西安工程大学教务处开题报告--教学楼照明节能控制系统设计

和

23412.7

度；

4

月份分别 为

30186.7

和

30486.7

度；

3

月份分别为

29627.2

和

30033 .7

度；

2

月份分别为

19761.7< /p>

和

19689.7

度；

1

月份分别为

58149.7

和

58253.2

度。通过运算可

以发现，

仅博学楼去年一年用电量占总用电量的

5.15 85%

，

而且这个用电量还不包括绿二、

绿三、会一、会 二、会三、会四、南区、东区和五家渠等教学楼用电。

另外，还对我校 部分教学楼浪费电的现象进行了随机的调查。绿二和绿三都是

4*4

组灯 ，一组两个日光灯，一个开关控制

8

个日光灯

(

绿 二控制一列，绿三控制一行

)

。绿

二

20 1

只有一个学生在自习，但是一开就是

4

组

8

个日光灯，有

6

个直接就是在浪费电。

绿三< /p>

301

有两个学生也在上早自习，他们没坐在一行，开了两组灯，这样有

个日光灯

是在白白浪费电能。会二一楼有

30< /p>

左右的人在答辩，而他们都做在前面教室的灯却全开

着，该教室有

30

组

60

个日光灯，直接多开了

30

个日光灯。会四一教室上课，最后两排

没有人，灯去开着，最后两排分别是< /p>

5

组和

3

组灯，白白开了

8

组

16

个日光灯。新教的

开关多，一个开关控制< /p>

2-3

组灯（

4-6

个灯）

，但是， 也有下午上完课或自习，人走教室

灯全亮的现象。由于教学楼浪费电能的现象很严重，因 此把节约能源的观念引入教学楼

的设计中具有十分重要的意义。

要实现照明节能主要有两种方法，一种是选用高效照明光源或灯具，如节能灯。在保

本设计主要是 针对目前高校教学楼教室的电能资源浪费严重，教室资源利用不合理，

用电设备控制和教 学管理不足的现状，设计了教学楼节能控制系统，以达到高校教室用电

设备的合理使用， 节约电能以及改善教学管理的目的。

三．本课题所涉及的问题在国内研究现状及分析

提到照明节能，最容易让人联想到的就是节能灯具，将普通灯具更换为节能灯具无疑

是 最简单的节能方案，但是长明灯仍然是我们不想看到的浪费现象，另外，节能灯价格是

2

普通灯具的几倍，让学校大规模的 进行更换代价太大，而且换下的普通灯具也将造成另一

种浪费，这种方案对于我国大多数 高校来说不够现实。

考虑到高校教室具有人员流动性大，长时间开放， 无固定作息时间，座位不固定，教

室用途多等特点，所以我们的控制必须以人体为信号、 光强作为控制开关灯的依据。两者

缺一不可。如果，单纯依靠光强作为开关灯控制依据， 就会出现教室无人而光照强度弱时

开灯的情况；若单纯依靠人体存在信号作为控制依据， 则会出现教室有人而光强足够时开

灯的现象；那么控制的效果就不好，这样的控制系统就 没有什么意义了。

对于光强的检测的现行方案中，大都采用光敏二极管 或者光敏三极管将光信号转换成

电信号，通过光电流的大小来衡量光照强度的大小。这种 测量方法只是模糊的给出光强是

大是小的概念，完全建立在个人经验或者说个人习惯上， 而国家最新颁布的《建筑照明设

计标准

GB50034-2004

》规定教室、阅览室等大面积公共照明场所内照度不得低于

300/x

。 依

靠光敏二极管或者光敏三极管想要给出一个量化的照度值是相当苦难的。因此，光的强 度

依靠个人经验来定强弱，并作为开关灯的依据是不够合理科学的。

对于人体信号的检测方式主要有两种方案：

第 一种方案是将教室作为一个整体，通过安装在教室门口红外热释放传感器统计进出

教室的 人数，通过室内安装的光敏传感器检测光强，只要教室内光强不足，就根据进入教

室的人 数打开相应数量的灯。这种方案成本低，设计方便，但检测精度低，当教室口出现

