CN106043654B - 空调风量控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空调风量控制系统，包括惯性导航设备、阳光数据提取设备和空调控制设备，空调控制设备分别与惯性导航设备和阳光数据提取设备连接，用于基于惯性导航设备的输出和阳光数据提取设备的输出确定空调风量控制策略。通过本发明，能够为轮船驾驶员提供更舒适的空调风量。
Description
技术领域
本发明涉及空调控制领域，尤其涉及一种空调风量控制系统。
背景技术
当前的驾驶室电子遮阳方式过于简单，一方面，没有考虑到交通工具行驶方向对阳光照射带来的影响，导致遮阳效果不高，另一方面，没有考虑到在遮阳策略选择时，驾驶员的选择和一般乘客的选择存在冲突之处，导致对于整个交通工具的遮阳手段是一致的，无法兼顾驾驶员和其他乘客的需求，例如可能在阳光过强时，加大交通工具的空调温度和风量，从而导致驾驶员获得舒适而其他乘客体感过凉的情况发生。
因此，需要一种新的基于阳光测量的控制方案，能够完善现有的电子遮阳机制，通过对驾驶位置的阳光强度和阳光范围进行检测，将检测结果结合交通工具行驶方向以确定遮阳策略，最为关键的是，确定的遮阳策略是为驾驶员定制的，充分考虑到驾驶员和其他乘客的不同遮阳需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种空调风量控制系统，通过实时检测驾驶位置的具体阳光照射情况，引入多个图像处理设备对具体阳光照射情况进行定量分析，同时对交通工具的行驶方向进行判断，从而根据行驶方向、阳光子图像对应的位置以及对应的面积比率确定驾驶位置附近遮阳或除热设备的驱动控制信号，从而为乘客和驾驶员都提供良好的乘坐体验。
根据本发明的一方面，提供了一种空调风量控制系统，所述系统包括惯性导航设备、阳光数据提取设备和空调控制设备，空调控制设备分别与惯性导航设备和阳光数据提取设备连接，用于基于惯性导航设备的输出和阳光数据提取设备的输出确定空调风量控制策略。
更具体地，在所述空调风量控制系统中，包括：阳光数据提取设备，与自适应递归滤波设备网络连接以获得滤波图像；针对滤波图像中的每一个像素点，将其灰度值与预设阳光灰度范围进行匹配，当其灰度值在预设阳光灰度范围内时，确定其为阳光像素点；将滤波图像中的所有阳光像素点组成的区域从滤波图像中分割出来以获得各个阳光子图像；并基于每一个阳光子图像确定其在滤波图像中的位置以及计算其占据滤波图像的面积比率；输出各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率；太阳能检测设备，用于实时检测当前的太阳能强度；供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，切换开关分别与太阳能检测设备、太阳能供电器件和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度高于等于预设强度阈值时，切换到太阳能供电器件以由太阳能供电器件供电，电压转换器与切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压，其中太阳能供电器件包括太阳能光伏板；无线充电设备，分别与太阳能检测设备和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度低于预设强度时，与附近的无线充电终端建立连接以启动无线充电操作，无线充电设备还与电压转换器连接以实现电压转换；惯性导航设备，设置在轮船的前端仪表盘内，用于实时检测并输出轮船行驶方向；嵌入式处理设备，设置在轮船的前端仪表盘内，分别与惯性导航设备和阳光数据提取设备连接，用于接收轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率，并基于轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率确定驱动控制信号；多个出风口，分别设置轮船驾驶位置附近的不同安装点上；多个风量控制设备，每一个风量控制设备对应一个出风口，用于控制对应出风口的风量大小；空调控制设备，与多个风量控制设备连接，还与嵌入式处理设备连接，用于接收驱动控制信号，并基于驱动控制信号对多个风量控制设备进行驱动控制；高清摄像头，设置在轮船内、驾驶位置前方，用于基于预设图像采集速率对驾驶位置进行连续图像采集以输出时间上连续的高清图像，其中，预设图像采集速率为每秒15帧；大数据服务平台，通过网络与高清摄像头连接，用于接收高清图像并对高清图像进行处理，大数据服务平台包括：灰度化处理设备，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元与高清摄像头网络连接，用于接收高清图像以提取出高清图像中每一个像素点的R通道像素值、G通道像素值和B通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了R通道加权值、G通道加权值和B通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对高清图像中每一个像素点，将R通道像素值与R通道加权值的乘积、G通道像素值与G通道加权值的乘积以及B通道像素值与B通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于高清图像中各个像素点的灰度值获得高清图像对应的灰度化图像；其中，R通道加权值取值为0.298839，G通道加权值取值为0.586811，B通道加权值取值为0.114350；直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号；阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出；二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像；自适应递归滤波设备，与图像平滑处理设备连接，用于接收平滑图像，对平滑图像执行自适应递归滤波处理以获得滤波图像。
更具体地，在所述空调风量控制系统中，还包括：无线通信设备，与嵌入式处理设备连接，用于无线发送轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率。
更具体地，在所述空调风量控制系统中：无线通信设备设置在轮船顶部。
