一種教室智能照明控制系統
1.本發(fā)明涉及智能教室技術領域，具體涉及一種教室智能照明控制系統。
背景技術：
2.目前，教學環(huán)境不僅要有足夠的工作照明，更需要舒適的視覺環(huán)境。照明已經成為直接影響師生學習和工作效率的主要因素，因此，已經引起人們的高度重視。做好照明設計，加強照明控制設計，已成為建設現代化學校的重要內容。
3.教室是為學生提供學習的地方，因此其燈光亮度就顯得特別重要。目前，教室照明系統主要以全開和全關為主，經常會出現忘關燈，長明燈的現狀；有時會見到某個空無一人的教室燈火通明，或者在白天室外陽光強烈，無需開燈的情況下，教室里的燈卻開著，這些情況都造成了很大的浪費。并且，現有的教室照明系統也不能根據教室內人數和光照情況，自動按需控制照設備，存在照明設備濫用、教室光照亮度分布不均，造成學生容易視覺疲勞和存在電力浪費的現象。
技術實現要素：
4.針對現有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種教室智能照明控制系統，以解決背景技術中所提出的技術問題。
5.一種教室智能照明控制系統，包括光照數據采集模塊、人數統計模塊、控制模塊和照明模塊，所述光照數據采集模塊、人數統計模塊和照明模塊均與所述控制模塊電連接；其中，
6.所述光照數據采集模塊用于采集教室不同位置的光照數據，并將采集的光照數據發(fā)送至所述控制模塊中，所述光照數據包括光照強度和眩光值；
7.所述人數統計模塊用于采集教室內的人員分布數據，并將采集的人員分布數據發(fā)送至所述控制模塊中；
8.所述控制模塊用于根據所述光照數據和人員分布數據，控制所述照明模塊的發(fā)光狀態(tài)。
9.進一步，所述照明模塊包括座位照明燈和黑板照明燈，多個所述座位照明燈分別設置在教室不同區(qū)域上方用于對對應的教室區(qū)域進行照明；多個所述黑板照明燈相對于黑板板面設置用于對黑板板面進行照明；
10.每片教室區(qū)域內和黑板板面上均設置有光照數據采集模塊，所述光照數據采集模塊包括光照強度采集元件和眩光值采集元件。
11.進一步，所述座位照明燈呈水平設置的長方體狀，包括第一燈罩、設置在所述第一燈罩內的led燈以及設置在所述第一燈罩底部的防眩光板，所述防眩光板底部貼合設置有透光率可調的透光件；
12.所述led燈和透光件均與所述控制模塊電連接；
13.所述第一燈罩通過拉桿安裝在教室樓頂上。
14.進一步，所述黑板照明燈呈水平設置的長方體狀，包括安裝殼、安裝在所述安裝殼內的第二燈罩、設置在所述第二燈罩內的led燈以及設置在所述第二燈罩底部的防眩光板，所述防眩光板底部貼合設置有透光率可調的透光件；
15.所述第二燈罩兩端通過傾角調整機構與所述安裝殼連接，所述傾角調整機構用于調整所述第二燈罩的傾斜角度；
16.所述led燈、透光件和傾角調整機構均與所述控制模塊電連接；
17.所述安裝殼通過拉桿安裝在教室樓頂上。
18.進一步，所述傾角調整機構包括電機、齒輪和呈扇形的齒，所述齒輪通過輪軸轉動安裝在所述安裝殼端部的內壁上，所述齒固定安裝在所述第二燈罩端部，所述齒與所述齒輪相互嚙合，所述齒上設置有同心的連接軸，所述連接軸轉動連接在所述安裝殼端部；
19.所述電機固定安裝在所述安裝殼頂部，所述電機和輪軸上均設置有同步輪，兩個所述同步輪之間通過同步帶連接。
20.進一步，所述電機為伺服減速電機。
21.進一步，所述透光件與所述防眩光板之間通過呈u型的卡件固定連接，所述透光件與所述防眩光板插設在所述卡件內；
22.所述卡件的兩側頂部均向內彎折形成連接部，所述透光件和防眩光板上均開設有與所述連接部對應的溝槽，所述連接部穿設在所述溝槽內。
23.進一步，所述透光件為漸變霧化玻璃。
24.進一步，所述人數統計模塊包括多個紅外探測器，所述紅外探測器與座椅一一對應設置。
25.進一步，所述控制模塊包括單片機。
26.本發(fā)明的有益效果體現在：
27.本發(fā)明提供的教室智能照明控制系統能夠依據室內光照強度、眩光值以及室內人員分布情況對教室內光照情況進行實時、動態(tài)的調整，既使得教室內的光照強度充足，又使得教室內亮度分布適宜，減少學生視覺疲勞，且能夠減少電力浪費。
附圖說明
28.為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。
29.圖1為本發(fā)明實施例提供的一種教室智能照明控制系統的結構框圖；
