關(guān)于智能光控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的研究

摘? 要：隨著國家大力提倡智能化項(xiàng)目，智能化設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。智能化技術(shù)在其應(yīng)用中主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密傳感技術(shù)、GPS定位技術(shù)的綜合應(yīng)用。隨著產(chǎn)品市場競爭的日趨激烈，產(chǎn)品智能化優(yōu)勢在實(shí)際操作和應(yīng)用中得到了非常好的運(yùn)用，其主要表現(xiàn)在：大大改善了操作者作業(yè)環(huán)境，減輕了工作強(qiáng)度;提高了作業(yè)質(zhì)量和工作效率;一些危險(xiǎn)場合或重點(diǎn)施工應(yīng)用得到解決;環(huán)保、節(jié)能;提高了機(jī)器的自動(dòng)化程度及智能化水平等。

關(guān)鍵詞：智能化;光控;傳感器

中圖分類號：TP273? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）24-0050-02

Abstract：With the country strongly advocate intelligent projects，intelligent equipment came into being. Intelligent technology in its application is mainly reflected in the comprehensive application of computer technology，precision sensing technology and GPS positioning technology. With the increasingly fierce competition in the product market，the advantages of intelligent products have been well applied in the actual operation and application. Its main performance is：greatly improve the operator’s working environment，reduce the work intensity;improve the work quality and efficiency;some dangerous occasions or key construction applications are solved;environmental protection，energy saving;improve the automation level and intelligent level of the machine.

Keywords：intellectualization;optically controlled;sensor

1? 智能光控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)意義

智能光控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的研究是以智能光控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在原有的技術(shù)支持上，開發(fā)了一種新的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本文提供了一種用來檢測人在某個(gè)房間或某個(gè)環(huán)境中對地面觸碰的變化，從而改變地面燈光的變化;或通過地面燈光的變化來引導(dǎo)人們對地面的觸碰以及做出相應(yīng)動(dòng)作及活動(dòng)的系統(tǒng)。

2? 智能光控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要內(nèi)容

本系統(tǒng)涉及到的主要探測元件是傳感器，傳感器是探測設(shè)備的核心部分，可將物理量信號（例如壓力、風(fēng)力、質(zhì)量、位移、應(yīng)力、速度、加速度、沖擊、震動(dòng)、溫度、聲音、照度、電磁場等）轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的易于精準(zhǔn)處理的電信號（例如電流、電壓、電感、電阻、電容等），該信號為原始電信號，并用處理器將原始電信號調(diào)制放大，使其成為一種適合的信號。本系統(tǒng)還涉及使用LED彩燈，LED是發(fā)光二極管的簡稱，它與普通二極管一樣，由一個(gè)PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦浴Ｈ艚o發(fā)光二極管加上正向電壓，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近電子與空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)光的熒光。不同的材料中能量狀態(tài)不同，并且復(fù)合時(shí)所釋放出來的能量也不盡相同，所以復(fù)合時(shí)所發(fā)出波長的長短有所區(qū)別。通常見到的發(fā)光二極管一般為紅色、綠色或者黃色。LED彩燈是在發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整材料中的能量狀態(tài)來改變其發(fā)光的顏色。LED彩燈的主要突出特點(diǎn)之一是在能耗方面，它的能耗是節(jié)能燈的四分之一，充分滿足了當(dāng)今社會(huì)綠色建筑、節(jié)能環(huán)保等理念。另一點(diǎn)，LED彩燈相比于白熾燈可進(jìn)行高速開關(guān)，無論開關(guān)多少次，LED彩燈都不會(huì)出現(xiàn)短路或者燈光漸亮的過程，會(huì)快速響應(yīng)。第三，LED彩燈是冷光源，不會(huì)產(chǎn)生太多的熱量，不會(huì)因?yàn)闊崃慷浇睦ハx，導(dǎo)致燈的表面殘留較多的污染物，保持光源干凈光潔。LED彩燈在現(xiàn)代社會(huì)用途廣泛，在醫(yī)療器械、景觀照明、汽車用燈、大屏幕顯示等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用普遍。

