Design of Energy Saving Lighting System in University Classroom Based on Wireless Sensor Network

In order to reach the objective of intelligence and energy saving for university classroom lighting, energy saving lighting control system in university classroom based on wireless sensor network is designed, including design of sensor node and sink, as well as corresponding development of control program and upper-computer software. The system sets single-chip Ameg16 as control center, realizes communication between nodes via nRF24L01 wireless transceiver module, and realizes communication between sink and upper computer via w5100 wireless internet module. It perceives illumination intensity via photoconductor, detects the human body position via infrared pyroelectric sensor, and places the sensor node on the lamp, so the light can be controlled according to position of human body and current illumination intensity, which can realize energy saving to a large extent on condition that lighting requirement is satisfied. The system has low cost, and there is no need to change the original lighting circuit. The light can be turned off by hand, and when multi-media are used for the class, light can keep off even it is dim. In addition, this system has the function of automatic fault report, which is convenient for property maintenance.

2019—2023年重庆市巴南区中小学校教室环境卫生与学生筛查性近视检测结果分析

目的:了解重庆市巴南区中小学校教室环境卫生状况,为提高中小学校教室环境质量、预防学生近视提供参考。方法:2019—2023年采用分层抽样方法对巴南区7所中小学校331间教室进行教室内环境卫生检测。结果:不同性别、地区、年级学生近视率比较,差异均有统计学意义(χ^(2)值分别为85.287、2 557.713、43.032,P<0.05)。女生(56.57%)近视率高于男生(51.22%);城市学生(56.94%)近视率高于农村学生(49.34%);随着年级的增长,学生近视率逐渐增高。在教室环境卫生检测中,教室人均面积合格率为35.65%,黑板反射比合格率为46.22%,黑板面平均照度合格率为44.71%,黑板面均匀度合格率为76.13%,课桌面平均照度合格率为76.13%,课桌面照度均匀度合格率为86.71%。黑板反射比、黑板面平均照度和黑板面照度均匀度均是近视形成的危险因素。结论:巴南区学校教室环境卫生检测各项指标合格率较低,黑板反射比、黑板面平均照度和均匀度对学生近视影响较大,建议加大资金投入,改善学校教室环境,以减少近视的发生。

光热性能目标下夏热冬冷地区中小学典型教室空间形态优化设计研究

随着全球能源短缺和气候变化问题的凸显,教育建筑作为社会文明进步与现代化创新的重要载体,其低碳、节能与健康的环境质量提升尤为重要。选取夏热冬冷地区中小学典型教室空间单元,以能耗、光舒适、热舒适为性能目标,基于参数化平台优化光热目标下典型教室空间的最优空间形态,分析不同类型下典型教室空间形态对光热环境的影响机理。提出了一种基于建筑多种性能目标下的多目标优化及参数分析方法框架,通过多目标优化得出建筑能耗、室内光热舒适性能的最大优化率及综合性优化方案,其中最大能耗优化率可达28.01%,最大热舒适优化率可达5.54%,最大光舒适优化率可达44.62%,并通过统计学分析得出教室空间形态参数对建筑光热能耗性能的影响特征及影响程度,为设计师提供方案参考及特征参数优化思路。

教室光环境和教育压力对近视发展的影响和预测模型研究

该研究通过对上海地区8所中学的实地光环境测试,以及282名学生的主观问卷调查,探究了教室光环境、中午户外活动时长、教育压力和用眼习惯等四个维度对近视、高度近视形成的影响。相关性分析结果提示了半柱面照度对教室内学生阅读距离有显著影响,学校获得的政策资源倾斜与否对学生的近视及其屈光度变化有显著影响。为进一步量化上述因素对近视形成的影响,本研究采用多元回归分析、神经网络和数学模型的方法建立了近视、高度近视发生以及近一年近视度数增长的预测模型,对近视和近视发展预测的正确率为68.1%和59.2%,该模型能够为近视发生及防治提供了可量化的参考依据。

