一种基于ZigBee的图书馆座位灯光管理系统的制作方法

本实用新型涉及灯光管理领域，尤其涉及一种基于zigbee的图书馆座位灯光管理系统。

背景技术：

现今图书馆作为一个绝佳的学习胜地，为了满足更多人的需求，图书馆越建越大，位置也越来越多，占位情况也越来越严重。大部分的图书馆只有平面的藏书类别的介绍，并没有位置的分布图。当绕完一层楼一圈，也没有找到座位；当座位上没有人，座位上面的灯依然亮着。如果都需要工作人员介绍位置的分布，去一一关灯，监管有没有“占位”的情况，甚至自己在图书馆一层一层找位置的话，将增大图书管理员的工作量，也极大地浪费了个人的时间。因此，针对图书馆内部的位置分布和智能灯光管理系统亟待提出。

经查询，中国发明专利(专利号204720895485.4)公开了一种图书馆阅览座位管理系统，主要需要用户在图书馆注册，用校园一卡通进行身份验证。之后进入图书馆的预约系统，对座位进行查询预约，编码在室内的显示屏显示，找到预约的座位，用手机将验证码发送到服务器，服务器进行对比之后，允许可以使用座位。在这种方式下，手续太过繁琐，需预约、发送验证码等复杂程序，不能避免用户忘记验证码的情况，预约之后并没有强制性的措施让别人坐已经预定的座位，没有标志用户离开的机制，必须要预约才能找到对应的座位，并不能有效缓解预约之后的“占座”问题。

中国发明专利(201720760507)公开了一种图书馆座位智能管理系统，主要通过座位上方的读卡器，和座位上的重量传感器来判断是否有人坐在位置上，并在大屏幕上显示该座位“占有人”和位置“已占有”的这些信息。当人离开一定的时间，即重量传感器感受不到正常的人体重量，或者按下座位旁边的离开按钮，大屏幕上显示“该座位为空”的信息。在这种方式下，每个座位都安装读卡器、重量感应模块、控制器这些装置，座位很多，成本过大。

中国发明专利(201620318081.4)公开了一种基于红外线探测器的图书馆占座管理系统，主要通过n个红外线探测模块检测某一区域的座位上是否有人，将信号进行处理，再通过gprs无线通信模块间信息传送到控制模块，使用户在显示屏终端看到位置上是否有人。在这种方式下，红外探测器不能很准确的检测一个区域中的每个座位，当检验一片区域的位置后，又进行数据的处理，这样进行多次数据的处理和一次检验多个座位，多多少少造成一定程度的延时。

上述三种专利方案，在一定的程度上解决了图书馆占位的情况，以及显示图书馆的位置，但是对于更多的座位，存在着一定的成本大，测试不准确，操作性复杂等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于zigbee的图书馆座位灯光管理系统，以解决现有图书馆灯光不能自动控制开关和没能显示座位的空座数量的技术问题。

一种基于zigbee的图书馆座位灯光管理系统，包括若干个人体感应灯管控制单元、zigbee协调器模块和图书管座位显示器，若干个人体感应灯管控制单元均与zigbee协调器模块无线连接，所述zigbee协调器模块与图书管座位显示器连接；

人体感应灯管控制单元包括若干个人体红外感应模块、zigbee节点模块、继电器模块和座位头顶灯，若干个人体红外感应模块与zigbee节点模块连接，所述zigbee节点模块与继电器模块连接，所述继电器模块与座位头顶灯连接，控制座位头顶灯的开启与关闭。

进一步地，所述若干个人体红外感应模块的探头设置在书桌的侧边上，感应书桌的座位上是否有人。

进一步地，本实用新型还包括电源模块，电源模块与zigbee协调器模块、若干个人体红外感应模块和继电器模块连接供电，电源模块使用型号为cc25xx_core的电路板和3.7v电池，cc25xx_core的电路板包括启动按键、ss14肖特基二极管和电源指示二极管，3.7v电池经ss14肖特基二极管与启动按键连接。

进一步地，所述继电器模块使用型号为srd-03vdc-sl-c松乐继电器模块。

进一步地，所述zigbee协调器模块和zigbee节点模块均是使用型号为cc2530_core的zigbee开发电路板。

本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型实时性强，红外感应模块实时监控座位情况，不需要每个节点都进行数据的处理，保证随时座位更新，用户可以得到最新的座位信息，寻找空位更方便，有效的提高了座位的利用率，同时无针对性，易于推广，适应于大众的图书馆。适用于学校以及社会上的各大图书馆，甚至其他的一些需要找座位的室内场所，本申请结构简单，成本低廉。相比于现有的防占座位系统而言，采用zigbee无线通信模块座位信息收集的“收发站”，zigbee本身具有低功耗、低复杂度、自组织的特点，十分节能环保，又极大地简化了各个节点的通信问题，同时极大地减少了对收集到数据处理的计算量，也极大可能的减少了会因为数据处理的延时现象，通过红外模块实时检测座位是否有人，然后进行对座位上的灯光自动控制，同时把检测座位是否有人的情况传给图书管座位显示器，使得学生在图书馆在外面就可以知道图书馆内部座位的情况，实现实时对空座位的统计。

