随着我国工业化水平的提高和教育事业的蓬勃发展,国内高校的教学楼建筑以及新学区的建设数量在不断增加,与此同时校内照明、空调等用电设备对电能的需求量也在急速增大,随之而来的突出问题在于因使用不当而产生的电能损失也日趋严重。在国家大力提倡节能减排的时代背景下,针对目前学校内在教室使用时所呈现出“长明灯”现象以及物业管理人士对楼栋内用电设备进行手动管控不便以及维护不利情况等问题,本课题就如何对教室内照明和空调等用电设备实现人工与自动相结合的系统化控制与管理进行了研究,并提出一套以STM32F1系列单片机为核心控制器、采用高精度的专业计量元器件采集用电设备工作状态以及使用性能优越的传感器监测环境状态参数变化情况的终端设备,然后把楼宇内所有这些终端设备通过RS485有线通信或射频无线通信方式进行组网,再经本地服务器或智能数据终端等网关设备接入“云端”,实现对若干栋楼宇乃至整个学区教室内照明、空调等用电设备进行远程化、集中化、系统化和智能化监管的详尽设计方案,这一方案在降低成本和节能增效上的优势尤为突出。本课题在设计时采用主节点和从节点相互配合进行组网的方式,通过主节点与多个从节点之间的双向通信以实现对照明与空调设备进行实时监控的目的。在阐述时以设计过程为主线,分别从硬件电路设计、软件程序设计两方面描述管理系统内各个模块的设计过程,即主要从硬件电路的构建设计到实现所需设计目标和功能的编写软件程序代码与仿真调试。在硬件方面,这个系统内每个模块的控制器都是以STM32F1系列单片机为基础,针对各自设定的应用方式,分别实现了电能参数计量、有线通信、无线数据传输、近距离红外控制、环境状态参数变化情况监测以及恶性负载判断等功能,将这些模块协同在一起可以轻松配合远程服务端对本地照明和空调设备进行无人值守式的实时监管。文中详细地描述了控制电路的设计过程,包括照明与空调控制电路、采样计量电路、RS485有线通信电路、无线数据传输电路以及环境数据监测电路等。而有关软件方面,设计上主要侧重电能计量、有线通信、无线数据传输、灯光控制、定时控制及恶性负载判断等程序设计,在硬件电路设计上对工频环境中会存在的电磁兼容等问题重新选定电能采集设计方案以及优化处理相关设计电路的同时,软件设计中也为配合全相位数据处理、三角自卷积窗等方式在专业计量芯片的应用调整了电能计量算法,用以提升所设计的电子式电能计量产品的高精度、高稳定以及较强的抗干扰力和对复杂工频环境下适应性的能力。依托性能稳定可靠的模块化产品和时下蓬勃发展的物联网（IOT）技术,在云服务器上以“数据库+网页端”的方式构建远程监测系统,使得这一针对照明和空调设备的节能用电系统得以具有扩展性强、灵活性高、远程互通和监管、个性化情景模式应用、多元化网络架构和高效化数据吞吐等优势,可以满足依据课表安排教室照明和空调设备进行灵活而又集中管理与控制的要求,同时也可以根据特殊环境或校方提出的特殊要求提供个性化情景模式定制乃至复用,这都在极大程度上实现节能增效的目的,更具有了非常高的市场应用推广价值。