CN107257153B - 智能化无线电波共享充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化无线电波共享充电装置，包括墙身插头、微波发射设备、微波接收设备、图像捕获设备、目标检测设备和无线电波防护设备，微波发射设备与墙身插头连接，用于发射无线电波，其中，微波接收设备设置在待充电设备上，用于将稳定电压值的直流电压发送给待充电设备以实现对待充电设备的充电。通过本发明，能够在保证充电效果的同时，有效减少无线电波充电机制的辐射时间。

Description

智能化无线电波共享充电装置

技术领域

本发明涉及充电领域，尤其涉及一种智能化无线电波共享充电装置。

背景技术

1890年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉(NikolaTesla)就已经做了无线输电试验，实现了交流发电。磁感应强度的国际单位制也是以他的名字命名的。特斯拉构想的无线输电方法，是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。但因财力不足，特斯拉的大胆构想并没有得到实现。后人虽然从理论上完全证实了这种方案的可行性，但世界还没有实现大同，想要在世界范围内进行能量广播和免费获取也是不可能的。因此，一个伟大的科学设想就这样胎死腹中。

2007年6月7日，麻省理工学院的研究团队在美国《科学》杂志的网站上发表了研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波，利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米，但研究者相信，电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。

2014年2月，电脑厂商戴尔加盟了A4WP阵营，当时，阵营相关高层就表示，会对技术进行升级，支持戴尔等电脑厂商的超极本进行无线充电。市面上的传统笔记本电脑，大部分电源功率超过了50瓦，不过超极本使用了英特尔的低功耗处理器，将成为第一批用上无线充电的笔记本电脑。在此之前，无线充电技术，一直只和智能手机、小尺寸平板等“小”移动设备有关。不过，无线充电三大阵营之一的A4WP(“无线充电联盟”)日前宣布，其技术标准已经升级，所支持的充电功率增加到50瓦，意味着笔记本电脑、平板等大功率设备，也可以实现无线充电。

然而，当在封闭的室内环境下进行长时间的无线充电，会对室内的生物造成一定的电磁辐射，尤其在室内长时间存在幼儿的情况下，现有技术中的无线充电设备的开关都是通过人工方式手动进行，在家长疏漏的情况下，例如忘记关闭无线充电设备，或者幼儿不经意地打开了无线充电设备，都会导致对幼儿的身心健康造成不利影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化无线电波共享充电装置及方法，一方面，通过对室内是否存在幼儿目标进行高精度检测，另一方面，通过无线充电设备历史使用情况的统计确定无线充电设备的频繁使用时间段，基于上述两方面的分析结果，减少无线充电设备的无线充电时间，从而尽可能地减少对室内幼儿目标的电磁辐射。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化无线电波共享充电装置，所述平台包括：

墙身插头，被安装在墙壁内插座上，用于为微波发射设备提供电力供应；

微波发射设备，与墙身插头连接，用于发射无线电波；

微波接收设备，包括微波接收器和调整负载，微波接收器用于接收来自微波发射设备发射的无线电波从墙壁上弹回的无线电波能量，调整负载与微波接收器连接，用于调整基于无线电波能量输出的直流电压的稳定电压值；

图像捕获设备，用于对所述平台所在场景进行高清图像数据采集，以获得高清图像；

目标检测设备，用于基于对高清图像的分析，确定所述平台所在场景内是否存在幼儿目标；

无线电波防护设备，用于基于目标检测设备的检测结果实现对微波发射设备的自动防护操作；

其中，微波接收设备设置在待充电设备上，用于将稳定电压值的直流电压发送给待充电设备以实现对待充电设备的充电。

更具体地，在所述智能化无线电波共享充电装置中，还包括：

使用状况检测设备，与微波发射设备连接，用于基于微波发射设备发射的无线电波能量被接收的情况确定微波发射设备被有效利用的每天各个时间段的使用频率；

其中，所述使用状况检测设备对每天各个时间段的使用频率进行排序，将使用频率大于等于预设频率阈值的时间段作为频繁使用时间段，将使用频率小于预设频率阈值的时间段作为空闲使用时间段，并将当前时刻与每天各个时间段进行匹配，当当前时刻与某一个频繁使用时间段匹配时，发出开启控制信号，当当前时刻与某一个空闲使用时间段匹配时，发出关闭控制信号；