附图说明

图1为本实用新控制模块框图。

图2为本实用新型系统框图。

图3为本实用新型后视图。

图4为本实用新型zigbee通信网络最常见的三种组网方式图。

图5为本实用新型人体红外安装结构示意图。

图6为本实用新型继电器模块原理图。

图7为本实用新型zigbee模块原理图。

图8为本实用新型电源模块原理图。

图9为本实用新型人体红外感应模块原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

请参阅图1-9，本实用新型提供一种基于zigbee的图书馆座位灯光管理系统，包括若干个人体感应灯管控制单元、zigbee协调器模块和图书管座位显示器，若干个人体感应灯管控制单元均与zigbee协调器模块无线连接，所述zigbee协调器模块与图书管座位显示器连接。

人体感应灯管控制单元包括若干个人体红外感应模块、zigbee节点模块、继电器模块和座位头顶灯，若干个人体红外感应模块与zigbee节点模块连接，所述zigbee节点模块与继电器模块连接，所述继电器模块与座位头顶灯连接，控制座位头顶灯的开启与关闭。

所述若干个人体红外感应模块的探头设置在书桌的侧边上，感应书桌的座位上是否有人。一般是一个位置上安装一个人体红外感应模块的探头，进行实时感应，并且探头的安装是嵌入桌子内部的，不被人体剐蹭到。

本申请还包括电源模块，具体原理图如图8所示，电源模块与zigbee协调器模块、若干个人体红外感应模块和继电器模块连接供电，电源模块使用型号为cc25xx_core的电路板和3.7v电池，cc25xx_core的电路板包括启动按键、ss14肖特基二极管和电源指示二极管，3.7v电池经ss14肖特基二极管与启动按键连接。主要用于控制继电器、为继电器和zigbee节点和红外探头供电cc25xx_core板块用于连接zigbee节点，cc25xx_top_interface板块用于外接红外感应模块和继电器、cc25xx_power用于提供电源以及稳压主要器件：3.7v电池、按键、ss14肖特基二极管、电容、按键、电阻等。

如图6所示继电器模块的原理图，所述继电器模块使用型号为srd-03vdc-sl-c松乐继电器模块。主要用于zigbee节点控制台灯的亮灭，主要器件：3p接线端子、srd-03vdc-sl-c松乐继电器、2n3904三极管、1n4448二极管。

如图7所示述zigbee模块原理图，所述zigbee协调器模块和zigbee节点模块均是使用型号为cc2530_core的zigbee开发电路板。zigbee核心板(cc2530_core)：主要用于收发信号，主要器件：cc2530f256芯片、32mhz晶体振荡器、32.768khz晶体振荡器、32khzrc振荡器、16mhzrc振荡器、smaantenna2.4ghzieee802.15.4兼容rf收发器、电阻、电容、电感等。

如图9所示人体红外感应模块原理图，使用型号为d-sun人体感应模块。感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出0-3次，一分钟后进入待机状态。应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元(a元b元)位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被探头双元所感应。为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。

所述的zigbee协调器接收各个节点所感应的信息，并与所述的计算机显示端相连将座位资源信息具体的表示出来。当检测原先有人的座位在较长的一段时间感应不到人体时，显示端会显示该座位无人。此外，当某一片区域无人使用时，这片区域的灯光自动关闭。

所述的zigbee通信单元是基于ieee802.15.4标准的低功耗个域网协议、cc2530芯片的模块。以一个图书馆内部的一片区域为一个网络，一个网络包括一个协调器，一个协调器理论上可以连上65536个节点，组网的方式一般分为：星状、网状、树状，这此发明中采用星状结构。

所述红外感应模块为红外避障传感器。红外避障传感器基本原理是利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头，传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，模块经过比较器电路处理后就能返回一个电平信号并送给该桌子上安装的zigbee节点，该zigbee节点对检测有障碍物这一事件进行一系列的处理分析，并将分析后的结果通过无线的方式传送给连接到终端显示屏的zigbee协调器。

zigbee通信网络包括zigbee各个节点、zigbee协调器；zigbee节点与供电的底板和红外感应模块相连；zigbee协调器接收各个节点所感应的信息，并处理这些信息，判断某一片区域是否有人，如没有，关闭该区域的灯光；zigbee协调器与计算机显示端相连，并将座位资源信息具体的表示出来。

具体实施方案：在每个座位的桌面下都装多个(与位置的数量相同)红外感应模块，或者设置一个红外感应模块也可以，感应效果没有那么准确，但是造价低的效果，红外感应模块将感应到的数据交给zigbee节点进行处理，这些zigbee节点将所有的数据在汇聚到zigbee协调器。zigbee协调器通过串口连接到终端的显示屏。若某一个位置感应到有人时，在显示屏上的可视化界面上显示该座位有人。当有座位的人离开之后，该节点接收的信息为无人，传到协调器进行计时，当无人的时间超过20分钟后，显示屏显示无人。当一片区域的座位均为无人状态的时间超过30分钟，自动熄灭该区域的灯光。这样就解决了有人占位时间长和灯光长时间开启的浪费的问题。管理更加合理化。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。