一種智能課室管理系統的製作方法

2023-05-21 18:22:06

一種智能課室管理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能課室管理系統，所述智能課室管理系統包括：感測單元，用於感測課室的環境數據；下位單片機，用於接收所述環境數據並執行計算並接收上位機的控制指令；PWM調光模塊，用於接收下位單片機的控制指令以調節課室燈光；WIFI通信模塊及後臺伺服器，所述WIFI通信模塊用於將單片機的環境數據傳送至所述後臺伺服器；上位機，用於對所述環境數據進行獲取後進行可視化顯示，並發送控制指令至後臺伺服器，由伺服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可以根據課室內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
技術領域
[0001]本實用新型涉及智能控制領域，尤其涉及一種智能課室管理系統。
【背景技術】
[0002]課室建設是高校基礎設施建設的重要組成部分，現今各大高校的課室雖然都已經配備了先進的多媒體和監控安全設備，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]國內高校課室照明採用開放式和傳統的人工管理模式，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閉，但是其他人仍然可以自由地啟動課室的燈光，使得現今各所高校教學樓內普遍存在燈光長明、燈光使用過量等現象，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複習，由於不清楚哪間課室人數少或者沒有被佔用，所以會在找課室花費比較多的時間，存在一定的不便。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型實施例的目的在於提供一種智能課室管理系統，用以解決上述問題。
[0006]—種智能課室管理系統，所述智能課室管理系統包括:感測單元，用於感測課室的環境數據;下位單片機，用於接收所述環境數據並執行計算並接收上位機的控制指令;PWM調光模塊，用於接收下位單片機的控制指令以調節課室燈光;WIFI通信模塊及後臺伺服器，所述WIFI通信模塊用於將單片機的環境數據傳送至所述後臺伺服器;上位機，用於對所述環境數據進行獲取後進行可視化顯示，並發送控制指令至後臺伺服器，由伺服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計數模塊。
[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進一步包括資料庫，所述後臺伺服器接收處理下位單片機上傳的數據，並存儲到資料庫中。
[0012]相對於現有技術，本實用新型實施例提供的智能課室管理系統可以根據課室內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，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據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的結構框圖；
[0015]圖2是圖1所示的智能課室管理系統所包含的光強感應模塊的結構示意圖；
[0016]圖3是圖1所示的智能課室管理系統所包含的後臺伺服器的使用交互示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結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。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[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100，所述系統100包括:
[0020]感測單元10;
[0021]下位單片機20;
[0022]PWM調光模塊30;
[0023]WIFI 通信模塊 40;
[0024]後臺伺服器50;
[0025]上位機60;
[0026]在本實施例中，感測單元10具體包括光強感應模塊11、人體紅外感應模塊12、以及人數計數模塊13。
[0027]使用時，光強感應模塊11，人體紅外感應模塊12和人數計數模塊13對課室內的相關環境數據進行採集，並把這些數據通過串口通信的形式上傳至單片機20，由單片機20進行相關的算法計算，並把計算結果送至PWM調光模塊30，通過PWM調光的形式對課室的光強進行控制。同時，單片機20把採集到的數據通過WIFI通信模塊40傳送至後臺伺服器50，供用戶(通過應用)進行調用。
[0028]在本實施例中，所採用的光強感應模塊11為用於感測環境光強的光強傳感器11，內部結構如圖2所示。通道O和通道I是兩個光敏二極體，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轉換器對流過光敏二極體的電流進行積分，並轉換為數字量，在轉換結束後將轉換結果存入晶片內部通道O和通道I各自的寄存器中。當一個積分周期完成之後，積分式A/D轉換器將自動開始下一個積分轉換過程。
[0029]使用時，根據所述光強傳感器11所採集的光強，通過PWM調光模塊30即時地調節課室燈光的亮度。例如，當光強大於一定值後調節課室燈光熄滅。
[0030]本實施例中，人體紅外感應模塊12為人體紅外感應器件。使用時，當有人進入其感應範圍則輸出高電平，人離開感應範圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。同時存在兩種觸發方式:L不可重複，H可重複。其中不可重複觸發方式即感應輸出高電平後，延時時間一結束，輸出將自動從高電平變為低電平。可重複觸發方式:即感應輸出高電平後，在延時時間段內，如果有人體在其感應範圍內活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開後才延時將高電平變為低電平(感應模塊檢測到人體的每一次活動後會自動順延一個延時時間段，並且以最後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模塊12為重複觸發方式。
