高校公共教室照明控制的智能化改进研究

摘要

随着经济、社会生活持续快速的发展，环境污染、生态恶化与能源短缺问题也日趋严重。新能源的开发与使用，为生产、生活中缓解了能源供需紧张的压力，但是能源的浪费，不合理利用情况仍然亟待解决。“智慧城市”建设的提出，运用先进信息、网络通信技术感知，分析整合城市运行的关键信息，并实现城市的智慧管理服务，促进城市和谐、可持续发展。智慧环境和智能建筑作为解决环境污染和节能减排的重要措施，与智慧经济，智慧生活，智慧医疗等共同支撑着智慧城市的建设。
　　在许多综合性大学中，由于学科种类繁多，教室上课安排不统一，在教室使用中，缺乏必要的监管措施和相应的资金项目投入，教室中普遍存在着照明量大、电能消耗高的现象。以我校为例，在非寒暑假期间，教室使用率大约90％，非考试期间，约有60％的自习室密度在15人一下，但是无论教室内学生多少、位置如何，晚上整个教室里的灯都是全开的，造成电力资源的极大浪费以及学校不必要的财政开销。
　　本文针对以上提出的高校公共照明管理存在的问题，依据智慧城市建设中对公共建筑照明节能控制的要求，从我校教室使用以及学生的实际自习情况出发，对现有的教室中的照明系统进行改进，根据学生人数和位置，按照实际照明需求对灯具进行智能控制，实现高校公共照明设施的节能控制。该系统主要实现功能:根据自习教室中实际的光照度决定是否需要开灯，同时根据教室中实际学生所在的人数以及位置信息，按需求实时控制教室内各个灯的亮灭;在此基础上，充分利用获得的自习学生数据信息，为学生提供查询自习教室信息的平台。
　　本文通过查阅研究现有的国内外关于高校等公共照明场所中的节能控制的经验成果，结合我校教室安排和学生自习的实际情况。在系统设计实现中，本文选用了Kinect摄像头图像采集，C＃作为开发语言，WPF作为系统框架，基于对深度学习算法的改进实现进行图像处理与分析工作，获得教室图片中实际自习的学生人数和位置等数据信息;使用微软的Azure云平台，在该平台部署搭载了Open SUSE操作系统，架设MySQL服务器对数据提供存取与管理服务;将教室样张的像素范围映射到教室灯管编号，根据图像处理分析后得到的数据信息确定对应灯具的亮灭;并应用了分析得出的学生数据信息，以网页形式为学生提供了自习教室查询平台。由于实际教室中电路已封装完毕，本文采用单片机和电路板进行对电路布线的改进，成功实验并测试，为本文的研究成果在现有教室中的实际应用提供了可行性验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文工作及创新点

1．4．1 本文工作

1．4．2 本文创新点

1．5 论文组织结构

第2章 需求分析及相关技术简介

2．1 系统需求分析

2．2 问题解决思路

2．3 相关技术简介

2．3．1 人脸识别技术

2．3．2 图像处理与分析

2．3．3 Azure云平台

2．3．4 数据库选择

2．3．5 WPF

2．4 系统开发环境

2．5 本章小结

第3章 系统设计关键技术实现

3．1 图像采集设计实现

3．1．1 Kinect摄像头的选用

3．1．2 图像采集模块实现

3．2 人脸识别关键技术实现

3．3 数据存储管理

3．4 基于分析数据的应用

3．5 子模块API规范说明

3．6 本章小结

第4章 照明电路的改进

4．1 电路改进方式

4．2 电路改进实验

4．2．1 单片机和控制开关

4．2．2 实验及测试

4．3 系统应用前景分析

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