CN108071297B - 楼宇窗体参数分析平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种楼宇窗体参数分析平台，包括光强检测设备、温度传感设备、步进电机、电机驱动设备和ARM11处理设备，所述光强检测设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的照射光强度以输出实时光照强度，所述温度传感设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的气温以输出实时气温，所述步进电机用于控制窗体的打开或关闭，所述电机驱动设备用于驱动所述步进电机，所述ARM11处理设备用于基于所述光强检测设备的输出和所述温度传感设备的输出确定对所述电机驱动设备的控制模式。通过本发明，能够提高楼宇窗体的自动化控制水平。
Description
本发明是申请号为201710370709.4、申请日为2017年5月23日、发明名称为“楼宇窗体参数分析平台”的专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及楼宇管理领域，尤其涉及一种楼宇窗体参数分析平台。
背景技术
楼宇，即楼房、大厦，从字面意思来讲，楼宇指高大的房屋建筑。每一座楼宇都集成了多个窗户进行楼宇结构构造。
窗户在建筑学上是指墙或屋顶上建造的洞口，用以使光线或空气进入室内。可双向开启的现代的窗由窗框、中间的透明部分和活动构件(铰链、执手、滑轮等)三部分组成。窗框负责支撑窗体的主结构，可以是木材、金属、陶瓷或塑料材料，透明部分依附在窗框上，可以是纸、布、丝绸或玻璃材料。活动构件主要以金属材料为主，在人手触及的地方也可能包裹以塑料等绝热材料。
然而，现有技术中的楼宇窗体控制模式较为简单，无法自行识别是否有人体靠近以及无法对窗户的外部环境参数进行检测，更不用说基于上述检测结果确定窗户的开关进行自动化控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种楼宇窗体参数分析平台，采用接近传感设备和定制的各种图像处理设备分别完成是否有导电体接近窗户以及是否有人体靠近的检测操作，在接收到所述导电体接近信号且接收到所述人体识别信号时，发出存在人体信号，在接收到所述导电体接近信号且未接收到所述人体识别信号时，发出其他导电体信号，同时，还能够当实时光照强度小于等于预设光照强度阈值时，或发出所述存在人体信号时，控制所述电机驱动设备进入所述电机正转控制模式以关闭窗体，当实时光照强度大于预设光照强度阈值且所述实时气温在预设温度范围内时，控制所述电机驱动设备进入所述电机反转控制模式以打开窗体。
根据本发明的一方面，提供了一种楼宇窗体参数分析平台，所述平台包括光强检测设备、温度传感设备、步进电机、电机驱动设备和ARM11处理设备，所述光强检测设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的照射光强度以输出实时光照强度，所述温度传感设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的气温以输出实时气温，所述步进电机用于控制窗体的打开或关闭，所述电机驱动设备用于驱动所述步进电机；
其中，所述ARM11处理设备分别与所述光强检测设备、所述温度传感设备以及所述电机驱动设备连接，用于基于所述光强检测设备的输出和所述温度传感设备的输出确定对所述电机驱动设备的控制模式。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中：所述电机驱动设备具有两种控制模式：电机正转控制模式和电机反转控制模式；其中，当所述电机驱动设备处于所述电机正转控制模式时，所述步进电机关闭窗体；当所述电机驱动设备处于所述电机反转控制模式时，所述步进电机打开窗体。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中，还包括：电力供应设备，由市电接收器、变压器、整流器以及稳压器组成，所述市电接收器用于接收市电输入电压，所述变压器与所述市电接收器连接，用于将所述市电输入电压变压为24伏、12伏、5伏或3.3伏的转换电压。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中：所述整流器与所述变压器连接，用于对所述转换电压进行整流操作，所述稳压器与所述整流器连接，用于对整流操作后的电压执行稳压操作以获得稳压电压为所述平台中除了电力供应设备之外的各个组成部件提供电力供应。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中：所述光强检测设备包括可见光光敏电阻器，所述可见光光敏电阻器为负电阻特性器件，其阻值越小，所述光强检测设备输出的实时光照强度越大，其阻值越大，所述光强检测设备输出的实时光照强度越小；其中，通过测量所述可见光光敏电阻器的两端电阻以确定所述可见光光敏电阻器的阻值大小。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中，还包括：