30.圖2為本發(fā)明實施例提供的教室區(qū)域劃分示意圖；
31.圖3為本發(fā)明實施例提供的座位照明燈的結構示意圖；
32.圖4為本發(fā)明實施例提供的座位照明燈的爆炸圖；
33.圖5為本發(fā)明實施例提供的黑板照明燈的結構示意圖一；
34.圖6為本發(fā)明實施例提供的黑板照明燈的結構示意圖二；
35.圖7為本發(fā)明實施例提供的黑板照明燈的結構示意圖三；
36.圖8為本發(fā)明實施例提供的防眩光板和透光件的連接結構示意圖一；
37.圖9為本發(fā)明實施例提供的防眩光板和透光件的連接結構示意圖二。
具體實施方式
38.下面將結合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
39.需要注意的是，除非另有說明，本技術使用的技術術語或者科學術語應當為本發(fā)明所屬領域技術人員所理解的通常意義。
40.如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種教室智能照明控制系統，包括光照數據采集模塊、人數統計模塊、控制模塊和照明模塊，光照數據采集模塊、人數統計模塊和照明模塊均與控制模塊電連接。其中，光照數據采集模塊用于采集教室不同位置的光照數據，并將采集的光照數據發(fā)送至控制模塊中，光照數據包括光照強度和眩光值。人數統計模塊用于采集教室內的人員分布數據，并將采集的人員分布數據發(fā)送至控制模塊中。控制模塊用于根據光照數據和人員分布數據，控制照明模塊的發(fā)光狀態(tài)。
41.本實施例中，為了實時釆集教室內部光照強度，按照距離窗口的遠近把教室分為a-f共六個區(qū)域和黑板區(qū)域，如圖2所示。照明模塊包括座位照明燈和黑板照明燈，每個區(qū)域上方均設置有一個座位照明燈用于對對應的教室區(qū)域進行照明。黑板照明燈一般設置有兩個，分別位于黑板板面前上方左右兩側設置，用于對黑板板面進行照明。
42.每片教室區(qū)域內和黑板區(qū)域內均設置有光照數據采集模塊，光照數據采集模塊包括光照強度采集元件和眩光值采集元件，用于采集每片教室區(qū)域內和黑板區(qū)域內的光照強度數值和眩光值，并將采集到的數據傳遞給控制模塊進行后續(xù)處理。
43.具體的，如圖3和圖4所示，座位照明燈呈水平設置的長方體狀，包括第一燈罩1、設置在第一燈罩1內的led燈2以及設置在第一燈罩1底部的防眩光板3，防眩光板3底部貼合設置有透光率可調的透光件4。第一燈罩1通過拉桿5安裝在教室樓頂上。
44.led燈2和透光件4均與控制模塊電連接。控制模塊通過驅動電路分別控制led燈2的發(fā)光功率和透光件4的透光率，從而調整座位照明燈對對應區(qū)域內的照明情況。
45.本實施例中，選擇drive-sw12的led恒流驅動模塊對led燈進行驅動。該驅動模塊可以將控制模塊輸出的調光控制信號，也即pwm占空比，轉化為相應的電壓值,從而達到調光所需的亮度值，從而實現調光的目的。
46.目前的燈光控制中，為了增加光照強度，一般是通過提高燈源的發(fā)光功率即亮度來進行調節(jié)，但是，燈源的發(fā)光功率提升之后，極容易造成眩光，眩光是引起視覺疲勞的重要原因之一。
47.因此，本技術的座位照明燈上還設置有防眩光板3和透光件4，防眩光板3能在led燈2發(fā)光功率一段區(qū)間范圍內防止眩光。例如，在白天外界自然光線較暗時，光照強度采集元件采集的光照強度數據低于閾值，需要補充光照，此時控制模塊可以上調led燈2發(fā)光功率補充光照，在白天補充光照時，led燈2發(fā)光功率較低，此時防眩光板3能夠防止此發(fā)光功率下的led燈2發(fā)出的光產生眩光。此種狀態(tài)下，透光件4的透光率為100％。此時，led燈2不需要全功率工作，既能保證教室光照條件，又能節(jié)約電能。
48.在夜間時，需要大幅度提高led燈2發(fā)光功率用于照明，此時led燈2發(fā)光功率會超
出防眩光板3的調節(jié)范圍，教室內的光線亮度分布不均，產生眩光。此時，需要降低透光件4的透光率，使led燈2發(fā)出的光線穿過防眩光板3和透光件4后發(fā)生散射，使教室室內的光線分布更加均勻，避免眩光。
