开题报告

1URTProgram大学生研究训练[URT]计划项目开题报告项目名称基于红外传感器的教室节能照明控制系统的研究指导教师职称负责人（学生）项目申报学院（系、中心）填表日期二○一四年四月二十日项目编号:2填表说明一、填写本开题报告前，各项目的指导教师自行安排项目组成员进行开题汇报，指导教师严格把关，通过后填写本开题报告。报告的各项内容要求逐条认真填写。二、电子版报告请在网上提交。书面报告书为A4打印，于左侧装订成册，由指导教师和所在学院（系、中心）审查并签署意见后，连同《开题汇报会记录表》（见本表附件）交到所在学院（系、中心）。3一、选题依据1、选题的背景、理论意义及实践意义能源问题和环境问题一直是人类社会面对的重大问题，特别是到了二十一世纪，对降低能耗和保护环境的要求更成了国家长期发展的重中之重，我国也提出了“节能减排”的号召。而在众多的能源问题中，电能的短缺是束缚经济发展和人民生活的重要能源问题之一。按照国标规定，教室照明的功率密度约为10W/m2，假设教室的平均面积为100m2，则照明负荷约为1kW。如果每天正常使用时间为15小时，那么每天每间教室的用电量为1kW×15h＝15kWh，学生年在校为270天，则每间教室年用电量约为4050kWh。如果学校按照100m2的折合教室数量为200间，则每年学校200间教室的照明用电量为81万度左右。有关专家为此算了一笔账：教室无人后如果不及时关闭电源开关，初步估算全国所有高校每年将因此浪费20亿度电以上。相反，若一所学校200间教室的节电率以平均30%计算，则一年可节电24.3万度，合计一所学校可节约电费15～20万元左右。以上估算还未包括线损和灯具长时间开启而损坏的部分。从以上计算可以看出，教室照明节能绝不是微不足道的，即使单从经济效益来看，完全也是大有可为的。而且节能是一项长期的收益，国家一直提倡节约型社会，倡导节约型校园。建设节约型校园的当务之急是节省不该用的能源，防止浪费。针对目前高校教室照明用电严重浪费的问题，通过红外传感器检测教室是否有人，检测教室内光线照度是否合格，并依靠单片机来智能控制照明灯的亮灭，从而达到有效节约用电、降低学校的经费开支的目的。本次设计的智能照明控制系统,不仅适用于学校还适用于商场、博物馆等大面积室内场所的照明控制,可以有效地对照明设备进行自动控制,达到科学管理与节能的目的。2、国内外研究现状分析及主要中外文参考文献研究智能控制系统是现在最大的发展趋势，综合了照明、自动控制系统、计算机技术、传感器技术、单片机技术、网络技术等。通过有效地对照明设备进行智能控制,达到节能的目的。赵志敏[1]提出教室照明区域化智能控制器的设计，并提出据现有教窜灯具的安装特点，以每排灯为单元，将教室照明区域化。程春[2]完成了以MSP430F149单片机4为核心芯片的硬件设计，包括数据采集模块、串口通讯模块和执行模块等的电路设计和软件开发；设计了整个系统的控制策略和功能，并开发了整个系统的上位机管理系统，实现与教室控制器的通讯。实验证明，教室照明控制器的控制方案具有较好的节能效果，改善了“长明灯等问题，基于网络化的系统控制拓宽了照明智能调控的多种可能，并有较好的节能和智能控制效果。潘言全[3]以AT89C52单片机作为控制装置核心部分，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏电阻构成的电路检测环境光照度；根据教室合理的条件，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源，节约电能。丹麦政府很重视住房空间用电的节能，并设立了对新建房屋节能的诸多要求。数据显示，居民入住有节能装置的房子时，他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。还有，欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节约6%的总系统功率，并具有更高的光通和平均光通量。飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可节能60%的电能。随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。参考文献[1]刘林.高校教室照明节能工作应注意的几个问题[J].高校后勤研究，2007（3）：37-39.[2]胡耀斌，蒋彦，朱慧玲.室内大面积照明的节能控制研究[J].电测与仪表，2007（11）：32-35.[3]张艳雯.教室照明的经济分析及节能措施[J].岳阳师范学院学报（自然科学版），2001，14（2）：73-75.[4]黄颖，黄凤琴.高校教室照明节能试验与对策分析[J].四川环境，2009，28（6）：50-53.[5]邓海涛.戴瑜兴一种基于图像的智能控制教室照明系统[期刊论文]-照明工程学报2009(2).5[6]熊伟.许广宾.王岭娥.XIONGWei.XUGuang-bin.WANGLin-ge教室照明区域化智能控制系统软件设计-山西建筑2008,34(5).[7]ThananchaiLephakpreeda,AdapfiveOeepancy-basedLightingControlviaGreyPrediction[J]．BuildingandEnvironment，2005，7(40)：881—886．[8]PyonchanIbm，AbderrezekNemir,MoncefKrarti．Estimationoflightingenergysavingfromdaylighting[J]．BuildingandEnvironment，2009(44)：509—514．[9]赵志敏.张柳芳.教室照明区域化智能控制器的设计-平顸山学院,2008，(12).二、研究方案1、主要研究内容，拟解决的主要问题本课题的研究内容有如下几点:(1)了解教室照明光强的标准；(2)调研教室灯光照明需求以及环境光强弱与开、关灯的关系；(3)研究人体存在探测技术，探测角度与范围；(4)研究传感器教室分布、安放问题，是否一灯一个传感器或多灯公用传感器等；(5)研究确定人体传感器的有关参数；(6)研究灯光控制器电源问题；(7)研究控制器参数值设定的要求及方案；(8)研究人工设置参数、掉电保存参数的问题；(9)研究与现有教室照明相兼容，易替代，不易被偷盗、被仿制，易于维护、维修等控制技术；(10)研究报警等附加功能问题。本课题拟通过试验研究教室灯光的各种控制方案解决如下关键问题:(1)照明回路的控制回路与控制器本身的节能问题；(2)传感器与教室灯配合安装的问题；(3)环境光参数输入采集问题；(4)人存在传感器参数输入采集问题；(5)开、关灯的自动与手动兼容措施。62、研究步骤、方法1.定义研究的基本问题或者需要验证的假设。2.进行文献检索、相关资料整理以及市场的调查。3.确定研究的分析方法。4.进行实验收集数据。5.进行数据的处理和分析。6.系统试验并与原系统比较得出结论，完成课题研究。3、研究工作进度2014年7～12月：（1）确定总体研究方案；（2）系统分析和电路设计。2014年1～4月：（1）编制基于单片机C语言程序；（2）调试系统；（3）撰写论文。2014年5～7月：（1）系统改进、产品定型、鉴定；（2）项目结题、验收。4、指导教师意见签字：年月日5、院（系、中心）评议意见评议人：单位盖章：年月日7附件：北京石油化工学院[URT]项目开题汇报会记录表项目申报院（系、中心）：项目名称：评审老师姓名、职称（要求至少二位，含指导教师）：开题汇报会记录：评审老师意见：评审老师签字：记录人：年月日