CN103268101A - 一种基于视频的居家节能控制装置及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频的居家节能控制装置及其实现方法，装置包括分别连接光敏传感器、被动式热释电红外探测器、摄像头、温度传感器、蜂鸣器、第一至第二电子开关、第一至第二按键的图像监测控制单元，所述图像监测控制单元嵌入有基于视频的数人程序模块和人体行为分析程序模块及烟火检测程序模块。对卧室中的电热毯、电风扇、夜视灯基于视频控制，实现冬天开启的电热毯，睡下立即或延时切断，夏天开启的电风扇，睡前按正常风量运转，入睡后根据环境温度调节风速，夜间的夜视灯的根据行为开启，睡下并静止时关闭夜视灯和摄像头，减小了夜视灯和摄像头的红外光对睡眠中人的健康的影响，并有火情报警。该装置更实用于一个人睡的卧室。
Description
技术领域
本发明涉及居家用电设备的节能与安全技术领域，更具体地讲，涉及一种基于视频的居家节能控制装置及其实现方法。
背景技术
目前，电风扇、电热毯、夜视灯等居家小型用电设备常被普通家庭的卧室所使用，其中电热毯、夜视灯且被老人、小孩、病人的卧室广泛采用，为了安全、节能、健康、方便考虑，人们在上床趟下睡觉时，冬天需将开启的电热毯关闭或延时关闭，夏天需将开启的电风扇关闭或延时关闭或调为微风或自然风或睡眠档，夜间还需开启照明使用的夜视灯，但上床睡觉后存在人们常常忘记对电风扇、电热毯进行相关操作或要么上床后操作不方便的缺陷，而开启的夜视灯也存在着当人们处于睡眠中还亮着的缺陷。
众所周知，夜里在卧室里开启的夜视灯(小夜灯)，虽然对人们夜间上厕所、看护等行为提供了方便，但亮着的灯对睡眠中的人们存在不利于健康的缺陷，尤其对老人、小孩、病人身体健康伤害更大。在通电的电热毯上睡觉会有感应电压作用于人体，这个电流虽微小，但对年老体弱者或心脏病患者有潜在危险，中风病人，特别是高龄老人，由于他们的皮肤对冷热感觉比较迟钝，电热毯过热，容易对身体造成危害；一般正常使用电热毯是:冬天人们在睡前将电热毯通电加热，入睡时关掉电源；但由于人们时常上床后总忘记关掉电热毯电源，尤其是老人由于记性差，更容易上床后忘记关掉电热毯电源，而通宵使用，不节能，且质量差的电热毯还容易引起火灾。夏天睡觉时将电风扇置于较大的连续风档（正常的连续风档）下，凉快，人们很容易入睡，但因为人在入睡后肌肉松弛、毛细血管扩大，所以当人们入睡后如果不关闭电风扇，或不调至到微风或自然风档（吹吹停停），人很容易受凉感冒，轻者会感觉头痛、头昏、腿酸手软、全身不适，严重者还可能诱发其他疾病，尤其老年人和儿童更应注意。但当人们入睡后根本无法自主地将电风扇关闭或切换到微风或自然风档（吹吹停停），现在，虽然可用定时方式将电风扇关闭或切换到微风或自然风档（吹吹停停），可不知道床上面的人什么时候能够入睡，所以存在不能实时切换的缺陷。如果睡觉时，将电风扇直接调至微风或自然风档（吹吹停停），由于炎热，人们又很难以入睡。
同时，本领域人员众知，广泛应用于人体检测的被动式热释电红外探测器，由热释电红外线传感器、菲涅耳透镜及电子电路组成的一种光电检测装置，根据外界红外能量的变化来判断在其探测区域内是否有人在移动，当检测到有人移动时才有输出，当进入到检测区域内的人静止时，热释电红外线传感器的两个受光电极同时受到红外线照射，输出电压相互抵消而无输出。所以现有技术中，被动式热释电红外探测器存在对静止的人不能检测的缺陷，以及被动式热释电红外探测器还存在受热源干扰的缺陷，即当探测区域内的环境温度有较大的变化时，被动式热释电红外探测器有输出，也就是会造成误报，而被动式热释电红外探测器存在的不能检测静止的人和受热源干扰的缺陷，正是本发明应用的特点。
摄像头是用于监控人体运用行为的常用手段，黑夜中监控人体运用行为常采用红外摄像头。所以睡眠中红外摄像头对着人体总开着既不节能，长时间使用对人体健康不利。
众知，有些人上床睡觉时，总要在入睡前在床上抽上几支香烟，且烟头有时乱扔，这一习惯虽然不好，但有的人始终改不掉这坏毛病，而床上用品大多为易燃物品，一旦入睡后产生火灾，不仅损失财产，更重要的是威胁到生命安全。
发明内容
发明目的：为了解决上述的技术问题，提出一种视频的居家节能控制装置及其实现方法，通过被动式热释电红外探测器和摄像头交替扫描/休眠，实现当床上的人处于睡眠且不动时关闭摄像头，从而减少红外摄像头的红外光对睡眠中人体的影响；实现当被动式热释电红外探测器的有输出时打开红外摄像头，响应摄像头的图像信息，对图像信息进行火情、人体状态及行为分析，并结合电子开关、光敏传感器、温度传感器状态，完成相应控制，当监测到火情时通过蜂鸣器发出提示音报警，当检测到床上的人处于睡下并静止不动时，关闭或延时关闭开启的电热毯，或调节开启的电风扇的风速；夜间，根据人体状态或/和手势来开启/关闭夜视灯，或根据床上睡下的人多少来关闭开启的夜视灯。从而实现卧室中电热毯、电风扇、夜视灯等用电设备的安全、节能、健康、方便地使用，且还实现了火情检测报警提示。
