一种智能课室管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种智能课室管理系统，所述智能课室管理系统包括：感测单元，用于感测课室的环境数据；下位单片机，用于接收所述环境数据并执行计算并接收上位机的控制指令；PWM调光模块，用于接收下位单片机的控制指令以调节课室灯光；WIFI通信模块及后台服务器，所述WIFI通信模块用于将单片机的环境数据传送至所述后台服务器；上位机，用于对所述环境数据进行获取后进行可视化显示，并发送控制指令至后台服务器，由服务器将所述控制指令回传至所述单片机。所述智能课室管理系统可以根据课室内光照强度和人分布情况对灯光进行自动控制，达到灯光智能控制的功能，从而解决灯管照明管理和浪费严重的难题。
【专利说明】
一种智能课室管理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能控制领域，尤其涉及一种智能课室管理系统。
【背景技术】
[0002]课室建设是高校基础设施建设的重要组成部分，现今各大高校的课室虽然都已经配备了先进的多媒体和监控安全设备，但是在很多方面仍然存在不完善的地方，课室灯光控制管理就是其中一个方面。
[0003]国内高校课室照明采用开放式和传统的人工管理模式，学生无固定的课室与座位，造成无人或人少灯全开的过度照明现象，长时间照明也加速灯具损坏，同时存在光线暗而不能及时开灯等问题。很多学校会成立专门的管理单位对每间课室的灯光进行定时的关闭，造成了很大的人力浪费。同时虽然课室的灯光已由工作人员手动关闭，但是其他人仍然可以自由地启动课室的灯光，使得现今各所高校教学楼内普遍存在灯光长明、灯光使用过量等现象，在一定程度上造成了电力资源的浪费。
[0004]另外，在临近期末考的时候，很多学生都会到课室进行复习，由于不清楚哪间课室人数少或者没有被占用，所以会在找课室花费比较多的时间，存在一定的不便。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例的目的在于提供一种智能课室管理系统，用以解决上述问题。
[0006]—种智能课室管理系统，所述智能课室管理系统包括:感测单元，用于感测课室的环境数据;下位单片机，用于接收所述环境数据并执行计算并接收上位机的控制指令;PWM调光模块，用于接收下位单片机的控制指令以调节课室灯光;WIFI通信模块及后台服务器，所述WIFI通信模块用于将单片机的环境数据传送至所述后台服务器;上位机，用于对所述环境数据进行获取后进行可视化显示，并发送控制指令至后台服务器，由服务器将所述控制指令回传至所述单片机。
[0007]在其中一种实施方式中，所述感测单元包括光强感应模块。
[0008]在其中一种实施方式中，所述感测单元进一步包括人体红外感应模块。
[0009]在其中一种实施方式中，所述感测单元进一步包括人数计数模块。
[0010]在其中一种实施方式中，所述WIFI通信模块通过串口与单片机进行通信。
[0011]在其中一种实施方式中，所述智能课室管理系统进一步包括数据库，所述后台服务器接收处理下位单片机上传的数据，并存储到数据库中。
[0012]相对于现有技术，本实用新型实施例提供的智能课室管理系统可以根据课室内光照强度和人分布情况对灯光进行自动控制，达到灯光智能控制的功能，从而解决灯管照明管理和浪费严重的难题。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本实用新型实施例提供的一种智能课室管理系统的结构框图；
[0015]图2是图1所示的智能课室管理系统所包含的光强感应模块的结构示意图；
[0016]图3是图1所示的智能课室管理系统所包含的后台服务器的使用交互示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]实施例一
[0019]请参阅图1，本实用新型第一实施例提供一种智能课室管理系统100，所述系统100包括:
[0020]感测单元10;
[0021]下位单片机20;
[0022]PWM调光模块30;
[0023]WIFI 通信模块 40;
[0024]后台服务器50;
[0025]上位机60;
[0026]在本实施例中，感测单元10具体包括光强感应模块11、人体红外感应模块12、以及人数计数模块13。
[0027]使用时，光强感应模块11，人体红外感应模块12和人数计数模块13对课室内的相关环境数据进行采集，并把这些数据通过串口通信的形式上传至单片机20，由单片机20进行相关的算法计算，并把计算结果送至PWM调光模块30，通过PWM调光的形式对课室的光强进行控制。同时，单片机20把采集到的数据通过WIFI通信模块40传送至后台服务器50，供用户(通过应用)进行调用。
[0028]在本实施例中，所采用的光强感应模块11为用于感测环境光强的光强传感器11，内部结构如图2所示。通道O和通道I是两个光敏二极管，其中通道O对可见光和红外线都敏感，而通道I仅对红外线敏感。积分式A/D转换器对流过光敏二极管的电流进行积分，并转换为数字量，在转换结束后将转换结果存入芯片内部通道O和通道I各自的寄存器中。当一个积分周期完成之后，积分式A/D转换器将自动开始下一个积分转换过程。
[0029]使用时，根据所述光强传感器11所采集的光强，通过PWM调光模块30即时地调节课室灯光的亮度。例如，当光强大于一定值后调节课室灯光熄灭。
[0030]本实施例中，人体红外感应模块12为人体红外感应器件。使用时，当有人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。同时存在两种触发方式:L不可重复，H可重复。其中不可重复触发方式即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。可重复触发方式:即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)O在本实施例中所述的人体红外感应模块12为重复触发方式。
[0031]即所述红外感应模块12相当于一个自动开关。使用时，将该红外感应模块12安装到灯(光源)的附近，当人走进课室到达检测区时，本红外感应模块12工作，接通电源，此时灯亮。当人离开后延时一段时间后灯将自动熄灭，从而达到智能灯光管理的效果。
