基本信息
- 项目名称：
- 采用光电与热释电效应双传感器的室内可计数智能节能控制器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 采用光电接近传感器和热释电人体感应传感器的双传感器设计，创新性地增加了有序计数等功能，通过有机组合与人工编程进行控制，形成一种新型的智能控制器。该智能控制器能实现各种用电器和机械开关的智能控制，达到目前类似产品不能实现的更加智能化、人性化和高效节能环保的目的。对使用环境、负载有很强的自适应性和稳定性。
- 详细介绍：
- 据调查，目前国内很多公共场所的用电设备（如：教室、厕所、楼道等地方的照明灯，办公室的照明灯、电风扇或空调设备等）大多数采用手动开关。它们的使用都有一个共同的弊端：如果不通过严格的人员手动管理，就会造成大量的能源浪费。对照明设施来说，教室等地方经常会出现忘记关灯的情况，特别是在白天，更是如此；厕所或者卫生间则会出现很多时候没有人也开着灯的情况。这些看似不经意的地方会造成大量的能源浪费。另外，各种用电设备都具有一定的使用时限，如果在没有必要的情况下仍继续使用，必然会缩短他们的使用寿命，这也是潜在的资源浪费。 目前市场上，还没有出现运用光电与热释电效应双传感器作为检测元件，进行智能控制，实现节能的产品，即使有一些低端产品（如：声控灯等），但与采用该智能控制的产品相比，存在很大的差距。 基于上述分析，实验小组设计了采用光电与热释电效应双传感器的室内可计数智能节能控制器，以实现照明灯具和其它电器的自动开关控制，达到高效节能环保的目的。 基于光电传感器和热释电红外线感应传感器的工作原理设计了采用光电与热释电效应双传感器的室内可计数智能节能控制器，具有其它同类控制器所没有的两个显著特点：一、结合了光电传感器和热释电红外线感应传感器的双传感器设计；二、同时实现进出目标有序计数的功能。同时具备这两个创新点的智能控制器，得到不少业内人士的认可。 采用光电与热释电效应双传感器的室内可计数智能节能控制器，首次采用了光电传感器和热释电红外线感应传感器于一体的设计理念。具有高优先级的热释电人体感应传感器，如在长时间内没有采集到人体信号，会自动切断电源；在人流量较小的情况下，采用两个红外传感器对进出人员进行有序计数，当进入和出去人数相等时，热释电人体感应传感器的等待时间大大缩短，从而更有效节约电能。相比这点，目前的同类产品还没有实现如此精确而更具节能效应的控制功能。 该智能控制器一共使用了两个传感器模块，二者缺一不可。若只在进出口安放进出状态识别传感器，对进入和出去该场所的人员进行有序计数而控制电源的开闭，会存在一定的缺陷。因为在人流量小的时候它是有效的，但在人流量大或者有人一直站在门口位置时便不能正常工作了，于是加入对运动人体敏感的热释电传感器弥补这一缺陷。一个热释电传感器的敏感角度为120度左右，不能满足要求，便采用两个热释电传感器使其敏感角度交叉以达到180度。将它置于墙上来感知场所内人的活动情况，确保有人运动的情况下电源开启，长时间无人的情况下关闭电源（暂定为45分钟，可以调至更短时间），以达到高效节能环保的目的。除此之外，考虑到方便布置传感器和主控制器，本系统采用无线通信的方式实现信息采集从而避免的长距离的布线和传感器安装位置的限制，无线模块采用专用编码芯片PT2262对信号进行编码和发送，每次发送数据都要先给芯片供电，采用专用驱动芯片L293D，效果达到使用要求。传感器分别调试好后，组合在一起又出现通信干扰的问题（因为两个无线模块用了315M频段），为了避免这种情况，把其中一块改为其他不同频段（如433M频段），此问题得以有效解决（具体原理图等可见附件）。 该智能控制器中的计数传感器模块安装在入口的右边，靠近门口的位置，安装高度1米，两个探头在同一水平面。热释电传感器模块安装在人员活动频繁的中间位置，安装高度1.5米，两个探头在同一水平面，主控制器安装在该区域供电电源附近，控制器与传感器距离应控制在10米以内。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的：为了响应政府节能环保政策的号召，在校大学生运用在校所学知识和课余时间积累的信息，共同设计制作出该智能控制系统，以实现各种用电器的智能控制，从而达到用电器人性化和高效节能环保的目的。 