技术方案：一种基于视频的居家节能控制装置，包括分别连接光敏传感器、被动式热释电红外探测器、摄像头、温度传感器、蜂鸣器、第一电子开关和第二电子开关、第一按键和第二按键的图像监测控制单元，所述第一电子开关和第二电子开关的开关输出端按序连接有第一插座和第二插座，所述第一电子开关和第二电子开关的开关输入端与外部交流电相连接，所述的图像监测控制单元嵌入有基于视频的数人程序模块和基于视频的人体行为分析程序模块及基于视频的烟火检测程序模块，所述的摄像头和被动式热释电红外探测器采用吸顶式或挂壁式安装，被动式热释电红外探测器的探测区域被摄像头的探测区域所包含，且被动式热释电红外探测器的探测区域为卧室中的床面及床周边，摄像头所探测区域为其对卧室所能探测的范围，所述的摄像头为红外线摄像头，所述第一按键和第二按键安装在被动式热释电红外探测器的探测区域内，使人体操作第一或第二按键时被动式热释电红外探测器有输出。
所述图像监测控制单元用于对光敏传感器、被动式热释电红外探测器、摄像头、温度传感器、第一按键和第二按键的检测和分析，实现被动式热释电红外探测器与摄像头切换控制，以及第一电子开关和第二电子开关的开关接通与切断控制，蜂鸣器发出报警声等控制，图像监测控制单元以ARM9为核心，与所接入的外部电路相适应的接口电路等构成，ARM9嵌入有基于视频的数人程序模块、基于视频的人体行为分析程序模块和基于视频的烟火检测程序模块。所述基于视频的烟火检测程序模块用于通过对视频图像分析，确定视域内（摄像头的探测区内）是否存在火情，若有火情，通过蜂鸣器发出报警声，否则进行人体行为检测。所述基于视频的数人程序模块用于通过对视频图像分析，统计床上范围内的人体头部个数作为人体计数，并完成相应控制。所述基于视频的人体行为分析程序模块用于通过对视频图像分析，对摄像头的探测区内是否有人、有人时是否有人手臂向上举起并不做左右移动动作、是否有人手臂向上举起而做左右移动动作、以及床上是否有人坐起和人睡下是否静止或移动等行为检测，并根据不同行为完成相应控制。
所述光敏传感器用于卧室内的光强度测量，其输出送图像监测控制单元处理。
所述被动式热释电红外探测器用于采集卧室中床上面及床周边人体移动和热源检测，其输出送图像监测控制单元处理。
所述摄像头用于其所探测区域内的图像采集，传送至图像监测控制单元处理。
所述温度传感器用于卧室内环境温度测量，其输出送图像监测控制单元处理。
所述蜂鸣器为扬声器，用于有火情时报警，提示用户，与图像监测控制单元的输出端相连接。
所述第一至第二电子开关依次用于具体控制外部交流电与第一至第二插座接通与切断，第一电子开关采用电磁继电器，第二电子开关采用固态继电器。
所述第一和第二按键用于通过按键控制第二电子开关的开关接通和关闭，第一和第二按键均为触摸按键。
所述第一插座用于夜视灯的电源插头的插入。
所述第二插座用于电热毯和电风扇的电源插头的插入。
一种基于视频的居家节能控制装置的实现方法，包括如下步骤：
1）设定被动式热释电红外探测器和摄像头交替扫描/休眠，图像监测控制单元在响应被动式热释电红外探测器的传输信号期间，关闭摄像头，图像监测控制单元在打开摄像头响应图像信息期间，停止响应被动式热释电红外探测器的传输信号，
①当图像监测控制单元在响应被动式热释电红外探测器的传输信号期间，等待检测到被动式热释电红外探测器有输出时打开摄像头，切换到响应摄像头的图像信息，并停止响应被动式热释电红外探测器的传输信号，
②当图像监测控制单元在响应摄像头的图像信息期间，等待检测到床上的人睡下并静止或床上无人、摄像头的探测区域无火情、及床以外的摄像头探测区域无人时，关闭摄像头，切换到被动式热释电红外探测器的传输信号响应；
2）设定在冬季和夏季时第一按键和第二按键具有开启和关闭第二电子开关功能，按住第一按键或第二按键保持大于等于规定时间时，开启第二电子开关，按住第一按键和第二按键中任意一键小于规定时间时，关闭第二电子开关，在春季和秋季时禁止第一按键和第二按键开启第二电子开关，
①当为冬季时，设定开启的第二电子开关的开关保持直通方式输出，
②当为夏季时，设定开启的第二电子开关的开关以PWM方式输出，且PWM占空比设为1；
3）当第二电子开关的开关以PWM方式输出，设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，进入第二电子开关睡眠的PWM占空比调节，通过温度传感器检测环境温度与温度预设值进行相减比较，当差值小于0时，PWM的占空比为0，否则，根据差值设定相应的占空比输出PWM，占空比与差值成正比，差值越大，占空比越大，
①当是第一按键开启的第二电子开关，在睡眠过程中，设定检测到床上的人移动时，使PWM输出的占空比比当前睡眠时的占空比增大百分之十，待检测到床上的人睡下并静止时，PWM输出占空比恢复为睡眠时的占空比，