其中，无线电波防护设备与使用状况检测设备连接，用于在接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作，还用于在接收到关闭控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作。

更具体地，在所述智能化无线电波共享充电装置中，还包括：

背景分析设备，用于接收高清图像并分析高清图像的背景状况，当判断背景为运动背景时，确定背景检测时间间隔，当判断背景为静止背景时，背景检测时间间隔为0；

背景提取设备，与背景分析设备连接，用于基于背景分析设备确定的背景检测时间间隔，每隔背景检测时间间隔，从高清图像中提取一次背景图像，当背景检测时间间隔为0时，仍使用之前提取的背景图像；

背景分割设备，分别与图像平滑设备和背景提取设备连接，用于从高清图像中分割出背景图像以作为前景图像输出；

运动目标提取设备，与背景分割设备连接，用于分析出前景图像中多个运动目标，并从前景图像中分割出与多个运动目标分别对应的多个目标子图像；

人体识别设备，与运动目标提取设备连接，用于接收多个目标子图像，确定每一个目标子图像的面积，将每一个目标子图像的面积除以前景图像的面积以获得目标面积百分比，当目标面积百分比落在预设人体面积百分比范围内时，确定该目标子图像对应的目标为人体目标；

所述目标检测设备与人体识别设备连接，用于接收多个人体目标分别对应的目标子图像，将每一个目标子图像的形状与各个预设幼儿图案进行匹配，当存在匹配成功的预设幼儿图案时，发出存在幼儿信号，否则，发出无幼儿信号；

其中，无线电波防护设备基于目标检测设备的检测结果实现对微波发射设备的自动防护操作包括：在接收到存在幼儿信号且接收到开启控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作，在接收到无幼儿信号且接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作。

更具体地，在所述智能化无线电波共享充电装置中，还包括：

图像预处理设备，用于对高清图像依次进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理，以获得预处理图像；其中，图像预处理设备将预处理图像发送给背景分析设备以替换高清图像。

更具体地，在所述智能化无线电波共享充电装置中：所述图像预处理设备中还包括噪声处理单元，用于在进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理之前，对高清图像进行去噪处理。

更具体地，在所述智能化无线电波共享充电装置中：对高清图像进行去噪处理包括：对高清图像进行噪声类型分析以获得高清图像内的各个噪声成分，将噪声成分幅值大于预设幅值阈值的噪声类型作为有效噪声类型，基于噪声成分幅值的大小顺序，对高清图像内的各个有效噪声类型分别对应的各个噪声成分进行依次的与有效噪声类型对应的噪声去除处理，以获得去噪图像；

其中，在所述图像预处理设备中，对去噪图像依次进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理，以获得预处理图像。

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智能化无线电波共享充电装置的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的智能化无线电波充电方法的步骤流程图。

附图标记：1墙身插头；2微波发射设备；3微波接收设备；4图像捕获设备；5目标检测设备；6无线电波防护设备；21使用被安装在墙壁内插座上墙身插头，为微波发射设备提供电力供应；22将微波发射设备与墙身插头连接，用于发射无线电波；23使用微波接收器用于接收来自微波发射设备发射的无线电波从墙壁上弹回的无线电波能量，调整负载与微波接收器连接，用于调整基于无线电波能量输出的直流电压的稳定电压值，其中，微波接收设备包括微波接收器和调整负载；24对所述平台所在场景进行高清图像数据采集，以获得高清图像；25基于对高清图像的分析，确定所述平台所在场景内是否存在幼儿目标；26基于是否存在幼儿目标的分析结果实现对微波发射设备的自动防护操作

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化无线电波共享充电装置的实施方案进行详细说明。

无线充电技术，源于无线电能传输技术，无线充电常采用电磁感应式(如对手机充电的Qi方式，但一些电动汽车无线充电方式采用的感应式)，大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。