本系統(tǒng)采用人體移動(dòng)時(shí)腳底觸碰到地面上的傳感器，傳感器再將信號發(fā)送給電腦的方式，電腦檢測到傳感器信號后可控制對應(yīng)的LED彩燈的亮滅，來反映人體活動(dòng)情況。另一種控制方式為：電腦發(fā)送相應(yīng)的控制模式，使LED彩燈按照事先編排好的模式點(diǎn)亮，人們通過LED彩燈的變化來觸摸地面，再將觸摸信號上傳給電腦，從而實(shí)現(xiàn)互動(dòng)的效果。

技術(shù)路線或方法：人進(jìn)入此環(huán)境中腳底踩到傳感器，傳感器檢測系統(tǒng)將傳感器檢測到的位置信號發(fā)送給主控制板，主控制板再將傳感器的位置信號發(fā)給電腦，電腦得到信號經(jīng)過處理分析后，就可知道此時(shí)人所處的位置，此時(shí)可控制地面上的LED彩燈點(diǎn)亮，通過人的移動(dòng)使傳感器發(fā)生變化，從而點(diǎn)亮或關(guān)閉相應(yīng)的LED彩燈，從而實(shí)現(xiàn)房間里互動(dòng)的效果。

第一種方式是地面?zhèn)鞲衅髂K化。此種方式是本系統(tǒng)的地面?zhèn)鞲衅鞑捎媚K化拼接的方式，進(jìn)行組合式的安裝。模塊化的目的是將復(fù)雜的整個(gè)系統(tǒng)分成若干個(gè)便于實(shí)現(xiàn)、便于控制的模塊，從而進(jìn)行分別控制，每一個(gè)模塊有一個(gè)單獨(dú)的特定功能，將所有模塊組合到一起，拼裝成為一個(gè)整體，完成整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。單獨(dú)一個(gè)模塊可獨(dú)立工作，并且與其他模塊之間無相互影響，發(fā)生故障也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)。并且模塊之間連接簡單，維修簡單容易。主要目的為了現(xiàn)場施工的方便。

第一種確定的方案是觸摸鍵盤方案：每個(gè)模塊為40cm ×40cm，即0.16m2大小;模塊采用4×4+1共計(jì)17個(gè)按鍵。四周每邊各4個(gè)按鍵，中間1個(gè)按鍵，共計(jì)17個(gè)按鍵。每個(gè)模塊采用上中下三層結(jié)構(gòu)組成，頂層為觸碰傳感器層，中間層為有機(jī)玻璃或亞克力板，底層為框架安裝層。觸碰傳感器層采用硬質(zhì)PVC板制作，與框架安裝層采用自攻釘固定，示意圖如圖1所示。

第二種方案是觸摸鍵盤方案：此種方案每個(gè)模塊為40cm×40cm，即0.16m2大小;模塊采用一個(gè)整體的觸摸板。每個(gè)模塊由上中下三層結(jié)構(gòu)組成，頂層為有機(jī)玻璃或亞克力板，中間層為觸摸板，底層為框架安裝層。觸摸板采用硬質(zhì)PVC板制作，是憑借電容感應(yīng)獲取動(dòng)作情況，與框架安裝層采用自攻釘固定。觸摸板采用PVC板是因?yàn)镻VC板具有防潮、防腐、防霉、易于成形加工等優(yōu)質(zhì)特性，并且電學(xué)性能較好，顏色可以按照使用者的意愿加工生產(chǎn)，美觀大方。觸碰傳感器層示意如圖2所示。