更具体地，在所述空调风量控制系统中：无线通信设备为GPRS通信设备或3G通信设备。
更具体地，在所述空调风量控制系统中：阳光数据提取设备设置在轮船的前端仪表盘内。
更具体地，在所述空调风量控制系统中：阳光数据提取设备和嵌入式处理设备集成在一块集成电路板上。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的空调风量控制系统的结构方框图。
附图标记：1惯性导航设备；2阳光数据提取设备；3空调控制设备
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的空调风量控制系统的实施方案进行详细说明。
现有技术中对于驾驶员的阳光遮挡机制通常只是简单地设置一个遮阳板，由驾驶员在阳光强度过高的情况下，手动选择推下遮阳板进行防护，这种方式过于落后。同时，现有技术中的电子遮阳手段比较简单，没有考虑到驾驶员的选择和一般乘客的选择的冲突之处。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种空调风量控制系统，能够考虑到驾驶员的选择和一般乘客的选择的冲突之处，根据驾驶位置的具体阳光照射情况，专门为驾驶员设置一套自适应的遮阳机制，从而解决了驾驶员的选择和一般乘客的选择之间的矛盾。
图1为根据本发明实施方案示出的空调风量控制系统的结构方框图，所述系统包括惯性导航设备、阳光数据提取设备和空调控制设备，空调控制设备分别与惯性导航设备和阳光数据提取设备连接，用于基于惯性导航设备的输出和阳光数据提取设备的输出确定空调风量控制策略。
接着，继续对本发明的空调风量控制系统的具体结构进行进一步的说明。
所述系统包括：阳光数据提取设备，与自适应递归滤波设备网络连接以获得滤波图像；针对滤波图像中的每一个像素点，将其灰度值与预设阳光灰度范围进行匹配，当其灰度值在预设阳光灰度范围内时，确定其为阳光像素点；将滤波图像中的所有阳光像素点组成的区域从滤波图像中分割出来以获得各个阳光子图像；并基于每一个阳光子图像确定其在滤波图像中的位置以及计算其占据滤波图像的面积比率；输出各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率。
所述系统包括：太阳能检测设备，用于实时检测当前的太阳能强度；供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，切换开关分别与太阳能检测设备、太阳能供电器件和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度高于等于预设强度阈值时，切换到太阳能供电器件以由太阳能供电器件供电，电压转换器与切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压，其中太阳能供电器件包括太阳能光伏板；无线充电设备，分别与太阳能检测设备和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度低于预设强度时，与附近的无线充电终端建立连接以启动无线充电操作，无线充电设备还与电压转换器连接以实现电压转换。
所述系统包括：惯性导航设备，设置在轮船的前端仪表盘内，用于实时检测并输出轮船行驶方向；嵌入式处理设备，设置在轮船的前端仪表盘内，分别与惯性导航设备和阳光数据提取设备连接，用于接收轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率，并基于轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率确定驱动控制信号；多个出风口，分别设置轮船驾驶位置附近的不同安装点上；多个风量控制设备，每一个风量控制设备对应一个出风口，用于控制对应出风口的风量大小。
所述系统包括：空调控制设备，与多个风量控制设备连接，还与嵌入式处理设备连接，用于接收驱动控制信号，并基于驱动控制信号对多个风量控制设备进行驱动控制；高清摄像头，设置在轮船内、驾驶位置前方，用于基于预设图像采集速率对驾驶位置进行连续图像采集以输出时间上连续的高清图像，其中，预设图像采集速率为每秒15帧。
所述系统包括：大数据服务平台，通过网络与高清摄像头连接，用于接收高清图像并对高清图像进行处理。
大数据服务平台包括：灰度化处理设备，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元与高清摄像头网络连接，用于接收高清图像以提取出高清图像中每一个像素点的R通道像素值、G通道像素值和B通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了R通道加权值、G通道加权值和B通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对高清图像中每一个像素点，将R通道像素值与R通道加权值的乘积、G通道像素值与G通道加权值的乘积以及B通道像素值与B通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于高清图像中各个像素点的灰度值获得高清图像对应的灰度化图像；其中，R通道加权值取值为0.298839，G通道加权值取值为0.586811，B通道加权值取值为0.114350；直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号。
大数据服务平台包括：阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出；二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像。
大数据服务平台包括：图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像；自适应递归滤波设备，与图像平滑处理设备连接，用于接收平滑图像，对平滑图像执行自适应递归滤波处理以获得滤波图像。
可选地，在所述系统中，还包括：无线通信设备，与嵌入式处理设备连接，用于无线发送轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率；无线通信设备设置在轮船顶部；无线通信设备为GPRS通信设备或3G通信设备；阳光数据提取设备设置在轮船的前端仪表盘内；阳光数据提取设备和嵌入式处理设备集成在一块集成电路板上。