[0032]本实施例采用检测距离可调的光电传感器作为人数计数模块13，其背面有一个电位器可以调节障碍物的检测距离，一旦调节好电位器(如调节好的最大距离为80cm)则在有效距离内(如40cm处有障碍物、1cm处有障碍物)则输出低电平，低电平被单片机20所识别。
[0033]在实际使用过程中，在电路设计中可以在输出端加上拉电阻(10K到5V)将电压拉至5V，再接入单片机20进行检测，则稳定性有较大的提升。该模块如下所示:
[0034]光电传感器(也称光电开关:photoelectric switch)的原理是:利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体的有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电传感器将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。在实际使用过程中，本光电传感器由于其检测到人时将输出一个下降沿，故程序就可基于电平的变化组合来确定人数的增减变化。本人数计数模块13在使用时安装在门口或进出课室必经过道上。
[0035]脉宽调制(PffM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量通信到功率控制与变换及LED照明等许多领域中。通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。P丽信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
[0036]本实施例中，PWM调光模块30与所述光强感应模块11相关联。所述单片机20有部分I/o 口具有输出PffM信号的功能。单片机20的I/O 口可以输出时钟信号，时钟信号的脉宽和占空比可调，可以根据实际需要调整寄存器位来设定，根据光强调节寄存器的值以达到调节PWM的目的。当环境光照强度越弱时，通过所述PWM调光模块30调节使得灯光变亮以达到充足照明的目的。
[0037]在本实施例中，安装于课室的灯具选用可调P丽的LED灯(图未示)与P丽调光模块30相连，且所述LED灯具有PffM调节接线口，将此接口与主控单片机20相连以实现相关功能。当单片机20控制光强感应模块11采集到环境光强时，再通过光强的变化调节占空比，从而调节灯的亮度，达到调节光强的目的。
[0038]本实施例中，需要通过联网与服务器50进行交互来上传课室、人数、亮灯情况，并获取服务器50下传的控制命令。
[0039]在本实施例中，所述WIFI通信模块40的主要功能特性如下:
[0040](I)支持多种网络协议；
[0041](2)支持DHCP Server,DNS Server；
[0042](3)支持自动和命令两种工作模式；
[0043](4)支持串口透明传输模式；
[0044](5)支持AT+控制指令集；
[0045](6)支持多种参数配置方式；
[0046](7)支持多种安全认证机制。
[0047]所述WIFI通信模块40通过串口与单片机20通信，通过连接无线网络与服务器50进行通信。
[0048]请一起参阅图3，本实施例中，所述智能课室管理系统进一步包括数据库70，所述后台服务器50接收到下位单片机20上传的数据后，对数据进行相关的逻辑处理，并存入数据库70。
[0049]本实施例中，所述上位机60为采用Labview程序开发环境的上位机。其和移动终端80(的移动应用APP)通过与后台服务器50进行数据交互获取数据用于各个模块的应用。
[0050]所述数据主要包括课室编号，课室人数以及课室内灯光的亮灭情况。
[0051]使用时，所述上位机60对上述数据进行获取后进行可视化显示，移动终端80(移动应用APP)获取数据后主要进行人数的显示，供使用者查询。
[0052]另外，后台服务器50除了进行数据的处理传送之外，还必须进行控制指令的传送。具体地，上位机60发送控制指令给后台服务器50，后台服务器50进行识别后将其返回给单片机20，实现灯光的远程控制。
[0053]使用时，后台服务器50主要用于接收处理下位单片机20上传的数据，并存储到数据库70中，供移动终端80(的移动应用APP)和上位机60查询以及进行一些控制指令的传输。
[0054]综上所述，所述智能课室管理系统可以根据课室内光照强度和人分布情况对灯光进行自动控制，达到灯光智能控制的功能，从而解决灯管照明管理和浪费严重的难题。
[0055]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种智能课室控制系统，其特征在于，所述智能课室控制系统包括: 感测单元，用于感测课室的环境数据； 与感测单元连接的下位单片机，用于接收所述环境数据并执行计算并接收上位机的控制指令； 与下位单片机连接的PWM调光模块，用于接收下位单片机的控制指令以调节课室灯光；与下位单片机连接的WIFI通信模块及后台服务器，所述WIFI通信模块用于将单片机的环境数据传送至所述后台服务器，WIFI通信模块连接后台服务器； 与后台服务器连接的上位机，用于对所述环境数据进行获取后进行可视化显示，并发送控制指令至后台服务器，由服务器将所述控制指令回传至所述单片机。2.如权利要求1所述的智能课室控制系统，其特征在于，所述感测单元包括光强感应模块。3.如权利要求2所述的智能课室控制系统，其特征在于，所述感测单元进一步包括人体红外感应模块。4.如权利要求3所述的智能课室控制系统，其特征在于，所述感测单元进一步包括人数计数模块。5.如权利要求1所述的智能课室控制系统，其特征在于，所述WIFI通信模块通过串口与单片机进行通信。6.如权利要求3所述的智能课室控制系统，其特征在于，进一步包括数据库，所述后台服务器接收处理下位单片机上传的数据，并存储到数据库中。
【文档编号】H05B37/02GK205693953SQ201620401747
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月5日 公开号201620401747.2, CN 201620401747, CN 205693953 U, CN 205693953U, CN-U-205693953, CN201620401747, CN201620401747.2, CN205693953 U, CN205693953U
【发明人】庄铃威, 刘宏展, 张震华, 李烈滨, 孙志博, 左伟健
【申请人】华南师范大学