教室照明智能控制装置

周芝霞

摘要：教室作为学生汲取知识、教师传输知识课程的重要场所，能够满足学生的学习要求，教室照明系统十分关键。要想保证教室照明系统实现自动照明，就需要对传统教室照明系统进行改进，运用单片机技术对传统灯具进行有效控制，使其根据教室内部明亮变化自动调节亮度，在改进后也可以有效降低能源资源的消耗，保证资源节约。

关键词：教室;照明;智能控制装置

传统教室使用大量开关人工控制照明亮度，经常会出现忘记关灯的情况，造成大量电能资源浪费。部分教师在夜晚出行要摸黑寻找开关，对于年幼学生和年长教师具有极大威胁。灯泡长时间点亮会严重损坏灯具的使用寿命，也会造成资源的严重浪费。在教室灯光照明系统管理中，要根据实际要求来随意调节灯光照明系统。

一、工作原理

从节能的角度，在教室照明系统改进的过程中，要尽可能加强对照明灯的分区控制，通过这样的措施实现智能控制，可以随时检测出教室内是否有人员活动，又能够判断教室内的发光强度是否满足学生学习需求。智能照明控制系统主要结构包括红外线探测装置、照度计部分[1]。红外线探测装置可以通过红外线对人体进行测量探测范围在5m内视角为90°探测元件，在感受到红外辐射后会提高输出端输出高电平，当人员走出后输出低电平，快速判断是否有人员活动。利用斯密特触发器构成串并联电路，能够实现前置缓冲，增强驱动力，保证与红外探测元件逻辑一致。教室内的发光强度可以对内部的空间亮度进行准确判断，利用光电管探测区域内的光线，当光线较弱时光电输出高电平，通过放大器和比较器对信号进行筛选，并与非门输入端保持一致，实现智能化控制。在照明控制系统设计中，包括智能控制模块和维修模块两部分，而智能控制模块需要通过单片机，移动物体检测传感器进行控制，利用C语言对单片机进行控制，维修模块能够及时判断灯具损坏情况。如果出现损坏可以立即通知维修人员，维修人员对设备故障设备进行快速处理，增强照明系统的整体工作效率。

二、智能控制模块的设计

（一）移动物体检测装置

在移动物体检测中，需要利用红外线传感器对人员活动轨迹进行自动判断，传感器没有探测到移动物体时输出低电平，利用三极管导通控制单片机，打开LED灯。为了保证传感器在检测人员检修后单片机能够立即进行响应，必须要进行并联，保证探测无死角[2]。该系统使用基于RS485和CAN总线的分布式控制系统控制和管理校舍内的电气设备。整个系统由三级和两层网络组成，即教室控制级、地面控制级、主机级、CAN网和RS485网。教室控制等级和地板控制等级使用具有MCS-51-8051单片机作为中央处理器的控制系统。网络部分在教室的同一层使用以RS485标准构建的数据获取网络，地板和监视中心（主控制主机）之间的通信使用CAN网络。所有的教室控制器和地板控制器都必须建立在网络和通信平台上。系统使用计算机的串行端口和单片机的串行通信功能，使用RS485总线网络和CAN总线网络分别实现单片和单片。

（二）LED照明控制

在LED照明控制中，为了使设计更加科学优化，需要对环境发光强度检测之后，对移动物体检测灯具通常在夜晚工作。在照明控制装置设计中可以增加工控设计，保证高于夜晚的亮度值。照明控制装置要充分考虑学生学习和教室上课的需求，对于照明亮度要求比较高，要适量调整亮度。在LED照度范围内，可以将光照度调整到500sd左右。在控制电路设计中，楼道和教室内的环境各不相同，在照度设计中也存在明显差异，楼道临界值应该低于教室内的临界值，有效节约资源。通过对 LED照明强度的自动调整，单片机可以在判断人为移动时控制 LED照明开关的开启和降低。在教室智能照明控制系统维修模块设计中，如果长时间运行很容易导致用电设备损坏，通过构建检修模块能够在发生故障后立即对灯具进行检测，通过单片机向维修人员发出指令，在维修过程中只需切换工作维修模式，就能保证单片机处于维修状态，确保维修人员安全[3]。

三、教室照明控制系统的问题

（一）布局问题

教室内距离窗户远近各不相同，受日光强度的影响也各不相同，不在不同区域内需要安放控制该区域的三盏灯，相邻两区域的装置探测范围都有明显重叠，要保证在有人员活动区域中有足够的光强，当某一个同学单独处于某一区域，只有它周围的灯亮。处于区域重叠时至多有6～9盏灯亮。还有其他人员来到教室时可以选择其他区域，当没有人或者光的强度足够时则灯光立即熄灭，实现智能化控制，达到有效的节能效果。

（二）远红外探测装置的问题

在标准教室内部，如果红外装置没有得到合理控制，每一个装置都能够探测5m范围，造成大面积的重叠交叉，失去了智能控制的效果。为了增强教室内4个装置的覆盖范围，避免相互影响，需要在此装置中安装一定倾斜角度挡板来控制具体的作用范围，还要让两个区域的装置具有明显的交叉，确保人员能够在某一区域时只有此区域的灯光亮而处于两个区域中间时，两个区的中间同时减量，每一个区域接受光照角度不同，要合理优化照度计的设置，为了增强照度计工作准确，效果可以放置在太阳光和灯光无法直射的区域，保证照度计测试负责区域的散射光来提高区域光强的设计效果，最终满足学生的学习需要[4]。

结束语：

综上所述，在教室燈光照明设计中，不同类型的灯光照明控制系统功能比较复杂，对于教室的实用性并不高，要积极针对教室灯光照明智能控制系统进行全面分析，有效提高照明系统的智能化控制水平，重点解决在实际设计中的应用问题，有效节约教室成本管理，及时做好灯具维修，避免电能资源的无效浪费。

参考文献：

[1]阳佩良，杨春宇，梁树英.重庆高校教室冬季照明主观评价调查研究[J].灯与照明，2020，44（04）：8-11.

[2]王贺，薛鹏，梁青璇，赵梦静，赵一凡.高校教室LED照明效果与不同场景光环境需求研究[J].照明工程学报，2020，31（06）：106-112.

[3]宋涛.区域中小学教室照明整体提升工程实施方案的探索和研究[J].中国现代教育装备，2021（06）：12-14+32.

[4]杨靖宇.2019年五台山风景名胜区中小学校教学环境卫生状况调查[J].中国药物与临床，2021，21（05）：853-854.

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