智能校园灯控系统

　　文章从有效节约电能，方便校园对室内灯管理，节省校园管理成本等方面出发，管理者能及时了解教室灯的使用情况，无需逐个教室检查，提高教室智能科技化水平，为学校教室灯管理提供了一套整合的灯控信息服务系统。

　　现在学校楼层都比较高，学生忘记关灯，有时候白天灯开着由于光线而难以发现，楼层管理员也不会时时刻刻都来检查，然而，就算有时发现有教室开无人灯，但是上那么高的楼也是会比较累的，不是很便捷，因此笔者设计一种可以自动检测教室是否有人，是否亮着灯，然后提醒，可以通过手机，电脑等客户端来控制教室里的灯的系统。

　　1 工作原理

　　(1)系统组织成分。控制模块、检测模块、通信模块、开关模块。

　　(2)各部分功能简介。①控制模块：管理整个系统，控制检测模块和开个模块。②检测模块：通过检测器检测电流，以及检测人体红外。③通信模块：传播数据，通过客户端控制开关。④双控模块：利用继电器充当单刀双掷开关，在接收到消息以后，通过树莓派实现远程控制教室。

　　2 智能照明控制系统的硬件设计

　　2.1 树莓派处理器选型和简介

　　树莓派是软件方面作为当今世界，最受欢迎的mini PC，树莓派爱好者为其定制了相应的LINUX系统，并开发了大量应用。

　　硬件方面，树莓派的主要参数如下：①Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS配备FPU处理器，4核GPU处理器。②GPU支持Open GL ES 2.0，OpenVG硬件加速，1080p30 H.264高清解码。③GPU带宽1Gpixel/s，1.5Gtexel/s or 24GFLOPs DMA纹理解析。④带Micro SD卡插槽(支持通过它启动Linux操作系如Fedora)。

　　2.2 热释电红外传感器

　　HC--SR501的人体感应模块集成了传感信号处理电路(BISS0001)和菲涅尔透镜。正常人都会因为发热产生红外线，向外发生辐射的红外线波长跟人体的有关，人体表面的温度越高，辐射红外线能量就越强。

　　热释电红外传感器，就是利用热释电原材料因温度变化而产生的热释电效应来检测红外线辐射能量从而达到测量是否有人的元件，他能以非接触形式探测出来自人体辐射的红外线及外界物体发射出的强度不同的红外线能量并转化成电压信号输出。将这个电压信号放大检测，便可以驱动各种控制电路，如做人体跟踪、电源开关、自动监测以及自动化控制。同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。

　　3 校园灯控系统的软件设计

　　在校园智能灯控系统中，首先安装在教室上的传感器进行数据采集，主要信息是热释电红外传感器检测到的信息，传感器将得到的信息传输到树莓派中，树莓派根据信息发送开关灯的指令，然后控制开关模块对教室灯进行操作。

　　3.1 热释电红外传感

　　热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成，红外感应源通常采用热释电元件。在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。如图1所示。

　　3.2 软件系统实现

　　软件程序使用树莓派集成开发环境技术平台的相关技术进行开发，为校园灯控管理人员提供简易的图形化界面，通过与硬件系统的交互，实现校园灯控的可视化操作，检测程序是使用人体红外检测数据，保存数据进行二次检测，同时进行电流检测，将结果结合来判断教室是否亮着无人灯。软件系统的实现主要包括监控和操作。

　　3.2.1 Python

　　Python是一种面向对象具备动态数据类型的解释性语言，你所编码的脚本或程序可以直接运行，而不需要类似其他语言把它们先编译成机器码。这样使用起来非常便捷。Raspberry Pi上也提供了与Python绑定在一块的集成开发环境IDLE。

　　3.2.2 检测数据处理

　　通过对电流的检测，当检测数据得出已开灯时，此时再通过人体红外检测，得到数据判断是否有人，如果有人，则灯继续亮着，如果没人，则向监控主界面发出提醒，提示教室里开的是无人灯。

　　3.2.3 监控主界面

　　主界面主要包括两个主要指示和操作，教室灯状态和教室人员状态：我们可以清晰的看到教室灯是否开着、教室是否有人。

　　3.2.4 操作双控开关

　　自动关灯：如果教室没有人而且灯却开着的状态，则自动关灯。为了防止热释电红外传感模块出错，有一个选项可以关闭自动关灯。手动开灯关灯：可以实现电脑(手机)远程控制树莓派进行开灯关灯操作。

　　4 创兴点与实际应用

　　4.1 创新点

　　对传统的无线控制模块进行改进，使用树莓派构架服务器进行网络控制LED灯。相对于传统的校园控制系统，本文提出的方法更加简单便捷且能实现相同的功能。

　　4.2 实用性

　　本文设计的基于热释电红外传感器的校园智能灯控系统有效的降低传统校园照明的电能浪费，同时也节省了管理资源，大大的降低了人力资源的使用。

　　5 总结

　　本文设计了一种基于树莓派的高校教室智能灯控系统，以实现教室照明灯的智能控制。本文通过深入研究远程监控系统架构，应用了适用于该系统的双控技术，提出了一种新的远程监控系统，可以对教室的照明使用灯实施控制，对夜间照明系统和照明灯进行实时监控和管理，弥补了传统监控系统的不足，确保高效稳定、全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”，有效节约电能消耗。

　　作者：李雪梅 胡大春 来源：电子技术与软件工程 2015年24期