周揚玲

（四川中醫(yī)藥高等?？茖W校信息中心 四川 綿陽 621000）

淺談高校電力智能節(jié)能系統(tǒng)設計方案

周揚玲

（四川中醫(yī)藥高等?？茖W校信息中心 四川 綿陽 621000）

智能綜合布線系統(tǒng)在現(xiàn)代化的生活中扮演著越來越重要的角色，本文對高校電力智能節(jié)能系統(tǒng)設計的概念及特點構成進行了闡述，并對布線系統(tǒng)進行了簡單的論述。

智能化；綜合布線；電力布線

我國是一個人口眾多、資源短缺、環(huán)境容量相對有限的國家，隨著我國經(jīng)濟建設的大力發(fā)展以及人口的逐漸遞增，資源短缺已經(jīng)成為了影響我國經(jīng)濟發(fā)展的首要問題。我國的能源消費總量長期在世界上位于前列。作為資源消費特大型國家，我國又屬于典型的資源供應依賴型國家，資源消費對外部的依賴程度極高。

為了解決資源短缺的問題，國家制定相關政策加大節(jié)能市場的市場容量，為節(jié)能市場開辟了一個前所未有的大好局面，在未來幾年里，中國節(jié)能市場容量將出現(xiàn)幾何倍數(shù)的增長。

而相對其他能源，國家電力資源的緊缺與電力資源無法高效利用的更為突出。據(jù)統(tǒng)計，中國每年因電能利用效率低下而造成的電力浪費約兩千億千瓦時。

浪費用電是現(xiàn)在屢見不鮮的社會現(xiàn)象，它是隨著人員物質生活和精神生活的富余而逐步產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。比如：一個人在家，卻將家里的所以燈全部打開；在學校的教室里，學生離開了教室，教室里一個人都沒有，卻沒有及時關燈，導致燈一直開著。很多人都不知道電力資源的寶貴，更不知道節(jié)約用電。導致電力資源大量流失，無法高效的進行利用。

本系統(tǒng)采用圖像識別和傳感器綜合的方式來設計智能電力節(jié)能控制解決方案：

主要利用單片機技術、傳感器技術、圖像識別技術等關鍵技術，實現(xiàn)光強判斷、人數(shù)檢測和人員分布位置的確定，并使用上位機軟件通過總線對各前端設備的狀態(tài)進行分析，從而下達正確的燈光控制指令，進行電力資源的智能控制，以達到節(jié)能的目的。

采用光敏電阻檢測光線強弱。圖1是光敏電阻的特性曲線示意圖，其中，fL fH是光敏電阻的工作頻帶，flP是中心頻率；圖2是光敏電阻在中心頻率光照下的電阻值與光強的關系曲線示意圖。

圖1 光敏電阻的特性曲線

圖2 電阻值與光強的關系曲線示意圖

光敏電阻的工作特性為[19]：當入射光強強時，電阻會減小，當入射光強弱時，電阻會增大。隨著光強的不斷增強，電阻值急劇減小，其暗室電阻可達到50MΩ。因此可以根據(jù)工作在可見光頻率范圍的光敏電阻，利用其工作特性測出光強信號，即可判斷室內燈光的開啟條件。當自然光強可以滿足室內照明需求時，即使室內有人，也不會開啟燈光；當自然光強無法滿足照明需求時，通過紅外設備檢測室內是否有人，如果室內有人則達到燈光開啟的條件。

檢測室內人員人數(shù)的紅外設備由一個紅外發(fā)光二極管與一個紅外光敏三極管構成，利用紅外二極管發(fā)射紅外光線，利用光敏三極管接收紅外光線，在二極管和三極管之間形成一條檢測線。

人體熱釋電紅外傳感器的優(yōu)點是本身不發(fā)射任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進行工作的，對物體的存在進行反應，不管物體是否移動，只要處于感應器掃描范圍內，它都會反應。其缺點是容易受各種熱源，光源的干擾；被動紅外穿透能力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。環(huán)境溫度和人體接近時，探測和靈敏度明顯下降。但是在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。處理后的信號仍然是一個模擬信號，可以直接接入單片機的P1口進行A/D轉換，從而得到熱釋電信號。

若有人進入房間，通過第1路紅外傳感器，被感應到后，紅外接收管輸出信號就由高電平變?yōu)榈碗娖叫盘枺诵盘柦?jīng)過隔離緩沖送至CPU處理，若有人出房間，第2路紅外傳感器感應到后同樣經(jīng)過隔離緩沖送至CPU處理。當系統(tǒng)電路統(tǒng)計的人數(shù)大于0(即室內有人)。