由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。

无线充电模式由于其非接触式的充电原理，导致其本身会带来一些不可避免的电磁辐射，尤其在室内的无线充电环境来说，如果当室内长时间存在幼儿的情况下，将无线充电设备一直保持在开启状态下，将是一个不明智的决定。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化无线电波共享充电装置，在接收到存在幼儿信号且接收到频繁使用时间段触发的开启控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作，在接收到无幼儿信号且接收到上述开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化无线电波共享充电装置的结构方框图，所述平台包括：

墙身插头，被安装在墙壁内插座上，用于为微波发射设备提供电力供应；

微波发射设备，与墙身插头连接，用于发射无线电波；

微波接收设备，包括微波接收器和调整负载，微波接收器用于接收来自微波发射设备发射的无线电波从墙壁上弹回的无线电波能量，调整负载与微波接收器连接，用于调整基于无线电波能量输出的直流电压的稳定电压值；

图像捕获设备，用于对所述平台所在场景进行高清图像数据采集，以获得高清图像；

目标检测设备，用于基于对高清图像的分析，确定所述平台所在场景内是否存在幼儿目标；

无线电波防护设备，用于基于目标检测设备的检测结果实现对微波发射设备的自动防护操作；

其中，微波接收设备设置在待充电设备上，用于将稳定电压值的直流电压发送给待充电设备以实现对待充电设备的充电。

接着，继续对本发明的智能化无线电波共享充电装置的具体结构进行进一步的说明。

在所述平台中，还包括：

使用状况检测设备，与微波发射设备连接，用于基于微波发射设备发射的无线电波能量被接收的情况确定微波发射设备被有效利用的每天各个时间段的使用频率；

其中，所述使用状况检测设备对每天各个时间段的使用频率进行排序，将使用频率大于等于预设频率阈值的时间段作为频繁使用时间段，将使用频率小于预设频率阈值的时间段作为空闲使用时间段，并将当前时刻与每天各个时间段进行匹配，当当前时刻与某一个频繁使用时间段匹配时，发出开启控制信号，当当前时刻与某一个空闲使用时间段匹配时，发出关闭控制信号；

其中，无线电波防护设备与使用状况检测设备连接，用于在接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作，还用于在接收到关闭控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作。

在所述平台中，还包括：

背景分析设备，用于接收高清图像并分析高清图像的背景状况，当判断背景为运动背景时，确定背景检测时间间隔，当判断背景为静止背景时，背景检测时间间隔为0；

背景提取设备，与背景分析设备连接，用于基于背景分析设备确定的背景检测时间间隔，每隔背景检测时间间隔，从高清图像中提取一次背景图像，当背景检测时间间隔为0时，仍使用之前提取的背景图像；

背景分割设备，分别与图像平滑设备和背景提取设备连接，用于从高清图像中分割出背景图像以作为前景图像输出；

运动目标提取设备，与背景分割设备连接，用于分析出前景图像中多个运动目标，并从前景图像中分割出与多个运动目标分别对应的多个目标子图像；

人体识别设备，与运动目标提取设备连接，用于接收多个目标子图像，确定每一个目标子图像的面积，将每一个目标子图像的面积除以前景图像的面积以获得目标面积百分比，当目标面积百分比落在预设人体面积百分比范围内时，确定该目标子图像对应的目标为人体目标；

所述目标检测设备与人体识别设备连接，用于接收多个人体目标分别对应的目标子图像，将每一个目标子图像的形状与各个预设幼儿图案进行匹配，当存在匹配成功的预设幼儿图案时，发出存在幼儿信号，否则，发出无幼儿信号；

其中，无线电波防护设备基于目标检测设备的检测结果实现对微波发射设备的自动防护操作包括：在接收到存在幼儿信号且接收到开启控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作，在接收到无幼儿信号且接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作。

在所述平台中，还包括：

图像预处理设备，用于对高清图像依次进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理，以获得预处理图像；其中，图像预处理设备将预处理图像发送给背景分析设备以替换高清图像。

在所述平台中：所述图像预处理设备中还包括噪声处理单元，用于在进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理之前，对高清图像进行去噪处理。