②当是第二按键开启的第二电子开关，在就寝过程中，设定检测到床上的人移动时，PWM输出的占空比保持不变，即不进行增大调节，
③在睡眠过程中，当床上无人时，输出关闭信号至第二电子开关，关闭第二电子开关；
4）当第二电子开关的开关以保持直通方式输出，设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，进入第二电子开关关闭与延时关闭认别，当是第一按键开启的第二电子开关，延时设定时间后关闭第二电子开关，当是第二按键开启的第二电子开关，即刻关闭第二电子开关；
5）设定当光敏传感器的输出大于等于设置阀值时，保持关闭或关闭开启的第一电子开关，否则，允许开启第一电子开关，在摄像头的探测区域内检测到有火情，或床上有人坐起或手臂向上举起并不做左右移动，或除床以外的摄像头探测区域有人，四者满足之一时，开启第一电子开关；
6) 设定当第一电子开关从关闭切换到开启的初始时刻，对床上的人数进行统计并存入人数统计单元，在关闭开启的第一电子开关时进行人数统计单元清零；
7) 当第一电子开关处在开启状态，且光敏传感器的输出小于设置阀值时，设定在摄像头的探测区域内检测到有人手臂向上举起并做左右移动或床上睡下的人数大于等于人数统计单元存储的人数后，等待检测到床上的人睡下并静止或无人、摄像头的探测区域内无火情、床以外的摄像头探测区域无人时，关闭第一电子开关；
8) 设定在响应摄像头传送的图像信息期间，检测到有火情时，输出报警音至蜂鸣器，关闭第二电子开关，其报警音直至无火情时清除。
以上步骤2)中所述的规定时间设定为3秒。
以上步骤4)中所述的设定时间为30分钟。
以上步骤5）、7)所述的设置阀值是指存储在图像监测控制单元中当室内的照度刚好达到夜间方便使用时采集的光敏传感器的输出值。
以上所述的关闭第二电子开关，通过操作第一按键或第二按键才能再次开启关闭的第二电子开关。
以上步骤3)中所述的温度预设值设定为22℃，当检测到环境温度小于22℃时PWM输出的占空比为0，当检测到环境温度大于等于22℃时，根据环境温度与温度预设值相减的差值调节PWM占空比，当差值大于等于10时，保持PWM占空比为1不变，当差值大于等于8、小于10时，PWM占空比设为百分之九十，当差值大于等于6、小于8时，PWM占空比设为百分之八十，当差值大于等于5、小于6时，PWM占空比设为百分之七十，当差值大于等于4、小于5时，PWM占空比设为百分之六十，当差值大于等于4、小于5时，PWM占空比设为百分之五十，当差值大于等于3、小于4时，PWM占空比设为百分之四十，当差值大于等于2、小于3时，PWM占空比设为百分之三十，当差值大于等于1、小于2时，PWM占空比设为百分之二十，当差值大于等于0、小于1时，PWM占空比设为百分之十。
以上步骤3)中所述的PWM输出的占空比比当前睡眠时的占空比增大百分之十，是针对比差值小于10时，根据当前对比差值产生的PWM占空比的基础上增加百分之十，待检测到床上的人睡下并静止时，从PWM占空比中减去增加的百分之十。
以上步骤3)、4)中所述的设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，其等待首次检测到是指的第一时间里检测到的。
以上所述的床上的人睡下并静止是指床上所有的人都躺下并静止。
以上所述的床上睡下的人数是指对床上所有躺下的人计数。
以上所述的对床上的人数进行统计并存入人数统计单元，是指对床上躺下及坐起的人进行统计，其和存入人数统计单元。
以上所述的检测到床上的人移动，是指用摄像头的传递图像信息来判别床上的人移动。
以上所述的冬季是指通过温度传感器检测的环境温度小于10℃时，夏季是指通过温度传感器检测的环境温度大于21℃时，春季和秋季是指通过温度传感器检测的环境温度大于等于10℃，并小于等于21℃时。
有益效果：本发明从健康和舒适、安全、节能、使用方便出发对卧室中的电热毯、电风扇、夜视灯实现了基于视频的集中控制，实现了冬天开启的电热毯，当用户上床睡下并静止时立即或延时切断，实现了夏天开启的电风扇，当用户上床睡下静止前按选择的正常风量运转，使用户很容易入睡，当睡下静止时根据环境温度调节风速，使用户睡得舒适，夜间，实现了当卧室中存在开启夜视灯的行为时才开启夜视灯，当卧室中无他人、无火情，床上的用户睡下并静止时关闭开启的夜视灯和摄像头，减小了夜视灯和摄像头的红外光对睡眠中人的健康的影响，同时实现了当有火情，通过蜂鸣器报警。该装置更适用一个人睡的卧室，尤其适用于老人、小孩、病人的房间。
附图说明
图1为本发明实施例的原理框图；
图2为本发明实施例的基于视频的居家节能控制装置的摄像头的探测区域与被动式热释电红外探测器的探测区域包含关系图；
图3为本发明实施例的基于视频的居家节能控制装置的被动式热释电红外探测器和摄像头交替扫描/休眠的流程框图；
图4为本发明实施例的基于视频的居家节能控制装置的第一按键和第二按键开/关第二电子开关的控制流程框图；
