科技馆投影仪控制系统开发及应用

王琪

摘要：伴随投影仪技术的开发与广泛应用，其体积也随着尖端科技的发展日益小巧，性能也愈发完善。而科技馆中的投影仪，其运行状态都是长时间持续的，使得投影仪的老化速度大大加快了，且维护成本也随之增多。对此，需要研发新型的投影仪控制系统应用于科技馆中。

关键词：投影仪；ZigBee技术；开发应用分析；经济效益

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0011-01

1 引言

本文以ZigBee技术为基础开发的无线传感器的投影仪及其wireless network控制系统，此系统可以自动感应科技馆里的展览位置上的游客的停留状态，是在逐渐靠近还是离开，都能进行准确感应，接着系统就会自行将投影仪的开关根据游客停留状态进行控制。利用wireless network控制形式，除了可自如控制投影仪运行状态，其效率也得到了显著提高，慢慢的就可以实现远程操控模式，进而实现无人操控模式，透过这样的自动化与智能化的控制系统减少投影仪在运行方面的投入成本。

2 科技馆投影仪控制系统开发的前提背景

国内很多科技馆的投影仪一般都是固定吊装于馆内展位的天花板上方，使用遥控器对开关与切换功能进行控制，如果稍微不慎遗失遥控器或者遥控系统故障，此时，便会给科技馆的运行带来巨大的不便与尴尬。并且，科技馆经常在馆内参观人员数量极少的情况下，也会让投影仪持续运行，皆因投影仪的控制并未达到理想中的人性化与自动化，并不能随馆内参观人员多少而进行自如的控制。长此以往，投影仪机器必定也随着运用时长越久而老化加速，特别是投影仪灯泡，其老化速度更惊人，进而不得已下就需要进行更换，增加维修投入成本[1]。在此背景下，科技馆投影仪自动化控制系统的开发与应用就显得较为迫切，急需研发一种基于ZigBee 技术的投影仪自动化控制系统，透过此种wireless network控制系统，可以对参观人员的去留状态进行准确自动感应，进而自动将投影仪的开关或切换进行控制，在此设计研发方案下的科技馆投影仪，远程控制与无人值守的工作状态再也不是梦。科技馆是一个向广大人民群众展览各种科学展品的地方，拥有很多先进的科学网络技术，基于各种网络标准的局域网、万维网，并拥有自己的数据库和相应的无线网络管理系统，诸多网络平台有助于投影仪的无线网络控制系统的设计。

3 科技馆投影仪控制系统设计与开发分析

3.1 根据ZigBee的局域网协议，创建出短距离、低功耗无线通信网络平台

目前基于各种网络平台的无线通信设备琳琅满目，从最开始的红外线传输，到后来的蓝牙传输，WI-FI传输，多种多样，其中蓝牙传输技术已经发展到了5.0LE版本。蓝牙5.0LE版本可以与ZigBee通信技术相媲美，但是蓝牙5.0LE技术刚刚提出，其匹配的设备与成熟度还远远不能与ZigBee通信技术相比。根据诸多网络通信技术的硬件平台进行选择，选取最经济与实用性最强的、兼容性也最好的平台进行研究与开发，节省大量资金与时间。组成无线网络传感器节点的设备模块有：无线通信、处理器、传感器模块。传感器是负责对象之间信息的传输收集与数据的转换。处理器控制整个节点的操作，储存和对收集的信息进行分析。无线通信主要复杂各个节点之间的数据收发，交互、控制信息。此三个模块是能源消耗的主要途径，处理器与传感器在接收到数据时便会产生能耗否则便进入休眠状态，无线通信模块主要是由发射器发出数据、接收器接收数据、控制器控制接收或者发出，不工作时默认是接收状态。模块在进入休眠状态时能耗只有传感器的接收在工作。

ZigBee技术按照节点可以划分为协调器节点、路由器、终端。此次项目的试验期，需要确定项目场地的实际要求，确定各个节点所应该处在的位置，运用ZigBee的各个节点作用，画出详细的节点分布图。

3.2 创建ZigBee无线网络协调器平台

创建ZigBee无线网络平台，要提前进行预备的硬件与软件，其中硬件需要一台拥有USB接口并处理器在奔腾II以上的计算机，一套完善的ZigBee开发系统，还有一部分用来测试的电子工具。比如多用表、电子测量仪等。软件部分我们选择的是瑞典IAR Systems公司的一个集成开发平台软件IAR Embedded Workbench为此次项目进行软件开发应用。它拥有多个微处理器开发环境，并支持多种内核芯片。

IAR Embedded Workbench 包含全软件的内核以及外部设备的所有软件的运行平台，包括C/C++运行库、以及各种开发代码编辑器、调试器、高级语言调试器、硬件仿真建模工具，只需要使用这一种开发平台便可以模拟出整个通信控制环境诸多微处理单元之间的开发工作[2]。

利用IAR Embedded Workbench开发平台进行每个硬件和软件的编译开发与设备布局，并进行通信模拟测试，测试成功，便对项目场地进行现场施工，最终完成了基于ZigBee技术的无线通信，实现了无线通信网络系统的架构，并满足了科技馆对智能控制系统的强烈需求，使得科技馆投影仪实现了智能自动化运行能力。

4 利用ZigBee技术架构的无线网络智能控制系统所带来的现实利益

惠州市科技馆拥有高达50多台的投影仪设备，在对控制系统进行无线智能控制后，每年约节省直接耗材所带来的费用30万元以上，并且由于投影仪无需要连续不间断的工作，减少了投影仪自身的运行时间与运行带来的磨损，进而提高了其使用寿命与保养维护成本[3]。通过对日常维护的实际工作中，发现每个投影仪灯泡比ZigBee无线网络传感器安装使用前能够运行增多4000小时的使用寿命，如此可以算出每台设备每年便可节省3个灯泡的费用，按照每个灯泡的市场价格约为2000元，那么每個灯泡每年便可节省6000元，按照50台设备，那么一年便是30万元左右。而且ZigBee无线网络传感器的安装无需对投影仪的结构进行改动，在长时间的使用过程中，发现ZigBee无线网络传感器本身的稳定性很高，故障率很低，且传感器自身的能耗也微乎其微，所带来的便捷与效益是十分显而易见的。

5 结语

综上所述，科技馆投影仪控制系统急需得到创新开发与应用，而以ZigBee技术为基础开发的投影仪自动化控制系统，以具体实践证实了ZigBee无线传感器网络控制系统的应用，可以让科技馆投影仪对人体进行感应，准确识别参观者的去留状态，进而对投影仪的开关与切换进行自动化控制，并且此系统还为绿色生态贡献一分力量，可以有效的节约电能以及将投影仪灯泡的老化速度大大减慢，延长它的使用寿命与节省投影仪维修成本。由此可见，此自动化系统的开发与应用对于科技馆的整体效益都是显著的。

参考文献

[1]张军，李辉.投影仪一屏幕系统光场亮度分布的数学模型[J].计算机应用，2013，33（9）：2580-2583.

[2]张军，王邦平，李晓峰，等.针对多投影仪显示墙画面校正的图像对准技术[J].中国图象图形学报A，2011，16（2）：293-299.

[3]Intersil推出LED Pico投影仪系统解决方案[J].电子质量，2012，（5）：55-55.