在所述平台中：对高清图像进行去噪处理包括：对高清图像进行噪声类型分析以获得高清图像内的各个噪声成分，将噪声成分幅值大于预设幅值阈值的噪声类型作为有效噪声类型，基于噪声成分幅值的大小顺序，对高清图像内的各个有效噪声类型分别对应的各个噪声成分进行依次的与有效噪声类型对应的噪声去除处理，以获得去噪图像；

其中，在所述图像预处理设备中，对去噪图像依次进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理，以获得预处理图像。

图2为根据本发明实施方案示出的智能化无线电波充电方法的步骤流程图，所述方法包括：

使用被安装在墙壁内插座上墙身插头，为微波发射设备提供电力供应；

将微波发射设备与墙身插头连接，用于发射无线电波；

使用微波接收器用于接收来自微波发射设备发射的无线电波从墙壁上弹回的无线电波能量，调整负载与微波接收器连接，用于调整基于无线电波能量输出的直流电压的稳定电压值，其中，微波接收设备包括微波接收器和调整负载；

对所述平台所在场景进行高清图像数据采集，以获得高清图像；

基于对高清图像的分析，确定所述平台所在场景内是否存在幼儿目标；

基于是否存在幼儿目标的分析结果实现对微波发射设备的自动防护操作；

其中，微波接收设备被设置在待充电设备上，用于将稳定电压值的直流电压发送给待充电设备以实现对待充电设备的充电。

在所述方法中，还包括：基于微波发射设备发射的无线电波能量被接收的情况确定微波发射设备被有效利用的每天各个时间段的使用频率；

其中，基于微波发射设备发射的无线电波能量被接收的情况确定微波发射设备被有效利用的每天各个时间段的使用频率包括：对每天各个时间段的使用频率进行排序，将使用频率大于等于预设频率阈值的时间段作为频繁使用时间段，将使用频率小于预设频率阈值的时间段作为空闲使用时间段，并将当前时刻与每天各个时间段进行匹配，当当前时刻与某一个频繁使用时间段匹配时，发出开启控制信号，当当前时刻与某一个空闲使用时间段匹配时，发出关闭控制信号；

其中，在接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作，在接收到关闭控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作。

在所述方法中，基于对高清图像的分析，确定所述平台所在场景内是否存在幼儿目标包括：

接收高清图像并分析高清图像的背景状况，当判断背景为运动背景时，确定背景检测时间间隔，当判断背景为静止背景时，背景检测时间间隔为0；基于背景分析设备确定的背景检测时间间隔，每隔背景检测时间间隔，从高清图像中提取一次背景图像，当背景检测时间间隔为0时，仍使用之前提取的背景图像；

从高清图像中分割出背景图像以作为前景图像输出；分析出前景图像中多个运动目标，并从前景图像中分割出与多个运动目标分别对应的多个目标子图像；接收多个目标子图像，确定每一个目标子图像的面积，将每一个目标子图像的面积除以前景图像的面积以获得目标面积百分比，当目标面积百分比落在预设人体面积百分比范围内时，确定该目标子图像对应的目标为人体目标；

接收多个人体目标分别对应的目标子图像，将每一个目标子图像的形状与各个预设幼儿图案进行匹配，当存在匹配成功的预设幼儿图案时，发出存在幼儿信号，否则，发出无幼儿信号；

其中，基于目标检测设备的检测结果实现对微波发射设备的自动防护操作包括：在接收到存在幼儿信号且接收到开启控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作，在接收到无幼儿信号且接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作。

在所述方法中，在接收高清图像并分析高清图像的背景状况之前，还包括：对高清图像依次进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理，以获得预处理图像；其中，替换高清图像，对预处理图像进行背景状况的分析。

在所述方法中：在进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理之前，对高清图像进行去噪处理。

以及在所述方法中：对高清图像进行去噪处理可以包括：对高清图像进行噪声类型分析以获得高清图像内的各个噪声成分，将噪声成分幅值大于预设幅值阈值的噪声类型作为有效噪声类型，基于噪声成分幅值的大小顺序，对高清图像内的各个有效噪声类型分别对应的各个噪声成分进行依次的与有效噪声类型对应的噪声去除处理，以获得去噪图像；

