基于場所人數(shù)檢測的照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：利用三星公司ARM9內(nèi)核S3C2440芯片為控制器，實(shí)現(xiàn)了一種智能節(jié)能技術(shù)，完成了在不采用傳感器條件下的公共場所人數(shù)的智能檢測，并根據(jù)得到的人數(shù)實(shí)現(xiàn)公共場所照明燈開關(guān)的智能控制，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約電能的目的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算，預(yù)計(jì)可節(jié)電35％左右。系統(tǒng)充分利用了ARM9強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和Windows CE 5．0良好的實(shí)時性。整個系統(tǒng)具有性價比高、可維護(hù)性強(qiáng)、工作穩(wěn)定的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：ARM9；S3C2440；智能檢測；節(jié)能

引言
目前許多公共場所的照明用電處于粗放式的管理狀態(tài)，這種管理存在著較大的缺陷，從而造成電能的大量浪費(fèi)。這種現(xiàn)象與國家創(chuàng)建節(jié)約型社會的號召相違背，所以迫切需要合適的控制系統(tǒng)對這些公共場所進(jìn)行管理?，F(xiàn)在普遍采用的節(jié)能系統(tǒng)有松下智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)和美國仁斯利爾大學(xué)開發(fā)的節(jié)能控制系統(tǒng)。前者采用熱線傳感器和計(jì)算機(jī)控制，后者采用日光轉(zhuǎn)換器控制。這些設(shè)備不僅操作復(fù)雜，而且增加整個系統(tǒng)的成本。針對以上問題設(shè)計(jì)了一種新型的公共場所的節(jié)能控制系統(tǒng)，采用基于ARM9內(nèi)核的S3C2440芯片和USB攝像頭，在Windows CE操作系統(tǒng)下進(jìn)行程序開發(fā)，使整個系統(tǒng)除具有一般的控制照明燈開關(guān)的功能之外，還能較準(zhǔn)確地檢測公共場所人的數(shù)目，具有成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要算法
1．1 設(shè)計(jì)思路及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要是針對目前教室等公共場所的節(jié)能需求研究開發(fā)的，依據(jù)動態(tài)濾波、顏色匹配和歸一化等相關(guān)圖像視頻處理技術(shù)以及基于ARM9微處理器的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。系統(tǒng)工作流程如下：
第一步，初始化系統(tǒng)，即進(jìn)行一系列的人機(jī)交互工作，獲取公共場所無人時的圖像并采取一定的圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行處理。
第二步，當(dāng)公共場所的照明燈被打開，此時整個系統(tǒng)就進(jìn)入工作狀態(tài)。系統(tǒng)獲取教室的實(shí)時圖像并進(jìn)行一定的處理，然后采取一定的算法將圖像與模板進(jìn)行圖形計(jì)算從而得到人。由于初始化時依據(jù)邊緣檢測的方法將整個圖像進(jìn)行了分割，那么也就可以大致得出公共場所各個區(qū)域人的密度。
第三步，系統(tǒng)依據(jù)所得出的人的數(shù)目從GPIO接口傳出開關(guān)燈的脈沖信號，信號經(jīng)放大后控制照明燈開關(guān)。
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時，通過設(shè)定系統(tǒng)工作的時鐘頻率使整個系統(tǒng)定時獲取公共場所的實(shí)時圖像進(jìn)行開關(guān)燈操作。系統(tǒng)工作框圖如圖1所示。

基于模塊化的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)系統(tǒng)工作流程可將系統(tǒng)分為以下4個部分：模板圖像的制作、公共場所實(shí)時圖像的采集、圖形計(jì)算和智能開關(guān)控制。這4個部分既保持相互獨(dú)立又通過一定的方式連接起來，這不僅使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性得到提高，也使整個系統(tǒng)具有層次性和擴(kuò)展性。