到調(diào)節(jié)光強的目的。
[0038]本實施例中，需要通過聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器50進行交互來上傳課室、人數(shù)、亮燈情況，并獲取服務(wù)器50下傳的控制命令。
[0039]在本實施例中，所述WIFI通信模塊40的主要功能特性如下:
[0040](I)支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；
[0041](2)支持DHCP Server,DNS Server；
[0042](3)支持自動和命令兩種工作模式；
[0043](4)支持串口透明傳輸模式；
[0044](5)支持AT+控制指令集；
[0045](6)支持多種參數(shù)配置方式；
[0046](7)支持多種安全認證機制。
[0047]所述WIFI通信模塊40通過串口與單片機20通信，通過連接無線網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器50進行通信。
[0048]請一起參閱圖3，本實施例中，所述智能課室管理系統(tǒng)進一步包括數(shù)據(jù)庫70，所述后臺服務(wù)器50接收到下位單片機20上傳的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行相關(guān)的邏輯處理，并存入數(shù)據(jù)庫70。
[0049]本實施例中，所述上位機60為采用Labview程序開發(fā)環(huán)境的上位機。其和移動終端80(的移動應(yīng)用APP)通過與后臺服務(wù)器50進行數(shù)據(jù)交互獲取數(shù)據(jù)用于各個模塊的應(yīng)用。
[0050]所述數(shù)據(jù)主要包括課室編號，課室人數(shù)以及課室內(nèi)燈光的亮滅情況。
[0051]使用時，所述上位機60對上述數(shù)據(jù)進行獲取后進行可視化顯示，移動終端80(移動應(yīng)用APP)獲取數(shù)據(jù)后主要進行人數(shù)的顯示，供使用者查詢。
[0052]另外，后臺服務(wù)器50除了進行數(shù)據(jù)的處理傳送之外，還必須進行控制指令的傳送。具體地，上位機60發(fā)送控制指令給后臺服務(wù)器50，后臺服務(wù)器50進行識別后將其返回給單片機20，實現(xiàn)燈光的遠程控制。
[0053]使用時，后臺服務(wù)器50主要用于接收處理下位單片機20上傳的數(shù)據(jù)，并存儲到數(shù)據(jù)庫70中，供移動終端80(的移動應(yīng)用APP)和上位機60查詢以及進行一些控制指令的傳輸。
[0054]綜上所述，所述智能課室管理系統(tǒng)可以根據(jù)課室內(nèi)光照強度和人分布情況對燈光進行自動控制，達到燈光智能控制的功能，從而解決燈管照明管理和浪費嚴重的難題。
[0055]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種智能課室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能課室控制系統(tǒng)包括: 感測單元，用于感測課室的環(huán)境數(shù)據(jù)； 與感測單元連接的下位單片機，用于接收所述環(huán)境數(shù)據(jù)并執(zhí)行計算并接收上位機的控制指令； 與下位單片機連接的PWM調(diào)光模塊，用于接收下位單片機的控制指令以調(diào)節(jié)課室燈光；與下位單片機連接的WIFI通信模塊及后臺服務(wù)器，所述WIFI通信模塊用于將單片機的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至所述后臺服務(wù)器，WIFI通信模塊連接后臺服務(wù)器； 與后臺服務(wù)器連接的上位機，用于對所述環(huán)境數(shù)據(jù)進行獲取后進行可視化顯示，并發(fā)送控制指令至后臺服務(wù)器，由服務(wù)器將所述控制指令回傳至所述單片機。2.如權(quán)利要求1所述的智能課室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述感測單元包括光強感應(yīng)模塊。3.如權(quán)利要求2所述的智能課室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述感測單元進一步包括人體紅外感應(yīng)模塊。4.如權(quán)利要求3所述的智能課室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述感測單元進一步包括人數(shù)計數(shù)模塊。5.如權(quán)利要求1所述的智能課室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述WIFI通信模塊通過串口與單片機進行通信。6.如權(quán)利要求3所述的智能課室控制系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括數(shù)據(jù)庫，所述后臺服務(wù)器接收處理下位單片機上傳的數(shù)據(jù)，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。
【文檔編號】H05B37/02GK205693953SQ201620401747
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月5日 公開號201620401747.2, CN 201620401747, CN 205693953 U, CN 205693953U, CN-U-205693953, CN201620401747, CN201620401747.2, CN205693953 U, CN205693953U
【發(fā)明人】莊鈴威, 劉宏展, 張震華, 李烈濱, 孫志博, 左偉健
【申請人】華南師范大學