其中，采用去噪图像替换高清图像，对去噪图像依次进行自适应均衡、平滑、图像腐蚀以及图像膨胀处理，以获得预处理图像。

另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。

由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。

采用本发明的智能化无线电波共享充电装置，针对现有技术中无线充电设备无法自适应关闭的技术问题，通过对幼儿的存在进行基于图像识别的检测，通过对无线充电设备的历史使用时间段进行统计判断无线充电设备的频繁使用时间段，在检测到幼儿目标且当前时间非频繁使用时间段时，自动关闭无线充电设备，从而解决了上述技术问题。

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)

1.一种智能化无线电波共享充电装置，所述装置包括：

墙身插头，被安装在墙壁内插座上，用于为微波发射设备提供电力供应；

微波发射设备，与墙身插头连接，用于发射无线电波；

微波接收设备，包括微波接收器和调整负载，微波接收器用于接收来自微波发射设备发射的无线电波从墙壁上弹回的无线电波能量，调整负载与微波接收器连接，用于调整基于无线电波能量输出的直流电压的稳定电压值；

图像捕获设备，用于对所述装置所在场景进行高清图像数据采集，以获得高清图像；

目标检测设备，用于基于对高清图像的分析，确定所述装置所在场景内是否存在幼儿目标；

无线电波防护设备，用于基于目标检测设备的检测结果实现对微波发射设备的自动防护操作；

其中，微波接收设备设置在待充电设备上，用于将稳定电压值的直流电压发送给待充电设备以实现对待充电设备的充电；

其特征在于，还包括：

使用状况检测设备，与微波发射设备连接，用于基于微波发射设备发射的无线电波能量被接收的情况确定微波发射设备被有效利用的每天各个时间段的使用频率；

其中，所述使用状况检测设备对每天各个时间段的使用频率进行排序，将使用频率大于等于预设频率阈值的时间段作为频繁使用时间段，将使用频率小于预设频率阈值的时间段作为空闲使用时间段，并将当前时刻与每天各个时间段进行匹配，当当前时刻与某一个频繁使用时间段匹配时，发出开启控制信号，当当前时刻与某一个空闲使用时间段匹配时，发出关闭控制信号；

其中，无线电波防护设备与使用状况检测设备连接，用于在接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作，还用于在接收到关闭控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作；

背景分析设备，用于接收高清图像并分析高清图像的背景状况，当判断背景为运动背景时，确定背景检测时间间隔，当判断背景为静止背景时，背景检测时间间隔为0；

背景提取设备，与背景分析设备连接，用于基于背景分析设备确定的背景检测时间间隔，每隔背景检测时间间隔，从高清图像中提取一次背景图像，当背景检测时间间隔为0时，仍使用之前提取的背景图像；

背景分割设备，分别与图像平滑设备和背景提取设备连接，用于从高清图像中分割出背景图像以作为前景图像输出；

运动目标提取设备，与背景分割设备连接，用于分析出前景图像中多个运动目标，并从前景图像中分割出与多个运动目标分别对应的多个目标子图像；

人体识别设备，与运动目标提取设备连接，用于接收多个目标子图像，确定每一个目标子图像的面积，将每一个目标子图像的面积除以前景图像的面积以获得目标面积百分比，当目标面积百分比落在预设人体面积百分比范围内时，确定该目标子图像对应的目标为人体目标；

所述目标检测设备与人体识别设备连接，用于接收多个人体目标分别对应的目标子图像，将每一个目标子图像的形状与各个预设幼儿图案进行匹配，当存在匹配成功的预设幼儿图案时，发出存在幼儿信号，否则，发出无幼儿信号；

其中，无线电波防护设备基于目标检测设备的检测结果实现对微波发射设备的自动防护操作包括：在接收到存在幼儿信号且接收到开启控制信号时，启动对微波发射设备的自动防护操作，在接收到无幼儿信号且接收到开启控制信号时，关闭对微波发射设备的自动防护操作。