基于場所人數(shù)檢測的照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計
摘要:利用三星公司ARM9內(nèi)核S3C2440芯片為控制器,實現(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)實現(xiàn)公共場所照明燈開關(guān)的智能控制,實現(xiàn)了節(jié)約電能的目的。經(jīng)實驗計算,預(yù)計可節(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。
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。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。
1 系統(tǒng)設(shè)計及主要算法
1.1 設(shè)計思路及系統(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、公共場所實時圖像的采集、圖形計算和智能開關(guān)控制。這4個部分既保持相互獨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。
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