图中：1．图像监测控制单元，2．光敏传感器，3．被动式热释电红外探测器，4．摄像头，5．温度传感器，6．蜂鸣器，7、8．第一至第二电子开关，9、10．第一至第二插座，11、12．第一至第二按键。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1、图2所示，一种基于视频的居家节能控制装置，包括分别连接光敏传感器2、被动式热释电红外探测器3、摄像头4、温度传感器5、蜂鸣器6、第一电子开关7、第二电子开关8、第一按键11、第二按键12的图像监测控制单元1，第一电子开关7的开关输出端连接第一插座9，第二电子开关8的开关输出端连接第二插座10，第一电子开关7和第二电子开关8的开关输入端与外部交流电相连接，图像监测控制单元1嵌入有基于视频的数人程序模块和基于视频的人体行为分析程序模块及基于视频的烟火检测程序模块，摄像头4和被动式热释电红外探测器3采用吸顶式或挂壁式安装，被动式热释电红外探测器3的探测区域被摄像头4的探测区域所包含，且被动式热释电红外探测器3的探测区域为卧室中的床面及床周边，摄像头4的探测区域为其对卧室所能探测的范围，摄像头4为红外线摄像头，第一按键11和第二按键12安装在被动式热释电红外探测器3的探测区域内，使人体操作第一按键11或第二按键12时被动式热释电红外探测器3有输出。
图像监测控制单元1用于对光敏传感器2、被动式热释电红外探测器3、摄像头4、温度传感器5、第一按键11和第二按键12的检测和分析，实现被动式热释电红外探测器3与摄像头4切换，以及第一电子开关7和第二电子开关8的开关接通与切断，蜂鸣器6发出报警声等控制，图像监测控制单元1以ARM9为核心，与所接入的外部电路相适应的接口电路等构成，ARM9嵌入有按键认识程序模块、电子开关控制程序模块、光敏传感器输入处理程序模块、被动式热释电红外探测器输入处理程序模块、基于视频的数人程序模块、基于视频的人体行为分析程序模块和基于视频的烟火检测程序模块。基于视频的烟火检测程序模块用于通过对视频图像分析，确定视域内（摄像头的探测区内）是否存在火情，若有火情，通过蜂鸣器6发出报警声，否则进行人体行为检测。基于视频的数人程序模块用于通过对视频图像分析，统计床上范围内的人体头部个数作为人体计数，并完成相应控制。基于视频的人体行为分析程序模块用于通过对视频图像分析，对摄像头4的探测区内是否有人、有人时是否有人手臂向上举起并不做左右移动动作、是否有人手臂向上举起而做左右移动动作、以及床上是否有人坐起和人睡下是否静止或移动等行为检测，并根据不同行为完成相应控制。
图像监测控制单元1的ARM9中设有与第一按键11对应的第一标记单元，与第二按键12对应的第二标记单元，当第一按键11开启第二电子开关8时置第一标记单元为“1”、对第二标记单元清零，当第二按键12开启第二电子开关8时置第二标记单元为“1”、 对第一标记单元清零，当第一按键11或第二按键12，或视频关闭第二电子开关8时，对第一标记单元和第二标记单元清零。
图像监测控制单元1的ARM9中还设有与第一电子开关7对应的第三标记单元，开启第一电子开关7时置第三标记单元为“1”，关闭第一电子开关7时对第三标记单元清零。
图像监测控制单元1的ARM9中还设有人数统计单元，用于当第一电子开关7从关闭切换到开启的初始时刻，对床上的人数进行统计的存储，在关闭第一电子开关7时对人数统计单元清零。
光敏传感器2用于卧室内的光强度测量，其安装在卧室内不被夜视灯照射到位置，主要由硅光电池和运算放大器组成。硅光电池和运算放大器的两个输入同极性相连，即硅光电池的正极与运算放大器的正输入端相连，硅光电池的负极与运算放大器的负输入端相连，运算放大器的输出电压与硅光电池的输入光通量成正比，光通量越大，输出电压越高，运算放大器的输出接入到图像监测控制单元1中ARM9的输入端。本发明通过调试将当室内照度刚好达到夜间方便使用时采集的光敏传感器2的输出值保存在图像监测控制单元1中，该保存值定义为设置阀值，设定当采集光敏传感器2的输出与设置阀值比较，当光敏传感器2的输出大于等于设置阀值时，保持关闭或关闭开启的第一电子开关7，当光敏传感器2的输出小于设置阀值时，允许开启第一电子开关7。
被动式热释电红外探测器3用于采集卧室中床上面及床周边人体移动和热源检测，由热释电红外线传感器、菲涅耳透镜及电子电路组成的一种光电检测装置，根据外界红外能量的变化来判断在其探测区域内是否有人在移动，当检测到有人移动时才有输出，当进入到检测区域内的人静止时，被动式热释电红外线传感器3的两个受光电极同时受到红外线照射，输出电压相互抵消而无输出。因又，被动式热释电红外探测器3存在受热源干扰的缺陷，即当探测区域内的环境温度有较大的变化时，被动式热释电红外探测器3也有输出，所以，当被动式热释电红外探测器3有输出时，也可能是由于有火情引起的。被动式热释电红外探测器3的输出端接入到图像监测控制单元1中ARM9的输入端。