基本思路：采用两个光电传感器组件记录目标通过的先后顺序并记录人数，通过对比人数是否相等来控制该区域的电源。由于人流量大时易产生误差，于是再使用两个红外热释电人体感应传感器，每个扫描120°范围，两个覆盖范围达180°。传感器和主控器采用无线通信方式实现较远距离数据的传输，用单片机编程控制继电器以控制电源的开关。 创新点:结合了光电传感器和热释电红外线感应传感器的双传感器设计;光电传感器智能分辨目标进出，并实现进出目标的有序计数，采用无线模块传输信号;热释电传感器检测180度全范围内的目标状态，采用无线模块传输信号。 技术关键：1.智能计数与分辨顺序：采用双探头设计，根据先后顺序判断进出；2.室内全范围目标运动状态检测：采用两个热释电感应传感器实现180°全方位检测；3.传感器和控制器间数据传输：采用了两个频段的低价无线四路开关信号模块组合，既防止了相互干扰又实现了相互通信；4.双传感器的设计：编程实现优先级的使用。 主要技术指标: 最大记录人数：999人 计数传感器工作距离：50cm 红外感应传感器有效距离：10m 红外感应传感器感应角度：180° 传感器安装高度：160cm 工作电压：5V
科学性、先进性
- 随着传感器技术和智能控制技术的发展与不断改进，生活中已经的相关产品几乎随处可见、层出不穷了。但是到目前为止，我们所能在市场上买到而又与本课题相关的产品，不是只运用了热释电红外感应传感器的（如热释电红外感应报警器等），就是只用到光电传感器的（如数码计数器等）。所以我们在考察了市场和人们日常生活细节的基础上，基于光电传感器和热释电红外线感应传感器的工作原理设计出这套光电与热释电红外感应相结合的室内可计数智能节能控制器，功能强大而成本低廉，得到不少业内人士的认可。 采用光电与热释电效应双传感器的室内可计数智能节能控制器首次采用了光电传感器和热释电红外线感应传感器于一体的设计，具有高优先级的热释电人体感应传感器在长时间内没有采集到人体信号的情况下切断电源，在人流量较小的情况下采用两个红外传感器对进出人员计数，当进入和出去人数相等时，热释电人体感应传感器的等待时间大大缩短，从而更有效节约电能。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月在西华大学的“西华杯”学生课外学术科技作品项目中结题，并获得优秀表彰。
作品所处阶段
- 实验室阶段。
技术转让方式
- 无。
作品可展示的形式
- 图片、实物、样品、视频、图纸、现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明:光电模块安装在入口右边，1米高度；热释电模块安装在室内墙壁中间位置，1.5米高度；主控制器安装在该区域供电电源附近，控制器与传感器距离控制在10米以内。 技术特点和优势:智能计数并分辨顺序；室内全范围目标检测；人机界面良好，功耗低；无线通信；双传感器设计。 适应范围:各室内用电器的电源控制，部分机械控制，以及作为一些监控系统的辅助环节等。 推广前景的技术性说明:光电传感器模块记录人员通过产生的先后顺序并记录人数，通过对比人数是否相等来控制该区域的电源；红外热释电人体感应传感器模块感应180°范围内的目标；传感器和主控器采用不同频段的无线通信方式传输数据；单片机编程控制继电器以控制电源开关。 市场分析和经济效益预测:目前市面上并未出现同种原理设计出的产品。该控制器在教室、办公室等公共场所，以及厕所、走廊等其他地方，都具有广泛的应用价值。由于该控制器采用现有的成熟技术，生产成本较低，所以使用该控制器的产品具有极其明朗的市场前景，经济效益巨大。
同类课题研究水平概述
- 随着传感器技术和智能控制技术的发展与不断改进，生活中已经的相关产品几乎随处可见、层出不穷了。但是到目前为止，我们所能在市场上买到而又与本课题相关的产品，不是只运用了热释电红外感应传感器的（如热释电红外感应报警器等），就是只用到光电传感器的（如数码计数器等）。而根据我们前期的市场调查，发现目前的市面上还没有出现基于同种原理设计出来的智能控制器。尽管已经出现的诸如声控器、红外报警器等产品，但相比之下它们还是存在许多考虑不周的地方，不能实现像我们这么精确而更具节能效应的控制功能，与我们的智能控制原理相比之下仍然存在很大的提升空间。
