教室智能节能系统的设计

（二〇一四年六月本科毕业设计说明书学校代码：10128学号：题目：教室智能节能系统的设计学生姓名：学院：信息工程学院系别：电子系专业：通信工程班级：指导教师：引言1.1课题背景我国是一个人口大国，能源需求庞大，能源短缺问题日益突出，成为我国经济发展的重大障碍。电力能源作为工业生产和人们生活每日不可或缺的元素更是如此。为此，国家提出发展循环经济，建设资源节约型和环境友好型社会，以此实现经济增长方式的根本性转变。随着计算机网络、通信、控制等技术的发展，智能楼宇的发展越来越迅猛。目前，国内大多数建筑楼存在效率低、能耗高的现象。本文以学校教学楼为例，就通过电力载波通信技术实现对教室的电气系统智能控制，从而达到较为理想的资源的有效利用和节约使用。当前各大中小院校，尤其是高校，教室电能浪费现象非常严重和普遍。教室灯火通明，风扇或空调等电器不停运作，而教室却空无一人的现象屡见不鲜。另外，学校对所有教室的利用状况的未知往往造成有些教室人满为患，有些教室无人问津的状况。因为管理不当、信息来源单一而影响教学资源的分配以及良好学习环境的营造。这不仅造成了严重的资源浪费，同时也存在重大的安全隐患，与节能减排、发展资源节约型社会相违背。一些学校意识到部分教室使用不合理和教室电器使用过程中存在的巨大浪费，采取增加人力资源等的管理方式，试图来杜绝不合理利用和浪费使用的现象，但因新投入了人力，增加了开销，以及从业人员不能对自己管理区域的每个教室有实时的掌控等因素始终没能取得理想效果。1.2设计主要目的针对目前学校教学楼用电设备控制和教室管理不足的现状，并由此引发的资源极大的浪费和屡见不鲜的安全事件，以增加教室用电设备控制的智能化和提高教室管理的效率为目的，设计一套功能较完善的基于单片机的教室电器智能节能系统。系统采用单片机实现对教室学生人数、光照强度、环境温度等的数据采集，通过电力线载波通信芯片将信号耦合到电力线上传输，再由电力线载波芯片接收电力线上传来的信号，交由单片机处理并将处理的数据通过RS232串口传给上位机，再由上位机发出相应控制指令，实现教室使用状态监控和显示，并对教室内用电设备进行合理控制和管理，达到教学楼教室控制和使用的智能化和合理化。系统以节约能源为目的，能够根据教室环境参数如人数、照度、温度等，实现对日光灯、风扇、教学设备、取暖器、报警系统、广播系统等的智能节能控制。可以做这样的估算，假设一间教室一天能节约0.5度左右的电能，一个学校有200间教室，一年算8个月，这样能节约2万左右的电费，全国所有学校几百万间教室就能节约几百亿的电费。1.3设计研究内容随着我国经济的深入发展、科技的不断创新与进步，人们生活水平得到不断提升，对学习、工作和居住环境的规划、建设、管理及服务理念也有新的理解。智能大厦、智能小区、智能楼宇已成为人们共同追求的目标，运用科学、整体、系统的思维来营造现代智能化的学习环境、工作环境和居住环境已成为必然趋势。在我国电力线载波通信在地区网、省网乃至网局网的通信中仍然占据了一定重要的地位，在电力系统应用区域依然是最广泛的通信方式之一，是电力通信网的重要的基本通信手段，从理论研究到运用实践，我们都取得了可喜的成效。然而，由于电力线载波其固有的弱点：通道干扰大、信息量小，再加上我国设备水平、管理维护等方面造成的稳定性差、故障率高等不足，在“电力上网”未能大规模应用。随着家庭智能系统这个话题的兴起，也给电力线载波通信技术的发展带来了一个新的舞台。目前，在智能楼宇、智能小区、智能家居等方面已经有了很好的应用和发展。因此，本文设计的基于电力载波通信的智能节能系统加以推广其应用前景和推广价值是非常广阔的。