摄像头4用于其所探测区域内的图像采集，摄像头4在关闭时，图像监测控制单元1通过控制电路切断摄像头4的工作电源，从而使摄像头4在关闭期间对人体没有影响。在开启摄像头4时，图像监测控制单元1自先通过控制电路接通摄像头4的工作电源后，才开始响应摄像头4传递图像信息。摄像头4所采集的图像信息送图像监测控制单元1中ARM9处理。
温度传感器5用于卧室内环境温度测量，采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与图像信息送图像监测控制单元1中ARM9相连接。本实施例中温度传感器优选采用Dallas 半导体公司生产的Ds18b20 型单线智能温度传感器，与图像信息送图像监测控制单元1中ARM9进行串行通信。
蜂鸣器6用于有火情时报警，提示用户，与图像监测控制单元1的输出端相连接。本发明优选采用扬声器。
第一电子开关7和第二电子开关8分别用于具体控制外部交流电与第一插座9和第二插座10的接通与切断，第一电子开关7和第二电子开关8采用继电器或可控硅等，当电子开关以接通与断开方式输出时，优选电磁继电器，当电子开关以PWM方式输出时优选固态继电器或可控硅。本实施例中第一电子开关7采用有触点的电磁继电器，因为本实施例不考虑光敏传感器2对打开的夜视灯进行调光，否则得选择固态继电器或可控硅。第二电子开关8采用无触点的固态继电器，固态继电器，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，是一种由固态电子元件组成的无触点开关元件，使采用PWM脉冲宽度调制电风扇时，能实现无触点、无火花地接通和断开被控的电风扇。
第一按键11和第二按键12用于通过按键设定第二电子开关8的开关接通和关闭（切断），第一按键11和第二按键12均为触摸按键，即不带自锁。
第一插座9用于夜视灯的电源插头的插入，即第一插座9提供用于夜间照明的夜视灯的工作电源，使用时将夜视灯上的电源开关置于打开（开启）的位置。
第二插座10用于电热毯和电风扇的电源插头的插入，即，冬天用于电热毯的电源插头的插入，并将电热毯上电源开关打开接通，夏天用于电风扇的电源插头的插入，用户并打开电风扇上电源开关，且通过电风扇上调速选择开关选择开启睡觉前的风速（连续运转的匀均风速），所述电风扇的输入电源为可输入PWM调节的电源。
如图3所示，被动式热释电红外探测器3和摄像头4交替扫描/休眠的过程如下：
1）本实施例装置接通电源时，设定图像监测控制单元1响应被动式热释电红外探测器3的传输信号，关闭摄像头4；
2）图像监测控制单元1等待检测到被动式热释电红外探测器3有输出时，打开摄像头4，响应摄像头4传送的图像信息，并停止对被动式热释电红外探测器3的传输信号的响应。
3）图像监测控制单元1对摄像头4传送的图像信息，通过嵌入的基于视频的数人程序模块、基于视频的人体行为分析程序模块和基于视频的烟火检测程序模块检测到摄像头4的探测区域无火情、床上的人睡下并静止或床上无人、及床以外的摄像头4探测区域无人时，关闭摄像头4，停止对摄像头4的图像信息的响应，切换到被动式热释电红外探测器3的传输信号响应，转入步骤2）。
如图4所示，第一按键和第二按键开/关第二电子开关的控制过程如下：
1）设定第一按键和第二按键开/关第二电子开关,并 设置与第一按键对应的第一标记单元，与第二按键对应的第二标记单元，并对标记单元清零；
2）通过温度传感器检测，当环境温度小于10℃时设定为冬季，当环境温度大于21℃时设定为夏季，当环境温度大于等于10℃，并小于等于21℃时设定为春季和秋季；当是冬季和夏季时，常按住第一按键大于等于3秒时开启第二电子开关，并置第一标记单元为“1”，同时对第二标记单元清零，常按住第二按键大于等于3秒时开启第二电子开关，并置第二标记单元为“1”，同时对第一标记单元清零，是春季和秋季时，第一按键和第二按键无效；
3）是冬季时，设定开启的第二电子开关的开关保持直通方式输出；
4）是夏季时，设定开启的第二电子开关的开关以PWM方式输出，且PWM占空比设为1；
5）按住第一按键和第二按键中任一按键小于3秒时，关闭第二电子开关，并对第一和第二标记单元清零。
切换到摄像头工作时图像响应过程如下：
并列进入火情、第一电子开关和第二电子开关控制的视频分析，
1）在视频分析中当检测到火情时，输出报警音至蜂鸣器，蜂鸣器的报警音直至无火情时清除；
2）当第二电子开关处于开启，进入视频对第二电子开关控制过程；
3）当光敏传感器的输出小于设置阀值时进入视频对第一电子开关控制过程。
当检测到摄像头的探测区域无火情、床上的人睡下并静止（也就是床上无移动的人）或床上无人、及床以外的摄像头4探测区域无人时，关闭摄像头，停止对摄像头的图像信息的响应，切换到被动式热释电红外探测器的传输信号响应。
对第一按键或第二按键开启的第二电子开关，视频对其控制过程如下：