对分课堂教学模式的优势与局限性——以光的干涉和衍射为例

本文以光的干涉和衍射为例,具体阐述了对分课堂的教学目标、教学过程、教学评价等方面,并探讨了对分课堂的优势和局限性。本文的创新点在于:(1)将对分课堂教学模式应用于光的干涉和衍射这一具有较强抽象性和难度性的物理内容中,探索了一种有效的教学方法;(2)设计了一些具有实际意义和创新性的讨论题或项目题,激发了学生对光的干涉和衍射在各个领域的应用和发展的好奇心和求知欲;(3)采用了多种方法对对分课堂教学模式进行客观和全面的评价,发现了优势和不足,进行了改进和完善。

基于大数据的教室光环境管理优化研究综述

基于大数据的教室光环境管理优化研究是一个多学科交叉的领域,它结合了教育学、环境科学、信息技术等多个方面的知识。基于教室光环境的大数据,梳理近年建筑师对中小学教室采光设计标准的执行情况与探索尝试,并生成研究模型,提高了设计师设计方案的效率,可以有效地帮助乡镇中小学教室采光视觉舒适度管理设计与方案多目标优化。

教室健康照明控制设计

结合人体生理节律与照明的关系,依据教室照明设计相关研究成果,提出教室健康照明控制设计要点、控制策略,并对教室健康照明控制系统在满足照明调节人体生理节律的前提下的节能效果进行计算分析。

节律健康视角下教室天然光与人工光组合模式研究——评估、优化工具及应用

在“健康中国”背景下,教室光环境对于青少年的健康促进至关重要。然而,室内环境中天然光所提供的光照量难以满足节律健康需求,天然光与人工光组合模式亟待深入研究。通过DIALux evo软件构建苏州地区典型教室模型,模拟分析了不同组合模式下教室健康性能指标的变化规律,进而利用光谱特性设计了分时分区光环境优化工具及流程。最后,以冬季阴天为例对优化工具予以验证,提出有利于青少年健康的最佳组合模式,并兼顾能源节约,旨在为教室健康性能优化提供技术支持和新思路。

学校教室照明系统节能优化措施

照明在学校的教育环境中起到至关重要的作用,它不仅影响学生的学习体验和教师的教学效果,还可能与学校的能源消耗和运营成本密切相关。近年来,随着技术的发展和对可持续性的关注,学校照明系统的节能与优化已成为众多学者和行业专家研究的焦点。因此,希望通过本文全面的分析和研究,为学校提供一套实用、创新且科学的照明节能优化策略。

教学楼智能照明系统的设计与实现

为达到教学楼照明智能、节能的目的,设计了基于C51单片机的教学楼智能照明系统,包括日光强度测量电路、热释电红外人体测量电路、遥控发送接收电路、数字可调光电子镇流器和灯具及配套的软件。系统以C51为控制核心,通过RS-485通信接口及RS-232/485转接电路完成与PC机通信,实现对每个教室工作状态的监控及工作参数的设置。测试结果表明,系统达到设计技术指标,调光误差低于5%,满足教学楼照明要求。

面向视觉健康需求的教室照明要求

结合我们前期视觉人因实验结果,通过对桌面水平照度、黑板照度等指标的对比分析,系统地梳理并讨论了满足视觉健康要求的教室照明各项物理指标参数的要求,并对主要参数指标提出了参考量值。

不同LED照明环境下学生的脑电信号变化

不良的教室照明容易使学生疲劳、降低学习效率。通过实验室模拟教室照明,让学生在不同照度(500 lx、1000lx、1500lx、2000lx、2500lx、3000lx)和色温(4000K、5000K、 6500K)组成的LED照明环境下学习3 h,每0.5 h监测一次脑电信号(EEG),测量δ波、θ波、α波和β波节律,分析频带能量比例R值,判断脑疲劳程度和精神兴奋性的变化。结果表明:随着照度的提高,脑疲劳先减小后增大,2000lx照度组的脑疲劳最低,说明过高的照度更容易引起脑疲劳;精神兴奋性起初变化不明显,超过1500lx后显著提高。随着色温的提高,脑疲劳逐渐增加,精神兴奋性先增加后减小;光照时间的影响与色温相似,脑疲劳随着时间的增加而加深,且速度加快;精神兴奋性随时间的增加先提高后降低。

基于无眩光效应的教室照明优化设计

教室照明的目的是为学校教学提供一个良好的光环境。本文通过对教室的照度抽样结果做分析,在避免黑板灯对教师及学生产生眩光的前提下,从照度值、照度均匀度等方面对教室的光环境做综合评价。并把多目标优化理论应用于照明设计中,提出优化改进的光源布置方案,并对优化后的光源布置进行分析验证。