[0031]即所述紅外感應模塊12相當於一個自動開關。使用時，將該紅外感應模塊12安裝到燈(光源)的附近，當人走進課室到達檢測區時，本紅外感應模塊12工作，接通電源，此時燈亮。當人離開後延時一段時間後燈將自動熄滅，從而達到智能燈光管理的效果。
[0032]本實施例採用檢測距離可調的光電傳感器作為人數計數模塊13，其背面有一個電位器可以調節障礙物的檢測距離，一旦調節好電位器(如調節好的最大距離為80cm)則在有效距離內(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:photoelectric switch)的原理是:利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步迴路選通電路，從而檢測物體的有無。物體不限於金屬，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射器上轉換為光信號射出，接收器再根據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，本光電傳感器由於其檢測到人時將輸出一個下降沿，故程序就可基於電平的變化組合來確定人數的增減變化。本人數計數模塊13在使用時安裝在門口或進出課室必經過道上。
[0035]脈寬調製(PffM)是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量通信到功率控制與變換及LED照明等許多領域中。通過以數字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統的成本和功耗。簡而言之，PWM是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高解析度計數器的使用，方波的佔空比被調製用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。P麗信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要麼完全有(ON)，要麼完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重複脈衝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調光模塊30與所述光強感應模塊11相關聯。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，時鐘信號的脈寬和佔空比可調，可以根據實際需要調整寄存器位來設定，根據光強調節寄存器的值以達到調節PWM的目的。當環境光照強度越弱時，通過所述PWM調光模塊30調節使得燈光變亮以達到充足照明的目的。
[0037]在本實施例中，安裝於課室的燈具選用可調P麗的LED燈(圖未示)與P麗調光模塊30相連，且所述LED燈具有PffM調節接線口，將此接口與主控單片機20相連以實現相關功能。當單片機20控制光強感應模塊11採集到環境光強時，再通過光強的變化調節佔空比，從而調節燈的亮度，達到調節光強的目的。
[0038]本實施例中，需要通過聯網與伺服器50進行交互來上傳課室、人數、亮燈情況，並獲取伺服器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)支持多種網絡協議；
[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，通過連接無線網絡與伺服器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進一步包括資料庫70，所述後臺伺服器50接收到下位單片機20上傳的數據後，對數據進行相關的邏輯處理，並存入資料庫70。
[0049]本實施例中，所述上位機60為採用Labview程序開發環境的上位機。其和移動終端80(的移動應用APP)通過與後臺伺服器50進行數據交互獲取數據用於各個模塊的應用。
[0050]所述數據主要包括課室編號，課室人數以及課室內燈光的亮滅情況。
[0051]使用時，所述上位機60對上述數據進行獲取後進行可視化顯示，移動終端80(移動應用APP)獲取數據後主要進行人數的顯示，供使用者查詢。
[0052]另外，後臺伺服器50除了進行數據的處理傳送之外，還必須進行控制指令的傳送。具體地，上位機60發送控制指令給後臺伺服器50，後臺伺服器50進行識別後將其返回給單片機20，實現燈光的遠程控制。
[0053]使用時，後臺伺服器50主要用於接收處理下位單片機20上傳的數據，並存儲到資料庫70中，供移動終端80(的移動應用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可以根據課室內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]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換;而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。
【主權項】
1.一種智能課室控制系統，其特徵在於，所述智能課室控制系統包括: 感測單元，用於感測課室的環境數據； 與感測單元連接的下位單片機，用於接收所述環境數據並執行計算並接收上位機的控制指令； 與下位單片機連接的PWM調光模塊，用於接收下位單片機的控制指令以調節課室燈光；與下位單片機連接的WIFI通信模塊及後臺伺服器，所述WIFI通信模塊用於將單片機的環境數據傳送至所述後臺伺服器，WIFI通信模塊連接後臺伺服器； 與後臺伺服器連接的上位機，用於對所述環境數據進行獲取後進行可視化顯示，並發送控制指令至後臺伺服器，由伺服器將所述控制指令回傳至所述單片機。2.如權利要求1所述的智能課室控制系統，其特徵在於，所述感測單元包括光強感應模塊。3.如權利要求2所述的智能課室控制系統，其特徵在於，所述感測單元進一步包括人體紅外感應模塊。4.如權利要求3所述的智能課室控制系統，其特徵在於，所述感測單元進一步包括人數計數模塊。5.如權利要求1所述的智能課室控制系統，其特徵在於，所述WIFI通信模塊通過串口與單片機進行通信。6.如權利要求3所述的智能課室控制系統，其特徵在於，進一步包括資料庫，所述後臺伺服器接收處理下位單片機上傳的數據，並存儲到資料庫中。
【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】華南師範大學