1）当第二电子开关的开关以PWM方式输出，设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，进入第二电子开关睡眠的PWM占空比调节，通过温度传感器检测环境温度与温度预设值进行相减比较，当差值小于0时，PWM的占空比为0，否则，根据差值设定相应的占空比输出PWM，占空比与差值成正比，差值越大，占空比越大，
①当检测到图4中设置的第一标记单元为“1”时，在睡眠过程中，设定检测到床上的人移动时，使PWM输出的占空比比当前睡眠时的占空比增大百分之十，待检测到床上的人睡下并静止时，PWM输出占空比恢复为睡眠时的占空比，
②当检测到图4中设置的第二标记单元为“1”时，在就寝过程中，设定检测到床上的人移动时，PWM输出的占空比保持不变，即不进行增大调节，
③在睡眠过程中，检测到床上无人时，输出关闭信号至第二电子开关，关闭第二电子开关；
2）当第二电子开关的开关以保持直通方式输出，设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，进入第二电子开关关闭与延时关闭认别，当检测到图4中设置的第一标记单元为“1”时，延时3O分钟后关闭第二电子开关，当检测到图4中设置的第二标记单元为“1”时，即刻关闭第二电子开关。
3) 当在摄像头的探测区内检测到有火情时，关闭的第二电子开关。
以上所述的关闭第二电子开关，通过操作第一按键或第二按键才能再次开启关闭的第二电子开关。
以上所述PWM的占空比为0，只是暂时使第二电子开关断开，当通过温度传感器检测环境温度与温度预设值进行相减的差值大于等于0时，PWM的占空比就会跟着相应变化。
以上所述的温度预设值设定为22℃，当检测到环境温度小于22℃时PWM输出的占空比为0，当检测到环境温度大于等于22℃时，根据环境温度与温度预设值相减的差值调节PWM占空比，当差值大于等于10时，保持PWM占空比为1不变，当差值大于等于8、小于10时，PWM占空比设为百分之九十，当差值大于等于6、小于8时，PWM占空比设为百分之八十，当差值大于等于5、小于6时，PWM占空比设为百分之七十，当差值大于等于4、小于5时，PWM占空比设为百分之六十，当差值大于等于4、小于5时，PWM占空比设为百分之五十，当差值大于等于3、小于4时，PWM占空比设为百分之四十，当差值大于等于2、小于3时，PWM占空比设为百分之三十，当差值大于等于1、小于2时，PWM占空比设为百分之二十，当差值大于等于0、小于1时，PWM占空比设为百分之十。
以上所述的PWM输出的占空比比当前睡眠时的占空比增大百分之十，是针对比差值小于10时，根据当前对比差值产生的PWM占空比的基础上增加百分之十，待检测到床上的人睡下并静止时，从PWM占空比中减去增加的百分之十。如睡眠中的人体不动时PWM占空比为百分之五十，当发现人体移动时PWM占空比增加到百分之六十，待检测到床上的人睡下并静止时，PWM占空比恢复为百分之五十(这一过程的举例假环境温度不变)。
以上所述的设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，其等待首次检测到是指的第一时间里检测到的。即按键开启第二电子开关后，首次检测到床上的人睡下并静止时的这一刻。
以上所述的床上的人睡下并静止是指床上所有的人都躺下并静止。
当光敏传感器的输出小于设置阀值时视频对第一电子开关控制过程如下：
1）当第三标记单元为零时，检测摄像头的探测区域内满足有火情、或床上有人坐起或手臂向上举起并不做左右移动、或除床以外的摄像头探测区域有人之一时，开启第一电子开关，并置第三标记单元为“1”，同时在第一电子开关从关闭切换到开启的初始时刻，对床上的人数进行统计并存入人数统计单元；
2）当第三标记单元为“1” 时，
①检测摄像头的探测区域内有人手臂向上举起并做左右移动后，待检测到床上的人睡下并静止或无人时、摄像头的探测区域内无火情、床以外的摄像头探测区域无人时，关闭开启的第一电子开关，并对第三标记单元和人数统计单元清零，
②检测到床上睡下的人数大于等于人数统计单元存储的人数后，待检测到床上这些睡下的人静止（当人数统计单元存储的人数为零时，此时床上可以无人）、摄像头的探测区域内无火情、床以外的摄像头探测区域无人时，关闭开启的第一电子开关，并对第三标记单元和人数统计单元清零。
设定当光敏传感器的输出大于等于设置阀值时，关闭开启的第一电子开关，并对第三标记单元和人数统计单元清零。
以上所述的设置阀值是指存储在图像监测控制单元中当室内的照度刚好达到夜间方便使用时采集的光敏传感器的输出值。
以上所述的第一电子开关从关闭切换到开启的初始时刻，是指当进行第一电子开关从关闭切换到开启时那一时刻。
以上所述的对床上的人数进行统计并存入人数统计单元，是指对床上所有躺下和坐起的人进行统计，其和存入人数统计单元。本发明所述的床上的人坐起不包括坐在床边的人。当床上无人躺下（睡下）和坐起为空，对人数统计单元存入是清零。