49.眩光值采集元件采集每個區(qū)域內的眩光值，對控制模塊形成反饋，控制模塊根據眩光值控制每個座位照明燈的透光件4的透光率，透光件4的透光率越低，光線散射效果越強，為保證散射光線的光照強度達到閾值，控制模塊還需要控制led燈2增大發(fā)光功率，以補充由于透光件4的透光率降低造成的光強損失。
50.控制模塊需要根據光照強度采集元件和眩光值采集元件采集的數據對每個座位照明燈的led燈2的發(fā)光功率和透光件4的透光率進行動態(tài)調節(jié)，直至光照強度和眩光值均達到預設要求。
51.具體的，如圖5、圖6和圖7所示，黑板照明燈呈水平設置的長方體狀，包括安裝殼6、安裝在安裝殼6內的第二燈罩7、設置在第二燈罩7內的led燈2以及設置在第二燈罩7底部的防眩光板3，防眩光板3底部貼合設置有透光率可調的透光件4。第二燈罩7兩端通過傾角調整機構與安裝殼6連接，傾角調整機構用于調整第二燈罩7的傾斜角度。安裝殼6通過拉桿5安裝在教室樓頂上。led燈2、透光件4和傾角調整機構均與控制模塊電連接。
52.黑板照明燈的led燈2發(fā)光功率控制和透光件4的透光率控制參考前述座位照明燈的控制過程，在此不再贅述。由于教室內的自然光線在一天中的不同時段照射強度和照射方向均不相同，例如在早上、中午以及下午時段各不相同，因此黑板板面所反射的光線強度和光線方向也不相同，容易形成眩光，因此需要根據外界自然光在黑板上的反射情況對黑板照明燈的照射角度進行調節(jié)，使黑板板面反射的光線能夠均勻分布在教室內，從而不影響坐在教室不同區(qū)域的學生觀看黑板，均能清楚的看清黑板上的文字。
53.本實施例中，傾角調整機構包括電機8、齒輪9和呈扇形的齒10，齒輪9通過輪軸轉動安裝在安裝殼6端部的內壁上，齒10固定安裝在第二燈罩7端部，齒10與齒輪9相互嚙合，齒10上設置有同心的連接軸11，連接軸11轉動連接在安裝殼6端部。電機8固定安裝在安裝殼6頂部，電機8和輪軸上均設置有同步輪12，兩個同步輪12之間通過同步帶13連接。
54.為實現對翻轉角度的準確控制，本實施例中，電機8可以采用伺服減速電機。控制模塊通過控制伺服減速電機正向或反向旋轉，從而調整第二燈罩7的翻轉角度，調整黑板照明燈的照射角度。
55.如圖8和圖9所示，透光件4與防眩光板3之間通過呈u型的卡件14固定連接，透光件4與防眩光板3插設在卡件14內。卡件14的兩側頂部均向內彎折形成連接部15，透光件4和防眩光板3上均開設有與連接部15對應的溝槽16，連接部15穿設在溝槽16內。
56.透光件4與防眩光板3通過卡件14安裝成一個整體后，使透光件4與防眩光板3底面能夠緊密貼合，減少光強損失，并方便安裝，在安裝時可以直接將透光件4與防眩光板3作為整體安裝在第一燈罩1或者第二燈罩7底部。
57.本實施例中，透光件4采用漸變霧化玻璃。控制模塊通過控制漸變霧化玻璃上的變壓器輸出電壓的大小，控制漸變霧化玻璃的透光率。
58.本實施例中，人數統計模塊包括多個紅外探測器，紅外探測器與座椅一一對應設置。當有人坐在座位上時，紅外探測器發(fā)出信號，并傳輸給控制模塊。控制模塊可以依據每
個座位釆集到的信息，判斷該座位上是否有人，實現實時的、準確的獲取人員在教室內的分布情況。控制模塊控制有人坐的區(qū)域的座位照明燈通電照明，而沒有人坐的區(qū)域的座位照明燈斷電，從而節(jié)約用電。采用此種方式統計人數，準確率高，紅外傳感器價格低廉，信號處理簡單，系統穩(wěn)定性強。
59.本實施例中控制模塊主要采用單片機，成本較低。本系統釆用了stm32作為控制的核心芯片，該芯片能夠輸出多路pwm信號而且功耗較低，普通教室按照圖2劃分為6個不同的照明區(qū)域加2個黑板照明區(qū)域，因此需要控制模塊能夠同時連接8個驅動模塊，并能夠輸出8路調光信號，分別控制教室內每個區(qū)域的照明設備的亮度，同時還要控制伺服減速電機。
60.綜上所述，本發(fā)明提供的教室智能照明控制系統能夠依據室內光照強度、眩光值以及室內人員分布情況對教室內光照情況進行實時、動態(tài)的調整，既使得教室內的光照強度充足，又使得教室內亮度分布適宜，減少學生視覺疲勞，且能夠減少電力浪費。
61.最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。
技術特征：
