基本信息
- 項目名稱：
- 基于圖像識別的教室節(jié)能系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 現(xiàn)今高校教室電量浪費嚴重，本作品實現(xiàn)對高校教室日光燈的分區(qū)、分時及分光照條件的智能控制以減少電量浪費。本作品基于ARM9芯片，嵌入Linux系統(tǒng)，并移植OpenCV開源計算機視覺庫，實現(xiàn)對教室內(nèi)人體目標的識別，確定其位置。通過ZiGbee將數(shù)據(jù)傳輸給終端的下位機控制模塊，在非上課時間且光照條件不滿足時，下位機控制部分根據(jù)接收到的信息控制日光燈的亮滅。在意外情況下，下位機控制部分可以由人工控制。
- 詳細介紹：
- 本裝置在物理組成上包括四部分，主控處理模塊、信息采集模塊、鍵盤輸入模塊、模式選擇模塊。首先我們對此裝置進行數(shù)據(jù)信息的初始化，根據(jù)此裝置所應(yīng)用的場所的實際情況將其分成四個控制區(qū)域（A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)）。然后應(yīng)由用戶（老師或管理員）通過模式選擇器自行選擇人工開燈和自動開燈兩種模式中的一種。 在人工控制模式下，由用戶利用鍵盤輸入器自行控制燈具的亮滅狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)定人為模式會持續(xù)一段合理時間（此時間數(shù)據(jù)由用戶自行輸入，例如大學(xué)上課時間一般應(yīng)啟用人工開燈模式，此數(shù)據(jù)設(shè)為110分鐘較為合理）。在自動控制模式下，我們先根據(jù)光照傳感器采集的信息來判定當前光照情況，如果此照度已經(jīng)達到國家標準，我們不支持燈具開啟；若未達到國家標準，我們便采用攝像頭對教室內(nèi)的信息進行圖像采集。然后我們使用ARM9芯片S3C2440,應(yīng)用基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的OpenCV開源計算機視覺庫對采集到的圖像進行人體目標識別，當系統(tǒng)顯示發(fā)現(xiàn)人體目標時，將通過Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)控制繼電器自動開啟A區(qū)的燈具，然后系統(tǒng)將每隔一段時間對室內(nèi)信息進行采集分析，返回目標個數(shù)及其所在位置，直到系統(tǒng)檢測到A區(qū)目標個數(shù)達到設(shè)定值（實際容納人數(shù)與控制容納人數(shù)的比為（1.2:1））時我們將開啟B區(qū)，以同樣過程依次開啟C區(qū)和D區(qū)，在此過程中如果檢測到某區(qū)域的目標個數(shù)為零，將自動關(guān)閉此區(qū)域燈具，做到燈因人而開，最終達到節(jié)能的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本作品在不改變教室內(nèi)燈具類型的情況下，利用圖像識別技術(shù)根據(jù)室內(nèi)照度、人數(shù)和位置及時高效的實現(xiàn)分區(qū)控制。先進性在于采用圖像識別技術(shù)，其效果與紅外節(jié)能產(chǎn)品比不受室內(nèi)溫度的影響，更準確；優(yōu)先考慮室內(nèi)光照對燈具開閉的影響，與目前同類產(chǎn)品對光照處理的技術(shù)比，其測試范圍縮小可以更精確的對每個小燈區(qū)進行節(jié)能控制，且在光線弱但無人時，依然處于關(guān)閉狀態(tài)；本裝置可以根據(jù)用戶需要進行人工和自動雙重控制。 參考
科學(xué)性、先進性
- 本作品在不改變教室內(nèi)燈具類型的情況下，利用圖像識別技術(shù)根據(jù)室內(nèi)照度、人數(shù)和位置及時高效的實現(xiàn)分區(qū)控制。采用圖像識別技術(shù)，與紅外節(jié)能產(chǎn)品比受外界干擾小，更準確；優(yōu)先考慮室內(nèi)光照對燈具開閉的影響，與目前同類產(chǎn)品對光照處理的技術(shù)比，其測試范圍縮小可以更精確的對每個小燈區(qū)進行節(jié)能控制，且在光線弱但無人時，依然處于關(guān)閉狀態(tài)；本裝置可以根據(jù)用戶需要進行人工和自動雙重控制。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段已完成。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物，圖紙，照片，現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- ●使用說明及技術(shù)特點：首先由用戶確定裝置開啟的模式：自動和人為模式。自動模式時裝置根據(jù)室內(nèi)光照、人數(shù)和位置及時有效地控制室內(nèi)燈區(qū)狀態(tài)；人工模式時由用戶自行控制。 ●適應(yīng)范圍及推廣前景：此裝置可推廣到其它需用圖像識別技術(shù)進行節(jié)能的場所，作為大型裝置的一個小部件使用。 ●市場分析和經(jīng)濟效益：一個月的實驗數(shù)據(jù)顯示，一間6×10的教室平均每天節(jié)約2度電，一年（300天）折合人民幣20386.
同類課題研究水平概述
- 針對高校教室照明出現(xiàn)的人少燈多、人走燈亮造成的電能大量浪費的現(xiàn)象，目前的解決方法主要有2種： （Ⅰ）利用遠紅外智能控制開關(guān)技術(shù)制作的節(jié)能產(chǎn)品。將人體的溫度作為檢測目標，當人體在其探測區(qū)域時，紅外傳感器檢測到人體存在，從而實施對控制電路的驅(qū)動，實現(xiàn)對控制對象的具體控制。做到有人燈亮，無人燈滅。 （Ⅱ）將遠紅外智能控制開關(guān)和光敏傳感器結(jié)合制作的節(jié)能產(chǎn)品。在檢測人體的同時，考慮光照因素。當光照合適的時候，不開啟紅外檢測；當光照不合適時，依據(jù)紅外傳感器感知人體，控制驅(qū)動電路。做到在需要時開啟日光燈，達到節(jié)能的目的。 以上兩種產(chǎn)品都能做到無人燈滅，且第二種產(chǎn)品比第一種更進一步在光照不滿足的情況下才開啟日光燈。但由于紅外技術(shù)無法實現(xiàn)準確定位及確定室內(nèi)人員個數(shù)，不能實現(xiàn)分區(qū)域控制，沒有真正解決人少燈多的問題。 針對上述兩種技術(shù)的缺陷，為了實現(xiàn)分區(qū)域控制，實現(xiàn)人少燈少、人走燈滅，做到合理開啟日光燈的目的。我們確定一套方案，利用圖像識別技術(shù)根據(jù)教室內(nèi)人數(shù)和位置對亮燈的區(qū)域及時做出調(diào)整，同時配備可以支持人工控制的按鍵裝置，達到了在相當大的程度上節(jié)省電能的實際效果。
