教室照明智能控制裝置

周芝霞

摘要：教室作為學生汲取知識、教師傳輸知識課程的重要場所，能夠滿足學生的學習要求，教室照明系統十分關鍵。要想保證教室照明系統實現自動照明，就需要對傳統教室照明系統進行改進，運用單片機技術對傳統燈具進行有效控制，使其根據教室內部明亮變化自動調節亮度，在改進后也可以有效降低能源資源的消耗，保證資源節約。

關鍵詞：教室;照明;智能控制裝置

傳統教室使用大量開關人工控制照明亮度，經常會出現忘記關燈的情況，造成大量電能資源浪費。部分教師在夜晚出行要摸黑尋找開關，對于年幼學生和年長教師具有極大威脅。燈泡長時間點亮會嚴重損壞燈具的使用壽命，也會造成資源的嚴重浪費。在教室燈光照明系統管理中，要根據實際要求來隨意調節燈光照明系統。

一、工作原理

從節能的角度，在教室照明系統改進的過程中，要盡可能加強對照明燈的分區控制，通過這樣的措施實現智能控制，可以隨時檢測出教室內是否有人員活動，又能夠判斷教室內的發光強度是否滿足學生學習需求。智能照明控制系統主要結構包括紅外線探測裝置、照度計部分[1]。紅外線探測裝置可以通過紅外線對人體進行測量探測范圍在5m內視角為90°探測元件，在感受到紅外輻射后會提高輸出端輸出高電平，當人員走出后輸出低電平，快速判斷是否有人員活動。利用斯密特觸發器構成串并聯電路，能夠實現前置緩沖，增強驅動力，保證與紅外探測元件邏輯一致。教室內的發光強度可以對內部的空間亮度進行準確判斷，利用光電管探測區域內的光線，當光線較弱時光電輸出高電平，通過放大器和比較器對信號進行篩選，并與非門輸入端保持一致，實現智能化控制。在照明控制系統設計中，包括智能控制模塊和維修模塊兩部分，而智能控制模塊需要通過單片機，移動物體檢測傳感器進行控制，利用C語言對單片機進行控制，維修模塊能夠及時判斷燈具損壞情況。如果出現損壞可以立即通知維修人員，維修人員對設備故障設備進行快速處理，增強照明系統的整體工作效率。

二、智能控制模塊的設計

（一）移動物體檢測裝置

在移動物體檢測中，需要利用紅外線傳感器對人員活動軌跡進行自動判斷，傳感器沒有探測到移動物體時輸出低電平，利用三極管導通控制單片機，打開LED燈。為了保證傳感器在檢測人員檢修后單片機能夠立即進行響應，必須要進行并聯，保證探測無死角[2]。該系統使用基于RS485和CAN總線的分布式控制系統控制和管理校舍內的電氣設備。整個系統由三級和兩層網絡組成，即教室控制級、地面控制級、主機級、CAN網和RS485網。教室控制等級和地板控制等級使用具有MCS-51-8051單片機作為中央處理器的控制系統。網絡部分在教室的同一層使用以RS485標準構建的數據獲取網絡，地板和監視中心（主控制主機）之間的通信使用CAN網絡。所有的教室控制器和地板控制器都必須建立在網絡和通信平臺上。系統使用計算機的串行端口和單片機的串行通信功能，使用RS485總線網絡和CAN總線網絡分別實現單片和單片。

（二）LED照明控制

在LED照明控制中，為了使設計更加科學優化，需要對環境發光強度檢測之后，對移動物體檢測燈具通常在夜晚工作。在照明控制裝置設計中可以增加工控設計，保證高于夜晚的亮度值。照明控制裝置要充分考慮學生學習和教室上課的需求，對于照明亮度要求比較高，要適量調整亮度。在LED照度范圍內，可以將光照度調整到500sd左右。在控制電路設計中，樓道和教室內的環境各不相同，在照度設計中也存在明顯差異，樓道臨界值應該低于教室內的臨界值，有效節約資源。通過對 LED照明強度的自動調整，單片機可以在判斷人為移動時控制 LED照明開關的開啟和降低。在教室智能照明控制系統維修模塊設計中，如果長時間運行很容易導致用電設備損壞，通過構建檢修模塊能夠在發生故障后立即對燈具進行檢測，通過單片機向維修人員發出指令，在維修過程中只需切換工作維修模式，就能保證單片機處于維修狀態，確保維修人員安全[3]。

三、教室照明控制系統的問題

（一）布局問題

教室內距離窗戶遠近各不相同，受日光強度的影響也各不相同，不在不同區域內需要安放控制該區域的三盞燈，相鄰兩區域的裝置探測范圍都有明顯重疊，要保證在有人員活動區域中有足夠的光強，當某一個同學單獨處于某一區域，只有它周圍的燈亮。處于區域重疊時至多有6～9盞燈亮。還有其他人員來到教室時可以選擇其他區域，當沒有人或者光的強度足夠時則燈光立即熄滅，實現智能化控制，達到有效的節能效果。

（二）遠紅外探測裝置的問題

在標準教室內部，如果紅外裝置沒有得到合理控制，每一個裝置都能夠探測5m范圍，造成大面積的重疊交叉，失去了智能控制的效果。為了增強教室內4個裝置的覆蓋范圍，避免相互影響，需要在此裝置中安裝一定傾斜角度擋板來控制具體的作用范圍，還要讓兩個區域的裝置具有明顯的交叉，確保人員能夠在某一區域時只有此區域的燈光亮而處于兩個區域中間時，兩個區的中間同時減量，每一個區域接受光照角度不同，要合理優化照度計的設置，為了增強照度計工作準確，效果可以放置在太陽光和燈光無法直射的區域，保證照度計測試負責區域的散射光來提高區域光強的設計效果，最終滿足學生的學習需要[4]。

結束語：

綜上所述，在教室燈光照明設計中，不同類型的燈光照明控制系統功能比較復雜，對于教室的實用性并不高，要積極針對教室燈光照明智能控制系統進行全面分析，有效提高照明系統的智能化控制水平，重點解決在實際設計中的應用問題，有效節約教室成本管理，及時做好燈具維修，避免電能資源的無效浪費。

參考文獻：

[1]陽佩良，楊春宇，梁樹英.重慶高校教室冬季照明主觀評價調查研究[J].燈與照明，2020，44（04）：8-11.

[2]王賀，薛鵬，梁青璇，趙夢靜，趙一凡.高校教室LED照明效果與不同場景光環境需求研究[J].照明工程學報，2020，31（06）：106-112.

[3]宋濤.區域中小學教室照明整體提升工程實施方案的探索和研究[J].中國現代教育裝備，2021（06）：12-14+32.

[4]楊靖宇.2019年五臺山風景名勝區中小學校教學環境衛生狀況調查[J].中國藥物與臨床，2021，21（05）：853-854.

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