另外，利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。
惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性测量单元。3个自由度陀螺仪用来测量运载体的3个转动运动；3个加速度计用来测量运载体的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出运载体的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。按照惯性测量单元在运载体上的安装方式，分为平台式惯性导航系统(惯性测量单元安装在惯性平台的台体上)和捷联式惯性导航系统(惯性测量单元直接安装在运载体上)；后者省去平台，仪表工作条件不佳(影响精度)，计算工作量大。
采用本发明的空调风量控制系统，针对现有技术无法为驾驶位置的驾驶员提供定制遮阳策略的技术问题，通过对驾驶位置的阳光照射情况进行图像采集，引入一系列图像处理设备对采集到的图像进行准确分析，将分析结果结合交通工具行驶方向以确定驾驶位置处的遮阳模式，确定的遮阳模式是专门针对驾驶员而非全体乘客，从而从整体上提高了乘坐交通工具的舒适程度。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (1)
1.一种空调风量控制系统，所述系统包括惯性导航设备、阳光数据提取设备和空调控制设备，空调控制设备分别与惯性导航设备和阳光数据提取设备连接，用于基于惯性导航设备的输出和阳光数据提取设备的输出确定空调风量控制策略；
其特征在于，所述系统包括：
阳光数据提取设备，与自适应递归滤波设备网络连接以获得滤波图像；针对滤波图像中的每一个像素点，将其灰度值与预设阳光灰度范围进行匹配，当其灰度值在预设阳光灰度范围内时，确定其为阳光像素点；将滤波图像中的所有阳光像素点组成的区域从滤波图像中分割出来以获得各个阳光子图像；并基于每一个阳光子图像确定其在滤波图像中的位置以及计算其占据滤波图像的面积比率；输出各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率；
太阳能检测设备，用于实时检测当前的太阳能强度；
供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，切换开关分别与太阳能检测设备、太阳能供电器件和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度高于等于预设强度阈值时，切换到太阳能供电器件以由太阳能供电器件供电，电压转换器与切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压，其中太阳能供电器件包括太阳能光伏板；
无线充电设备，分别与太阳能检测设备和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度低于预设强度时，与附近的无线充电终端建立连接以启动无线充电操作，无线充电设备还与电压转换器连接以实现电压转换；
惯性导航设备，设置在轮船的前端仪表盘内，用于实时检测并输出轮船行驶方向；
嵌入式处理设备，设置在轮船的前端仪表盘内，分别与惯性导航设备和阳光数据提取设备连接，用于接收轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率，并基于轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率确定驱动控制信号；
多个出风口，分别设置轮船驾驶位置附近的不同安装点上；
多个风量控制设备，每一个风量控制设备对应一个出风口，用于控制对应出风口的风量大小；
空调控制设备，与多个风量控制设备连接，还与嵌入式处理设备连接，用于接收驱动控制信号，并基于驱动控制信号对多个风量控制设备进行驱动控制；
高清摄像头，设置在轮船内、驾驶位置前方，用于基于预设图像采集速率对驾驶位置进行连续图像采集以输出时间上连续的高清图像，其中，预设图像采集速率为每秒15帧；
大数据服务平台，通过网络与高清摄像头连接，用于接收高清图像并对高清图像进行处理，大数据服务平台包括：
灰度化处理设备，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元与高清摄像头网络连接，用于接收高清图像以提取出高清图像中每一个像素点的R通道像素值、G通道像素值和B通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了R通道加权值、G通道加权值和B通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对高清图像中每一个像素点，将R通道像素值与R通道加权值的乘积、G通道像素值与G通道加权值的乘积以及B通道像素值与B通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于高清图像中各个像素点的灰度值获得高清图像对应的灰度化图像；其中，R通道加权值取值为0.298839，G通道加权值取值为0.586811，B通道加权值取值为0.114350；
直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号；
阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出；
二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；
图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像；
自适应递归滤波设备，与图像平滑处理设备连接，用于接收平滑图像，对平滑图像执行自适应递归滤波处理以获得滤波图像；
无线通信设备，与嵌入式处理设备连接，用于无线发送轮船行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率；
无线通信设备设置在轮船顶部；
无线通信设备为GPRS通信设备或3G通信设备；
阳光数据提取设备设置在轮船的前端仪表盘内；
阳光数据提取设备和嵌入式处理设备集成在一块集成电路板上。
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