以上所述的床上睡下的人数是指对床上所有躺下（睡下）的人计数。
以上所述的床上的人睡下并静止是指床上所有人都睡下并静止。
当光敏传感器的输出大于等于设置阀值时视频对第一电子开关不做任何控制。
本实施例中开启的第二电子开关设有定时功能，当按键开启第二电子开关后，设定当一小时内没检测到床上的人睡下并静止时，一小时后关闭开启的第二电子开关。
使用方法如下：
1）当冬天使用电热毯时，预先通过装置上按键开启电热毯，上床后自动切断或延时切断电热毯电源。
2）当夏天使用电风扇时，通过电风扇上开关选择开启正常风档，再通过装置上按键开启电风扇，上床后自动切换到睡眠风速。
3）夜间，当床上无人或人睡着(床上的人静止)时，当有人走进床边自动开启夜视灯，当走进床边的人离开房间或上床睡下并静止，自动关闭夜视灯。
4）夜间，房间无他人，当床上睡下的人坐起或走下床或手臂向上举起并不做左右移动时，自动开启关闭的夜视灯，开启的夜视灯直到检测到人睡下并静止时才关闭开启的夜视灯。
5）夜间，房间无他人，当床上有人离开出去不返回时，有人手臂向上举起而做左右移动动作，待床上的人睡下并静止(或无人)，关闭开启的夜视灯。
6）夜间，房间无他人，当床上有人离开出去不返回时，无人手臂向上举起而做左右移动动作，开启的夜视灯直到环境照明达到夜视时关闭。
7）装置上按键开启的第二电子开关，无人上床时通过装置上按键关闭或等待定时时间到才关闭。
8）当有火情，蜂鸣器发出报警声，并关闭开启的电热毯或电风扇，报警声直到无火情时清除。
Claims (13)
1.一种基于视频的居家节能控制装置，其特征在于，包括分别连接光敏传感器、被动式热释电红外探测器、摄像头、温度传感器、蜂鸣器、第一电子开关和第二电子开关、第一按键和第二按键的图像监测控制单元；
所述第一电子开关和第二电子开关的开关输出端按序连接有第一插座和第二插座，所述第一电子开关和第二电子开关的开关输入端与外部交流电相连接；
所述的图像监测控制单元嵌入有基于视频的数人程序模块和基于视频的人体行为分析程序模块及基于视频的烟火检测程序模块；
所述的摄像头和被动式热释电红外探测器采用吸顶式或挂壁式安装，被动式热释电红外探测器的探测区域被摄像头的探测区域所包含，且被动式热释电红外探测器的探测区域为卧室中的床面及床周边，摄像头所探测区域为其对卧室所能探测的范围，所述的摄像头为红外线摄像头；
所述第一按键和第二按键安装在被动式热释电红外探测器的探测区域内，使人体操作第一按键或第二按键时被动式热释电红外探测器有输出。
2.根据权利要求1 所述的基于视频的居家节能控制装置，其特征在于，所述的第一按键和第二按键为触摸开关。
3.一种根据权利要求1所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）设定被动式热释电红外探测器和摄像头交替扫描/休眠，图像监测控制单元在响应被动式热释电红外探测器的传输信号期间，关闭摄像头，图像监测控制单元在打开摄像头响应图像信息期间，停止响应被动式热释电红外探测器的传输信号：
①当图像监测控制单元在响应被动式热释电红外探测器的传输信号期间，等待检测到被动式热释电红外探测器有输出时打开摄像头，切换到响应摄像头的图像信息，并停止响应被动式热释电红外探测器的传输信号；
②当图像监测控制单元在响应摄像头的图像信息期间，等待检测到床上的人睡下并静止或床上无人、摄像头的探测区域无火情、及床以外的摄像头探测区域无人时，关闭摄像头，切换到被动式热释电红外探测器的传输信号响应；
2）设定在冬季和夏季时第一按键和第二按键具有开启和关闭第二电子开关功能，按住第一按键或第二按键保持大于等于规定时间时，开启第二电子开关，按住第一按键和第二按键中任意一键小于规定时间时，关闭第二电子开关，在春季和秋季时禁止第一按键和第二按键开启第二电子开关：
①当为冬季时，设定开启的第二电子开关的开关保持直通方式输出；
②当为夏季时，设定开启的第二电子开关的开关以PWM方式输出，且PWM占空比设为1；
3）当第二电子开关的开关以PWM方式输出，设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，进入第二电子开关睡眠的PWM占空比调节，通过温度传感器检测环境温度与温度预设值进行相减比较，当差值小于0时，PWM的占空比为0，否则，根据差值设定相应的占空比输出PWM，占空比与差值成正比，差值越大，占空比越大：
①当是第一按键开启的第二电子开关，在睡眠过程中，设定检测到床上的人移动时，使PWM输出的占空比比当前睡眠时的占空比增大百分之十，待检测到床上的人睡下并静止时，PWM输出占空比恢复为睡眠时的占空比；
②当是第二按键开启的第二电子开关，在就寝过程中，设定检测到床上的人移动时，PWM输出的占空比保持不变，即不进行增大调节；
③在睡眠过程中，当床上无人时，输出关闭信号至第二电子开关，关闭第二电子开关；
