1.本实用新型属于教室节能照明领域，具体涉及一种教室节能照明装置。
背景技术：
2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.如今社会科学的不断发展与进步，在科技发展的同时也造成了巨大的能源使用，同时人类活动造成了资源破坏与能源浪费，能源短缺问题已成为影响世界经济水平社会进步的严重问题，资源节约刻不容缓。
4.尤其是近年来我国多数高校的教学楼的数量不断增加，在教学设备发展更新的同时，学校仍存在着能源浪费现象，尤其是在教室照明方面。针对目前许多高校存在的教室照明方面的资源浪费现象，出现大量的实现对教室照明控制的方法，但是现有的依然不能根据教室的光线、人数的变化进行自动化的照明控制，不能按照人数或者光线实现教室的区域化照明控制。目前学校的教室照明还停留在手动控制的方式。学生离开时，多数没有及时关闭的习惯，造成能源的浪费。
技术实现要素：
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种教室节能照明系统，为实现上述目的，本实用新型公开了下述技术方案：
6.本实用新型公开了一种教室节能照明系统，包括电源、与所述电源相连的总开关、led灯，还包括位于所述总开关和led灯之间的自动控制电路和人工手动控制电路，所述人工手动控制电路与自动控制电路并联；
7.所述自动控制电路包括主控制微控制器，所述主控制微控制器与四个子控制单元相连，所述四个子控制单元分别分布在依据教室布局划分的四个区域中，各个子控制单元电路之间并联连接，能够独立运行；
8.所述每个子控制单元均连接有人体红外传感器以及光敏传感器，所述人体红外传感器采集数据通过子控制单元上传至主控制微控制器。
9.进一步的，所述主控制微控制器还与固定在教室门上方设置的两个人体红外传感器相连。
10.进一步的，所述主控制微控制器与子控制单元通过无线通讯模块进行控制指令的传输。
11.进一步的，所述人体红外传感器与光敏传感器构成传感模块，负责对环境内光照监测和人数的统计，经由子控制单元处理后将根据检测人数得到的相关数据通过无线通讯模块传输到主控制微控制器。
12.进一步的，所述传感模块、主控制微控制器、子控制单元以及无线通讯模块构成系统感知层。
13.进一步的，所述自动控制电路还包括微控制器最小系统及其外围接口电路，子控制单元还与led控制接口相连。
14.进一步的，所述led控制接口、主控制微控制器、子控制单元以及无线通讯模块构成系统控制层。
15.进一步的，所述控制层包括电源电路、复位电路、照明电路、 usb转串口以及swd下载接口电路、滤波电路、晶振电路。
16.进一步的，所述电源电路主要包括电源集成控制芯片、集成电容、输出电阻和发光二极管。
17.进一步的，所述复位电路包括按键、10kω的电阻以及控制电容。
18.与现有技术相比，本实用新型取得了以下有益效果：
19.1)从物联网的感知层、控制层完成了设计方案的搭建。该led 灯照明电路使用简单的电路，在节约电能的方式上有很大的作用，这种控制方式能够对led的使用寿命起到延长的作用，特别针对大量照明灯的使用场所，物联网的控制方式也便于管理。
20.2)本系统可以检测到有人进入教室时，自动打开照明，检测到人离开教室时，自动关闭照明，实现人来灯亮、人走灯灭的节能设计；对于照明的开闭实现自动化控制，根据教室内环境光强自行调节照明强弱；根据教室人员分布情况调整教室各区域照明强度。
21.3)本系统分可以检测人员的分布情况，并按照区域进行照明控制。
附图说明
22.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
23.图1为本实用新型提供的层次化结构框图
24.图2为本实用新型提供的系统感知层构图
25.图3为本实用新型提供的系统控制层构图
具体实施方式
26.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.实施例1
30.本实用新型提供一种教室节能照明系统，包括电源、与所述电源相连的总开关、led灯，还包括位于所述总开关和led灯之间的自动控制电路和人工手动控制电路，所述人工手动控制电路与自动控制电路并联，在可实现自动控制的同时，人工手动电路可以在特殊的出现故障的情况下依然可以实现系统的运行，保证系统运行的可靠性与实用性。
31.所述自动控制电路包括主控制微控制器，所述主控制微控制器与四个子控制单元相连，所述四个子控制单元分别分布在依据教室布局划分的四个区域中，各个子控制单元电路之间并联连接，将从物联网的角度，对教室实施分区域管理策略，依据教室布局将教室划定出 abcd四个区域，每个区域都具有自己的子控制单元，将每个子控制单元之间进行并联连接，可以使得把教室分成的每一个区域的子控制单元都能够独立运行，利用每个子控制单元中的控制模块独立完成该单元区域的控制任务，按照区域进行照明控制，节省电能，防止资源浪费。
32.另外，所述每个子控制单元均包括一个控制模块并连接有人体红外传感器以及光敏传感器，所述人体红外传感器采集数据通过子控制单元上传至主控制微控制器，每个区域内的子控制单元均含有人体红外传感器，可以对教室内各个区域的人员分布情况进行采集，每个区域内的与子控制单元连接的光敏传感器负责采集环境内光照数据，人体红外传感器感知人员的分布，然后将采集到的数据进行分析，然后将人员分布以及光照强度的数据信息传输至各自的控制模块的单片机上报数据，教室中的主控制微控制器会将各个子控制单元的人体红外传感器采集的数据收集汇总整理，结合传感器的采集数据，给出控制指令，通过无线通讯模块进行传输各个子控制单元，控制各个子控制单元进行运行。