1.一種教室智能照明控制系統，其特征在于，包括光照數據采集模塊、人數統計模塊、控制模塊和照明模塊，所述光照數據采集模塊、人數統計模塊和照明模塊均與所述控制模塊電連接；其中，所述光照數據采集模塊用于采集教室不同位置的光照數據，并將采集的光照數據發(fā)送至所述控制模塊中，所述光照數據包括光照強度和眩光值；所述人數統計模塊用于采集教室內的人員分布數據，并將采集的人員分布數據發(fā)送至所述控制模塊中；所述控制模塊用于根據所述光照數據和人員分布數據，控制所述照明模塊的發(fā)光狀態(tài)。2.如權利要求1所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述照明模塊包括座位照明燈和黑板照明燈，多個所述座位照明燈分別設置在教室不同區(qū)域上方用于對對應的教室區(qū)域進行照明；多個所述黑板照明燈相對于黑板板面設置用于對黑板板面進行照明；每片教室區(qū)域內和黑板板面上均設置有光照數據采集模塊，所述光照數據采集模塊包括光照強度采集元件和眩光值采集元件。3.如權利要求2所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述座位照明燈呈水平設置的長方體狀，包括第一燈罩、設置在所述第一燈罩內的led燈以及設置在所述第一燈罩底部的防眩光板，所述防眩光板底部貼合設置有透光率可調的透光件；所述led燈和透光件均與所述控制模塊電連接；所述第一燈罩通過拉桿安裝在教室樓頂上。4.如權利要求2所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述黑板照明燈呈水平設置的長方體狀，包括安裝殼、安裝在所述安裝殼內的第二燈罩、設置在所述第二燈罩內的led燈以及設置在所述第二燈罩底部的防眩光板，所述防眩光板底部貼合設置有透光率可調的透光件；所述第二燈罩兩端通過傾角調整機構與所述安裝殼連接，所述傾角調整機構用于調整所述第二燈罩的傾斜角度；所述led燈、透光件和傾角調整機構均與所述控制模塊電連接；所述安裝殼通過拉桿安裝在教室樓頂上。5.如權利要求4所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述傾角調整機構包括電機、齒輪和呈扇形的齒，所述齒輪通過輪軸轉動安裝在所述安裝殼端部的內壁上，所述齒固定安裝在所述第二燈罩端部，所述齒與所述齒輪相互嚙合，所述齒上設置有同心的連接軸，所述連接軸轉動連接在所述安裝殼端部；所述電機固定安裝在所述安裝殼頂部，所述電機和輪軸上均設置有同步輪，兩個所述同步輪之間通過同步帶連接。6.如權利要求5所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述電機為伺服減速電機。7.如權利要求3至6任一項所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述透光件與所述防眩光板之間通過呈u型的卡件固定連接，所述透光件與所述防眩光板插設在所述卡件內；所述卡件的兩側頂部均向內彎折形成連接部，所述透光件和防眩光板上均開設有與所
述連接部對應的溝槽，所述連接部穿設在所述溝槽內。8.如權利要求3至6任一項所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述透光件為漸變霧化玻璃。9.如權利要求1所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述人數統計模塊包括多個紅外探測器，所述紅外探測器與座椅一一對應設置。10.如權利要求1所述的一種教室智能照明控制系統，其特征在于，所述控制模塊包括單片機。
技術總結
本發(fā)明公開了一種教室智能照明控制系統，包括光照數據采集模塊、人數統計模塊、控制模塊和照明模塊，光照數據采集模塊、人數統計模塊和照明模塊均與控制模塊電連接；其中，光照數據采集模塊用于采集教室不同位置的光照數據，并將采集的光照數據發(fā)送至控制模塊中，光照數據包括光照強度和眩光值；人數統計模塊用于采集教室內的人員分布數據，并將采集的人員分布數據發(fā)送至控制模塊中；控制模塊用于根據光照數據和人員分布數據，控制照明模塊的發(fā)光狀態(tài)。教室智能照明控制系統能夠依據室內光照強度、眩光值以及室內人員分布情況對教室內光照情況進行實時、動態(tài)的調整，既使得教室內的光照強度充足，又使得教室內亮度分布適宜，且能夠減少電力浪費。能夠減少電力浪費。能夠減少電力浪費。