這個方案減少了安裝的麻煩，通過減小系統(tǒng)的體積，使其只需將探頭安裝在門口處，避免了室內的復雜環(huán)境對安裝的影響。處理后的信號仍然是一個模擬信號，可以直接接入單片機的P1口進行A/D轉換，從而得到熱釋電信號。

經(jīng)過上述過程，完成了對人進入房間的檢測，從而判斷進入房間內人數(shù)。如果人員離開房間，上述1號和2號傳感器的檢測順序相反，從而判斷離開房間人數(shù)，從而得到房間內人數(shù)的統(tǒng)計。

由于室內公共場所的照明設備往往有多個，可安裝視頻監(jiān)控設備，采集視頻信號，通過圖像識別技術分析采集到的視頻信號，實現(xiàn)室內人數(shù)信息和人員分布信息的檢測，并通過相應處理電路，將得到人員信息轉換為TTL電平，通過單片機實現(xiàn)信息檢測和處理，從而判斷開啟燈組數(shù)量。根據(jù)設定燈光開啟規(guī)則，利用可控硅來自動控制照明設備是否開啟，以及開啟和關閉的數(shù)量。

系統(tǒng)實現(xiàn)方式

（1）燈光控制

采用MOC3041雙向可控硅輸出型光電耦合器來實現(xiàn)

（2）燈光供電平均電壓的控制

通過單片機PWM信號來進行控制，控制PWM的占空比

（3）燈光定時開啟的控制

通過計算機設置，由計算機讀取系統(tǒng)時間來實現(xiàn)

（4）燈組完好性的檢測

通過對檢測指令的實施情況

（5）綜合光強和控制信息，如果已經(jīng)發(fā)出點亮照明設備的控制信號(假設發(fā)送該控制信號的控制器工作狀態(tài)良好)，而室內光強并無改變，就可以準確判斷哪一組照明設備出現(xiàn)了故障，并自動給出報修信息。

一臺PC機負責一棟樓的控制和視頻處理，處理的結果通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街付ǘǖ墓芾鞵C，進行信息歸總處理。同時，負責每棟樓管理的PC將每個房間單片機采集的人數(shù)信息、光強信息、燈具完好性等信息收集起來，再根據(jù)光強信息、人數(shù)信息和人員位置信息和其它房間是否正在進行電氣檢修等信息，綜合進行判斷，確定是否開啟、開啟多少、開啟那里的燈光。

系統(tǒng)通過微機串行接口與485總線進行通訊，實現(xiàn)微機與多臺設備的連網(wǎng)，通過這種通訊方式，可通過微機進行多個設備的參數(shù)修改與指令控制，實現(xiàn)控制的靈活性和及時性。485總線通信采用RS232C-485通信的低功耗收發(fā)器。

系統(tǒng)采用轉換器進行RS-232與RS-485信號的信號轉換，轉換器兼容RS-232、RS-485標準，能夠將單端的RS-232信號轉換為平衡差分的RS-485信號，并可將RS-232通信距離延長到1.2公里。實現(xiàn)了主控計算機與外圍設備的通訊，構建了1點到多點的半雙工通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)了多機應答通訊機制。

本設計從電力節(jié)能系統(tǒng)對學校教學用電的影響出發(fā)，以節(jié)約能源為目的，制定了相應的燈光智能控制策略，設計了以光敏電阻檢測室內自然光光線強弱、以熱釋電紅外傳感器來實現(xiàn)人數(shù)檢測、以圖像識別技術實現(xiàn)對人員分布位置的檢測的方案。在設計過程中，使用了以下關鍵技術∶

（1）將圖像信息中的光強信息從RGB空間中分離的空間變換技術，其中包括光線補償（Lighting Compensation）處理和非線性分段色彩變換（Nonlinear Color Transformation）；

（2）將人像從其他圖像中分離的圖像分割處理技術；

（3）將誤檢信號從分離出的人像信息中再分離的圖像后驗技術；

（4）檢測房間人數(shù)信息的熱釋電紅外傳感技術；

（5）串口通信技術；

（6）燈光可控硅控制技術；

（7）用于公共場所燈光智能控制的信息融合技術；

（8）高級語言編程技術。

TM921.5;TM923 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0154-02

周揚玲（1979-），女，漢族，四川綿陽人，四川中醫(yī)藥高等?？茖W校信息中心計算機教研室主任，計算機軟件應用碩士研究生，計算機講師，研究方向為計算機軟件應用和計算機網(wǎng)絡。