第二種方式是控制采集系統(tǒng)采用級聯(lián)的方式。由于使用環(huán)境的不同，模塊數(shù)量較多，拼接好的模塊，整個(gè)控制架構(gòu)采用級聯(lián)的方式，可以隨著使用環(huán)境的不同來匹配相應(yīng)的級聯(lián)個(gè)數(shù)。具體級聯(lián)實(shí)施方案如下：（1）單個(gè)模塊采用觸摸板（40cm×40cm）。（2）LED指示燈采用紅綠藍(lán)三色指示燈，可單獨(dú)控制其中任意燈的亮滅。（3）1—10個(gè)模塊為第一級聯(lián)（一級級聯(lián)模塊）。（4）1—10個(gè)一級級聯(lián)模塊組成一個(gè)第二級級聯(lián)模塊（二級級聯(lián)模塊）。（5）1—10個(gè)二級級聯(lián)模塊組成一個(gè)第三級級聯(lián)模塊（三級級聯(lián)模塊）。

此種方式相關(guān)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)如下：

技術(shù)參數(shù)：此種方案連接方式采用串口連接，供電方式為220V交流電源供電，適用重量范圍在20kg～100kg，可供三人以上同時(shí)使用。系統(tǒng)設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間不低于100ms，系統(tǒng)正常工作時(shí)功率不低于20VA，電源電壓不低于直流12V。其中組合處寬度適應(yīng)范圍較廣，不影響組合處的識別。本系統(tǒng)設(shè)備最低使用壽命為3年。維修方式采用單個(gè)模塊維護(hù)，可將各個(gè)模塊分開處理，便于維修。系統(tǒng)模塊最大組合數(shù)約為100m2空間，即625個(gè)模塊組合。

3? 系統(tǒng)的成本范圍

此系統(tǒng)在投入使用時(shí)需考慮使用的范圍和安裝條件，涉及到的范圍較廣。本文討論的成本及報(bào)價(jià)表只針對電氣軟件開發(fā)部分及電氣成品報(bào)價(jià)。電氣軟件開發(fā)部分包括設(shè)計(jì)開發(fā)費(fèi)用約為21000元，考慮到針對不同環(huán)境、功能的方案設(shè)計(jì)，開發(fā)時(shí)間需要約兩個(gè)月內(nèi)完成。其中開發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品包括硬件線路板和軟件以及整體連線架構(gòu)三部分，具體內(nèi)容涵蓋硬件、軟件以及整體連接的架構(gòu)。首先硬件線路板的內(nèi)容包括一級控制板（40cm×40cm模塊控制板）1塊、指示燈板3塊、觸摸板1塊、二級控制板1塊、三級控制板1塊。其次軟件部分包括一級控制板控制軟件、二級控制板控制軟件、三級控制板控制軟件。最后是智能光控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)整體連線架構(gòu)圖設(shè)計(jì)。

4? 結(jié)? 論

隨著智能化系統(tǒng)設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展，智能化的產(chǎn)品層出不窮，智能光控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是智能化系統(tǒng)中的一個(gè)創(chuàng)新。智能化運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可在多個(gè)環(huán)境中實(shí)際應(yīng)用，從較大的舞臺燈光照明效果到KTV等場所的娛樂氣氛烘托，或者在獨(dú)立運(yùn)動(dòng)、游戲設(shè)備的應(yīng)用，都會(huì)起到錦上添花的效果。除此之外，設(shè)計(jì)人員需要針對不同的環(huán)境、場地進(jìn)行具體的分析、測量，需要考慮到使用者的需求和安裝時(shí)的條件等更多的問題，遵循以質(zhì)量為基礎(chǔ)，注重新型系統(tǒng)品質(zhì)的設(shè)計(jì)，這樣才能利用新的技術(shù)和新的工業(yè)來更好地滿足環(huán)境的需求進(jìn)行服務(wù)，使智能光控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為智能化系統(tǒng)增光添彩。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：陳德明（1981.04-），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，副主任，講師，本科，碩士研究生，研究方向：建筑智能化工程技術(shù)。