一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统及控制方法

本发明涉及一种教室节能系统，尤其是涉及一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统及控制方法。

背景技术：

1、当前社会能源消耗与日俱增，世界能源呈现紧缺状态。但是能源电力浪费现象仍然普遍存在。高校教室是教学和学习的重要场所，但是由于疏于管理经常出现人走灯未灭的现象，造成了极大的能源浪费。加强对于教室的管理，势必将造成人力成本的提高，无法从根本上解决能源浪费问题。因此，智能化的教室节能系统也应运而生，其核心功能是对人的检测，从而实现人来灯亮，人走灯灭的效果。为实现教室内有人无人状态的准确检测，有学者提出采用摄像头对人进行识别，但是该方案不仅成本高，而且需要采用图像处理技术，算法复杂度高，且对人员重叠和复杂光线下的检测效果较差。也有学者提出采用人体红外传感器实现对人的检测，但是该方案只能够实现对动态人体的检测，对于静止的人体无法检测。因此本发明提出了基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，通过多个毫米波雷达不仅实现了对于人体的精确检测，而且能够实现了用电设备的分区域控制，同时与云平台相结合，实现了对多个教室的统一远程管理，有效提高了管理效率和水平。

技术实现思路

1、发明目的：为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统及控制方法，通过多种控制方式，实现了对教室内用电设备的智能化管理，有效减少了能源的浪费。

2、技术方案：发明所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，包括教室控制终端、云平台、远程控制终端、无线模块、毫米波雷达、光照传感器、温湿度传感器；所述教室控制终端采用嵌入式处理器作为控制核心，与毫米波雷达、光照传感器、温湿度传感器进行通讯，并且能够通过继电器阵列对室内电器进行自动控制；所述云平台，采用图形化方式对教室内每个区域的电器的开关状态以及有人无人状态进行显示，并在图形下方显示教室的光照传感器和温湿度传感器数据；所述远程控制终端能访问云平台，并根据当前数据对教室内的电器发出开关控制指令；所述无线模块将教室终端读取的数据上传到云平台，将获得的控制指令反馈到教室终端。

3、进一步地，所述室内电器包括照明灯、电风扇、空调。

4、进一步地，所述毫米波雷达采用顶装方式进行安装，垂直向下对所在区域是否有人存在进行检测。

5、进一步地，所述毫米波雷达分别安装在每个室内电器辐射区域内，且每个区域的毫米波雷达只对本区域电器开关产生影响。

6、进一步地，所述教室控制终端采用抗干扰算法减少杂波影响提高信号强度，具体包括以下步骤：

7、s1：多个毫米波雷达依次发出相差半个相位的毫米波信号，然后同步进行雷达信号的接收；

8、s2：将每个毫米波雷达依次与相邻的毫米波雷达接收到的信号进行异步差分；

9、s3：将多个差分信息进行循环相减并相加得到静态杂波信号，并对杂波信号进行频谱变换；

10、s4：根据杂波频谱对雷达信号进行傅里叶变换后，再进行带通滤波；

11、s5：将多个滤波后的雷达信号进行频谱对齐后再转换到时域；

12、s6：每个毫米波雷达分别进行目标位置、距离和角度的计算。

13、进一步地，所述教室控制终端实现目标位置判定，具体实现过程如下：

14、检查目标位置是否处于多个毫米波雷达检测范围重叠区域，若处于重叠区域则对相邻毫米波雷达的信号进行空间坐标变换，将以雷达为中心的坐标体系变换为教室空间坐标体系；在教室空间坐标体系下，对比相邻毫米波雷达所检测的目标位置差异，若位置差异小于预设值时，则认为相邻毫米波雷达检测的是同一个目标；计算并对比相邻毫米波雷达的信号强度，判定该目标属于信号更强的毫米波雷达检测范围。

15、进一步地，所述温湿度传感器测量的温度和湿度数据被教室控制终端读取后用于室内体感温度的计算：

16、室内体感温度＝0.81*t+0.01*h*(0.99*t-14.3)+46.3

17、式中，t为温湿度传感器所测得的温度数据，h是温湿度传感器所测得的相对湿度数据。

18、本发明所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统当系统的控制方法，包括以下步骤：

19、(1)系统开始运行后，默认进入自动控制模式；

20、(2)当教室内开关被按下，且毫米波雷达检测到教室内有人，则系统切换到手动控制模式；

21、(3)当毫米波雷达检测到教室内无人存在，则再次切换到自动控制模式；

22、(4)无论当前是手动控制模式还是自动控制模式，一旦教室控制终端接收到云平台的开关控制指令，则进入远程控制模式；

23、(5)当云平台向教室控制终端发出自动控制模式切换指令，则教室控制模式则进入自动控制模式，并跳转到步骤(2)。

24、有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明所采用的毫米波雷达不仅能够实现动态和静态人体的准确检测，而且成本低结构简单；本发明通过将毫米波雷达分区域进行多点布设，实现了教室内灯光和风扇的分区域控制；本发明具备自动控制、远程控制和手动控制多种控制模式，能够满足不同情况下的用电需求；本发明通过接入云平台，能够方便管理员对不同教室灯光和风扇的开关状态进行查看和统一控制，有效提高管理效率；本发明通过多种控制方式，实现了对教室内用电设备的智能化管理，有效减少了能源的浪费。

技术特征：

1.一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，其特征在于，包括教室控制终端、云平台、远程控制终端、无线模块、毫米波雷达、光照传感器、温湿度传感器；所述教室控制终端采用嵌入式处理器作为控制核心，与毫米波雷达、光照传感器、温湿度传感器进行通讯，并且能够通过继电器阵列对室内电器进行自动控制；所述云平台，采用图形化方式对教室内每个区域的电器的开关状态以及有人无人状态进行显示，并在图形下方显示教室的光照传感器和温湿度传感器数据；所述远程控制终端能访问云平台，并根据当前数据对教室内的电器发出开关控制指令；所述无线模块将教室终端读取的数据上传到云平台，将获得的控制指令反馈到教室终端。

2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，其特征在于，所述室内电器包括照明灯、电风扇、空调。

3.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，其特征在于，所述毫米波雷达采用顶装方式进行安装，垂直向下对所在区域是否有人存在进行检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，其特征在于，所述毫米波雷达分别安装在每个室内电器辐射区域内，且每个区域的毫米波雷达只对本区域电器开关产生影响。

5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，其特征在于，所述教室控制终端采用抗干扰算法减少杂波影响提高信号强度，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，其特征在于，所述教室控制终端实现目标位置判定，具体实现过程如下：

7.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统，其特征在于，所述温湿度传感器测量的温度和湿度数据被教室控制终端读取后用于室内体感温度的计算：

8.一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统当系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于毫米波雷达和云平台的教室节能系统及控制方法，所述系统包括教室控制终端、云平台、远程控制终端、无线模块以及毫米波雷达、光照传感器、温湿度传感器；其中教室控制终端以多个毫米波雷达为核心对教室内是否有人进行分区域检测，并结合光照传感器和温湿度传感器对教室内的灯光和风扇等用电设备进行自动控制，同时将用电设备的开关状态上传到云平台；管理人员可通过远程控制终端访问云平台查看每个教室的设备状态，并能够对设备进行远程控制，从而实现教室节能和高效管理。本发明可通过手动开关、自动控制和远程控制等多种方式实现对教室内用电设备的管理，杜绝电能浪费的现象。技术研发人员：刘晓洋,陈宇辉,刘宝强,程善儒,韩登旗,丁海涛受保护的技术使用者：淮阴工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/9