4）当第二电子开关的开关以保持直通方式输出，设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，进入第二电子开关关闭与延时关闭认别，当是第一按键开启的第二电子开关，延时设定时间后关闭第二电子开关，当是第二按键开启的第二电子开关，即刻关闭第二电子开关；
5）设定当光敏传感器的输出大于等于设置阀值时，保持关闭或关闭开启的第一电子开关，否则，允许开启第一电子开关，在摄像头的探测区域内检测到有火情，或床上有人坐起或手臂向上举起并不做左右移动，或除床以外的摄像头探测区域有人，四者满足之一时，开启第一电子开关；
6) 设定当第一电子开关从关闭切换到开启的初始时刻，对床上的人数进行统计并存入人数统计单元，在关闭开启的第一电子开关时进行人数统计单元清零；
7) 当第一电子开关处在开启状态，且光敏传感器的输出小于设置阀值时，设定在摄像头的探测区域内检测到有人手臂向上举起并做左右移动或床上睡下的人数大于等于人数统计单元存储的人数后，等待检测到床上的人睡下并静止或无人、摄像头的探测区域内无火情、床以外的摄像头探测区域无人时，关闭第一电子开关；
8) 设定在响应摄像头传送的图像信息期间，检测到有火情时，输出报警音至蜂鸣器，关闭第二电子开关，其报警音直至无火情时清除。
4.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，步骤2)、4)中所述的规定时间设定为3秒，所述的设定时间为30分钟。
5.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，步骤5）、7)所述的设置阀值是指存储在图像监测控制单元中当室内的照度刚好达到夜间方便使用时采集的光敏传感器的输出值。
6.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，所述关闭第二电子开关，通过操作第一按键或第二按键才能再次开启关闭的第二电子开关。
7.根据权利要求4所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，步骤3)中所述温度预设值设定为22℃，当检测到环境温度小于22℃时PWM输出的占空比为0，当检测到环境温度大于等于22℃时，根据环境温度与温度预设值相减的差值调节PWM占空比，当差值大于等于10时，保持PWM占空比为1不变，当差值大于等于8、小于10时，PWM占空比设为百分之九十，当差值大于等于6、小于8时，PWM占空比设为百分之八十，当差值大于等于5、小于6时，PWM占空比设为百分之七十，当差值大于等于4、小于5时，PWM占空比设为百分之六十，当差值大于等于4、小于5时，PWM占空比设为百分之五十，当差值大于等于3、小于4时，PWM占空比设为百分之四十，当差值大于等于2、小于3时，PWM占空比设为百分之三十，当差值大于等于1、小于2时，PWM占空比设为百分之二十，当差值大于等于0、小于1时，PWM占空比设为百分之十。
8.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，步骤3)中所述PWM输出的占空比比当前睡眠时的占空比增大百分之十，是针对比差值小于10时，根据当前对比差值产生的PWM占空比的基础上增加百分之十，待检测到床上的人睡下并静止时，从PWM占空比中减去增加的百分之十。
9.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，步骤3)、4)中所述的设定等待首次检测到床上的人睡下并静止时，其等待首次检测到是指的第一时间里检测到的。
10.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，所述的床上的人睡下并静止是指床上所有的人都躺下并静止，所述的床上睡下的人数是指对床上所有躺下的人计数。
11.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，所述的对床上的人数进行统计并存入人数统计单元，是指对床上躺下及坐起的人进行统计，其和存入人数统计单元。
12.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，所述的检测到床上的人移动，是指用摄像头的传递图像信息来判别床上的人移动。
13.根据权利要求3所述的基于视频的居家节能控制装置的实现方法，其特征在于，所述的冬季是指通过温度传感器检测的环境温度小于10℃时，夏季是指通过温度传感器检测的环境温度大于21℃时，春季和秋季是指通过温度传感器检测的环境温度大于等于10℃，并小于等于21℃时。
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