人群拥 挤或人流不断的情况是就难以正常计数。因此，这种方法控制过于简单，节能效果

也不太 好。

第二种方案是将教室分为几个区域，每个区域内装一个人体存在探 测器，探测区域内

是否有人当光强不足时，探测到那个区域有人就打开哪个区域的灯，同 时其它区不受以影

响。这种方案效果较好，但设计中方法不够完善，只要区域光线不足且 有人就开灯，造成

人员分布较为分散时打开过多的灯，引起了不必要的浪费，未能达到理 想的节能效果。

在人体探测器的选择上，各方案各不相同：采用旋转云 台、雷达技术和图像识别技术

等等，这些设计所用到器材本身价格较高，而且能耗也较大 ，虽然其性能较好，但是从节

能经济效益来说是不可取的。因为节能需要从总体上来把握 ，总费用上的节省才是节能的

主旨所在。若是节能而不节省，节能就失去了意义，失去了 动力，节能必然受到抵制。没

有经济的价值的节能，只是表面的节能，并非真正的节能。

三、课题的研究内容、目标及可行性分析

3.1

课题的研究内容

1.< /p>

研究采用光频转换器代替光敏二极管对光照强度进行量化的可行性；

2.

采用红外热释电传感器来探测区域内人数的可行性，其灵敏度、精度是否能达到要 求；

3.

研究教室的区域划分及人体探测器在区域内的 安装问题；

4.

如何优化控制方法，减少教室人员过于 分散时开灯较多带来的电能浪费；

5

自动控制与人工控制相结合，完善系统的控制模式；

6

合理布局整体结构，实现系统整体性能的优化。

3.2

课题的目标

1.

测量出光强的大小，

不再以单纯的强弱作为对光强的衡量，

使开关灯的光 强控制标准符合

国家要求；

2.

实时并较为准确的检测出人数信号，

采取适当的控制方法，

对采集到的信号做出 准确和恰

当的响应，并由处理系统分析技术设置各灯的开关状态；

3.

加入时间控制，进一步加强了对节能的监管，具体了控制的工作时 间与非工作时间的界

限；

4.

通过液晶屏与按键配合，完成人工参数的输入，实现模式参数的设定。

5.

系统设有自动

/

手动转换开关，以便必要时对各灯组的开、关 进行手动操作，使得系统控

3

制更加人性化；

6.

探讨并采用适当的控制方法，实现节能控制。

3.3

可行性分析：

通过对本 课题的研究，使我对设计有了一定的理解，并且通过查阅相关资料结合自己

所学的知识， 相信在老师的细心指导下，通过个人的努力，可以在规定时间内达到预期目

标。

四．完成本课题所必须的工作条件

(

如工具书、 实验设备或实验环境条件、某

类市场调研、计算机辅助设计条件等等

)< /p>

及解决的办法

硬件条件：

1.< /p>

使用实验室个人计算机一台、上位机、下位机；

2.

实验室的单片机及仿真软件；

3.

图书馆的资料和网络资料；

4.

实验室的应有充足的开放时间。

软件条件：

我们学过的相关基础课，如电路、模拟电子技术、数字电子技术等课程，

这些课程具有研究本课题所需的理论知识基础；

2.

自己学习的单片机及仿真软件方面的知识

;

3.

遇到问题可以及时和老师交流。

五．程序的主流程图

4

六．完成本课题的工作方案及进度计划

拟定的工作进度（以周为单位）

：

1

—

2

周：熟悉毕业设计题目，检 索、查阅相关资料和文献，撰写文献综述及开题报

告。

第

3

—

4

周：熟悉及熟练使用相关软件。

第

5

—

7

周，在实验室进行操作，完成实验指导书上所要求的实验。

第

8

—

9

周 ，构建自己的思路，创新性的研究一些课题，并在试验台上验证它们的可行

性。

第

10

周，根据前面所 掌握的知识和做的实验，编写实验指导书。

第

11

周，编写设计说明书。

< br>第

12

周：根据设计说明书内容制作幻灯片，整理相关毕业设计资料，准备 参加毕业答

辩。

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