33.所述的主控制微控制器还与在教室门口设置的两个人体红外传感器相连，所述在教室门口设置的两个人体红外传感器，用来自动检测是否有人员进入教室，当节能照明系统进入工作状态后，即教室门口设置的人体红外传感器自动检测到人员的进入，将检测到的数据信息传输至主控制微控制器，然后主控制微控制器接收到人员进入的数据信息，主控制微控制器向各个子控制单元发送启动指令，则各个子单元控制单元处于工作状态。
34.所述主控制微控制器与子控制单元之间通过无线通讯模块进行控制指令的传输，通过无线通讯的方式是通过特性的频段，建立的无线数据传输的模块，无线通讯模块无需布设多余的电线，并且无线通讯的方式只需要维护数传模块，出现故障可以快速的找出故障的原因，恢复整个系统的数据传输的正常运行，这相比于有线通讯的方式具有更好的稳定性，因为有线通讯链路的维护需要沿着线路进行检查，出现故障时，一般很难及时的找出故障点，稳定性不高。另外，无线通讯的方式在系统的扩充上具有更好的扩展性，只需新增无线设备即可实现系统的扩展。
35.前述的人体红外传感器与光敏传感器构成传感器模块，负责对环境内光照监测和人员分布的数据的统计，并将采集的数据信息进行上报，通过无线通讯模块进行传输。
36.进一步的，主控制微控制器与各个子单元的控制模块统称为微控制器，如图2所示，上述由人体红外传感器与光敏传感器所构成的传感器模块和主控制微控制器、各个子控制单元以及无线通讯模块再构成整个节能照明系统的感知层。
37.所述自动控制电路还包括外围接口电路，子控制单元还与led 控制接口相连。
38.进一步的，如图3所示，led控制接口、主控制微控制器、子控制单元以及无线通讯
模块构成系统的控制层，当光敏传感器以及人体红外传感器采集到数据后，光敏传感器感应采集外部环境的光照数据，主要是环境光照强度，由高低电平输出控制微控制器的工作状态，在光照强度达不到要求的情况下，将无线通讯模块接收到的数据进行分析，然后发送向led灯的控制接口发动控制指令，进行输出控制 led灯的亮灭。
39.进一步的，控制层包括电源电路、复位电路、照明电路、usb 转串口以及swd下载接口电路、滤波电路、晶振电路，上述电路构成整个系统中的电路的运行。所述电源电路主要包括电源集成控制芯片、集成电容、输出电阻和发光二极管，所述复位电路包括一个按键、一个10kω的电阻以及一个控制电容，一旦触发按键被按下，微控制器的nrst引脚就收到一个低电平，使微控制器芯片复位，此时整个装置重新运行。
40.另外，本实用新型利用无线通讯模块进行节能照明系统的数据传输，各个单元之间通过无线连接，形成系统通讯传输的层次化架构，由无线传输模块进行各个单元之间的数据的传输构成整个系统的网络层，系统中又包括由各类传感器组成的感知层，以及以微控制器为主的控制层，实现整个节能照明的应用层。
41.如图1所示，网络层、感知层、控制层以及应用层可形成整个系统的层次化结构框图，整个节能照明系统属于一个应用层，网络层利用无线通讯模块连接其他各层，分别连接感知层、控制层以及应用层，本实用新型通过对物联网的教室节能照明系统的层次化设计，以主控制器微控制器为主控芯片，设置了人工手动控制模式与系统自动化控制两种模式。从物联网的感知层、控制层、网络层、应用层完成了设计方案的搭建。该led灯照明电路使用简单的电路，在节约电能的方式上有很大的作用，这种控制方式能够对led的使用寿命起到延长的作用，特别针对大量照明灯的使用场所，物联网的控制方式也便于管理。
42.进一步的，对于网络层的设计中，收发器采用一种低频接收机，接收到的射频信号首先经过运算放大器放大，计算出变频相位的高频正交数字信号的多个同向相频率转换信号，转换成中2mhz的频信号，然后对同相合成的正交信号进行滤波放大，再通过ad射频转换器将射频信号转换成多个高频数字信号，其中采用了自动增益信号控制、最终高频通道滤波、传播频谱、相关信号标志位和同步控制都是采用了这种数字化的处理方式设计来进行实现。收发器直接连接一个变频器，以此来直接完成实时发送数据，待发时用户将数据发送的每个数据单元保存在一个128字节的先进先出发送单元中，其中帧头的信号标识符由收发器自动重新添加数据。按照ieee802.15.4中的扩展顺序，每一个字符(4bits)都被扩展成32个编码片，并被发送到一个数模信号转换器，以利用模拟信号的编码形式对其进行数字输出。一个新的模拟低通滤波器把放大信号传递给一个功率积分上的模拟变频器和混频器，得到的一个模拟射频放大信号，再被一个功率滤波放大器控制进行射频放大，并被发送到传输端进行信号传输。
43.进一步的，光敏传感器主要包括光敏电阻、可变电阻、运算放大器、和辅助元件。当光线直接照射到光敏传感器上时，作为本征半导体材料，加之有很强的光辐射，光敏传感器上的数据信号经由运算放大器进行放大，最终以数字信号输出。为使输出信号更加稳定，电路中增加了电容器。
44.另外，人体红外传感电路含有光敏检测电阻，人体红外传感电路与照明控制结合使用。如果检测到照明环境明亮，则光敏检测电阻的输出电阻值将相应降低，从而使红外传感器inh引脚的输入电压保持在较低水平，自动锁定触发的信号传输在闭合电路上。连接工
作模式选择器jp1，微控制器一端处于可重复触发模式，用于自动控制方式，当jp1连接到两个终端时，芯片处于不可重复触发模式。
45.当有人进入到探测区域，感应探头感应出电信号，经运算放大器放大后发出一个0.5～5v的电信号，当其输出电压大于4.1v时，输出一个高电位；无人进入时8脚无电位输出。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。