吳錦濤 賈婷 侯欣宇 張祿源 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

隨著電子技術(shù)的高速進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也不斷的提高，生活節(jié)奏的不斷加快。信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的燈光提出了挑戰(zhàn)。近年來，青少年近視率不斷攀升，究其原因，是科技日新月異地發(fā)展卻并沒有注意到燈光的不適對(duì)眼部的傷害，此時(shí)若不適的燈光越來越多，人們的眼睛將會(huì)不堪重負(fù)。通過研究分析，結(jié)果表明：在學(xué)習(xí)過程中，對(duì)光的要求很嚴(yán)格，理想的光是變化極慢的自然光。對(duì)于穩(wěn)定的光照，不易引起眼睛光學(xué)系統(tǒng)的損傷和視覺疲勞。

本設(shè)計(jì)通過光敏傳感器對(duì)光強(qiáng)信號(hào)采集，單片機(jī)對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，熱釋電傳感器采集周圍是否有人，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)無人滅燈有人點(diǎn)燈，超聲波測(cè)距傳感器可測(cè)量人眼與書本的距離，距離過近可提示調(diào)整坐姿；單片機(jī)還可將超聲波測(cè)距傳感器采集到的距離及用電量信息用作信號(hào)發(fā)射，另一端采用無線通信方式接入單片機(jī)組網(wǎng)并上傳至云端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。在這種控制方式下，只有室內(nèi)有人，且光線不足時(shí)才點(diǎn)亮所需燈光，而在室內(nèi)無人，光線不足的情況下，燈不亮，采用這樣的控制方式能很好的解決誤開斷和能源浪費(fèi)的問題，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)對(duì)使用者的坐姿進(jìn)行監(jiān)控，坐姿不好可及時(shí)提醒，達(dá)到保護(hù)視力的作用。

系統(tǒng)采用單片機(jī)作為處理器,使用液晶作為顯示方式。智能模式時(shí)增加了具有自動(dòng)調(diào)光的功能(即有光敏電阻和AD芯片)。在手動(dòng)控制時(shí)，分為多個(gè)檔，通過按鍵調(diào)節(jié)PWM占空比控制LED的亮度。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光度的手動(dòng)調(diào)節(jié)。在自動(dòng)控制時(shí)，通過熱釋電紅外探測(cè)器檢測(cè)附近是否有人，如果有人，再檢測(cè)環(huán)境亮度，自動(dòng)調(diào)節(jié)LED的PWM占空比，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)光度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。如果沒有人，則燈會(huì)自動(dòng)熄滅以節(jié)能。還具有可調(diào)節(jié)鬧鐘提醒，提示使用者要注意休息。還有矯正坐姿和防近視的功能，通過超聲波傳感器檢測(cè)人離桌面的距離，距離過近，蜂鳴器會(huì)報(bào)警，提示使用者注意坐姿，防止近視。先按加減鍵調(diào)節(jié)距離范圍,第一次按下確定鍵之前調(diào)節(jié)的是健康學(xué)習(xí)距離(即使用時(shí)當(dāng)檢測(cè)到人體離臺(tái)燈小于這個(gè)距離時(shí)就會(huì)報(bào)警)；第二次按下確定鍵之前調(diào)節(jié)的是學(xué)習(xí)時(shí)間段提醒，單位為分鐘（即每隔多少分鐘提醒一次）。第二次按下確定鍵后調(diào)節(jié)完成，臺(tái)燈開始工作。調(diào)節(jié)好之后，液晶第一行分別顯示：人與臺(tái)燈的距離，當(dāng)前亮度等級(jí)(0--10)，當(dāng)前工作模式標(biāo)志提醒(zd或sd)（手動(dòng)與自動(dòng)的縮寫）。液晶第二行顯示：臺(tái)燈已使用的時(shí)間。在臺(tái)燈開始工作后可按模式切換鍵進(jìn)行模式切換，當(dāng)為手動(dòng)模式時(shí)可按加減鍵進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)，亮度分為10個(gè)等級(jí)，最大到10，手動(dòng)模式時(shí)自動(dòng)調(diào)光將不會(huì)開啟。當(dāng)為自動(dòng)模式時(shí)如果判斷當(dāng)前有人就會(huì)點(diǎn)亮臺(tái)燈，至于亮度會(huì)通過光敏電阻采集環(huán)境的亮暗程度來自動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度；如果沒人就關(guān)閉臺(tái)燈，同時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)間計(jì)時(shí)暫停，直到再次有人時(shí)才會(huì)點(diǎn)亮臺(tái)燈，計(jì)時(shí)繼續(xù)。 物聯(lián)網(wǎng)云端智能護(hù)眼節(jié)能燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

傳統(tǒng)的臺(tái)燈照明方式落后，甚至很大程度對(duì)使用者的視力造成影響，安全系數(shù)低，舒適性差等不足。針對(duì)以上缺點(diǎn)，將先進(jìn)zigbee技術(shù)與單片機(jī)相結(jié)合，由單片機(jī)獲取傳感器所采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)控制，不但解決了資源浪費(fèi)問題,而且當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)某一節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)不會(huì)受到影響，而故障節(jié)點(diǎn)還可以手動(dòng)進(jìn)行開關(guān)操作；系統(tǒng)成本低，只安裝光照感傳感器和超聲波，用于采集實(shí)時(shí)外界光照度和眼睛與書本之間的距離，全程采用無線通信，無需布線、易安裝且運(yùn)行后無通信費(fèi)用。本系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)云端監(jiān)控智能護(hù)眼節(jié)能燈系統(tǒng)科學(xué)高效的控制和資源整合，最終實(shí)現(xiàn)護(hù)眼的目的，有著廣闊的應(yīng)用前景。