教室照明条件下瞳孔大小变化规律

为研究教室照明条件下学生瞳孔大小随亮度水平的变化规律,选择3位大学生作为被试者,采用iView X眼动仪,通过模拟教室照明条件的教室照明瞳孔大小测量系统实验,对3种教室常用色温(2 700K,4 000K,6 500K)荧光灯光源提供的5种背景亮度下的瞳孔面积变化值进行测量。结果显示,3种色温荧光灯下的瞳孔面积与背景亮度呈负指数函数关系;在教室照明条件下人眼瞳孔面积随背景亮度的变大而减小,并逐渐趋于稳定;在相同背景亮度下,色温越高的荧光灯照明时瞳孔面积越小。

不同色温T5荧光灯光色配比识别率对比实验研究

以2700K、4000K和6500KT5荧光灯为实验对象,两两配比,比较背景光源与视标光源在各种光色搭配条件下的视功效差异,寻找最佳光色搭配方案。为教室一般照明与黑板照明区域的光色配比提供实验参考,以达到保护学生视力、提高学习效率,创造节能、舒适的教室光环境的目的。

教室光环境下的照度与节能

为研究教室照度与视觉功效及节能的关系,对教室人工光环境下学生瞳孔随照度(亮度)的变化进行实验测量。研究结果显示:人眼瞳孔随照度(亮度)提高而缩小,但照度达到750 1x后,随照度提高瞳孔面积变化率大大减少,即很小的视觉功效提高率却需要很大的照度才能满足,因而能源效率极低,造成能源浪费。从综合节能、视觉功效和经济性的考虑,未来教室照度标准值可提高到500～750 lx,但不宜超过750 lx。

白炽灯下T5荧光灯视功效、识别率对比实验研究

对比不同色温荧光灯光源作为背景光源,在视标光源统一为白炽灯的条件下受试人的视功效表现,以了解背景光源色温对受试人视功效的影响;寻找出在同等亮度、对比度条件下,可有效提高受试人识别率的背景光源,为教室照明光色选择提供实验参考。实验以"参考人"视功效曲线为基准,以受试人平均识别率高低为指标来判断光源光谱及色温的实际视功效表现。

秋冬季节不同LED照明环境下的学习效率变化

秋冬季节日照缺乏,导致学生情绪低落、学习效率下降,通过人工照明可以有所缓解。在实验室模拟教室照明,选取三种典型色温(4 000 K、5 000 K、6 500 K)和六种照度(500 lx、1 000 lx、1 500 lx、2 000 lx、2 500 lx、3 000 lx)组成18种光环境,分析被试在不同光环境下的学习效率和疲劳程度及其随时间的变化趋势。结果表明:色温对综合脑力工作指数的变化率影响最大,其次是照明时间,然后是照度;5 000 K色温下,IMC指数的提升效果最明显;IMC指数的变化率随照度和时间的提高都先增加后减少,在2 000 lx和1.5h附近达到峰值;最佳的色温和照度组合为5 000 K和2 000 lx,最佳的照度和时间组合为2 000 lx和1.5h;色温越高,负面情绪越多;2 000 lx以内照度越高,作业效率越高,超过2 000 lx以后,作业效率降低;光照时间越长,疲劳越严重。

基于人因学视角的高校教室照明综合评价与优化

基于人因学的视角,利用改进后的层次分析模型和模糊数学综合评价方法,对上海市A、B、C、D、E五所高校的教室照明情况进行了实验数据的收集,并应用照明系统的综合评价模型从照明水平、眩光感觉、亮度分布和室内布局四个方面对五所高校的照明系统进行了评价;通过模型计算出了高校B为五校中教室照明系统最优的结论,借助人因学的理念与技术,提出了高校教室照明布局方案和相应的优化建议。

教室照明光感节电控制器的设计与应用

基于光敏元件和控制电路技术,阐述了一种光感节电控制器的工作原理,并绘制出电路图。经过实际检验,该控制器可以应用于学校教室和实验室的照明系统中,起到环保节能、延长灯具使用寿命的作用。