接近传感设备，被设置在窗体外框上，用于检测是否存在导电体接近窗体外框，当存在导电体接近窗体外框时，发出导电体接近信号，否则，发出无导电体信号；
光强变化率检测设备，与所述光强检测设备连接，用于检测实时光照强度的变化率，当实时光照强度的变化率大于等于预设变化率阈值时，发出变化率过高信号，否则，发出变化率正常信号；
自适应传感设备，被设置在窗体外框上，与光强变化率检测设备连接，用于对窗体外框周围环境进行图像数据采集以输出外框图像；所述自适应传感设备包括像素数据读出设备和各个像素数据获取设备，每一个像素数据获取设备包括多个并联的CCD传感单元，当接收到所述变化率正常信号时，每一个像素数据获取设备只使用多个并联的CCD传感单元中的一个CCD传感单元所感应的数据并输出，当接收到所述变化率过高信号时，每一个像素数据获取设备将多个并联的CCD传感单元所感应的数据进行合并后输出，所述像素数据读出设备分别与各个像素数据获取设备连接，用于分别读出各个像素数据获取设备输出的数据以作为各个像素的像素值，各个像素的像素值组成所述外框图像；
对比度增强设备，用于接收外框图像，对所述外框图像执行对比度增强处理以获得增强图像；维纳滤波设备，与所述对比度增强设备连接，用于接收所述增强图像，并对所述增强图像执行维纳滤波处理以获得滤波图像；面积检测设备，与所述滤波图像连接，用于基于预设人体外形特征对所述滤波图像执行人体目标检测以获得各个人体子图像，确定每一个人体子图像的像素面积，基于每一个目标的像素面积和所述滤波图像的总像素面积确定每一个目标的面积占比；
景深检测设备，与所述面积检测设备连接，用于确定在所述滤波图像中，各个人体子图像分别对应各个目标的景深，还基于每一个目标的面积占比和景深确定每一个目标的实体面积；图像初筛设备，与所述景深检测设备连接，用于在所述滤波图像中，筛除实体面积小于等于第一面积阈值的各个目标，以获得初筛图像；
图像再筛设备，与所述景深检测设备连接，用于在所述滤波图像中，筛除实体面积小于等于第二面积阈值的各个目标，以获得再筛图像，所述第二面积阈值大于所述第一面积阈值；目标获取设备，分别与所述图像初筛设备和所述图像再筛设备连接，用于将所述再筛图像减去所述初筛图像以获得差异化图像，将所述差异化图像中的剩余目标所对应的人体子图像作为最终人体子图像输出，并在获取到所述最终人体子图像时，发出人体识别信号；
其中，所述ARM11处理设备还分别与所述目标获取设备和所述接近传感设备连接，用于在接收到所述导电体接近信号且接收到所述人体识别信号时，发出存在人体信号，在接收到所述导电体接近信号且未接收到所述人体识别信号时，发出其他导电体信号；所述ARM11处理设备当实时光照强度小于等于预设光照强度阈值时，或发出所述存在人体信号时，控制所述电机驱动设备进入所述电机正转控制模式；所述ARM11处理设备当实时光照强度大于预设光照强度阈值且所述实时气温在预设温度范围内时，控制所述电机驱动设备进入所述电机反转控制模式。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中，还包括：静态存储设备，用于预先存储预设温度范围、预设光照强度阈值、预设人体特征、第一面积阈值以及第二面积阈值。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中：所述ARM11处理设备当实时光照强度大于预设光照强度阈值且所述实时气温在预设温度范围外时，控制所述电机驱动设备进入所述电机正转控制模式。
更具体地，在所述楼宇窗体参数分析平台中，还包括：无线报警设备，与所述ARM11处理设备连接，用于当接收到所述存在人体信号时，无线发送目标报警信号，还用于当接收到所述其他导电体信号,无线发送目标预警信号。
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楼宇窗体参数分析平台的结构方框图。
图2为根据本发明实施方案示出的楼宇窗体参数分析平台的电力供应设备的结构方框图。
附图标记：1光强检测设备；2温度传感设备；3步进电机；4电机驱动设备；5ARM11处理设备；6电力供应设备；61市电接收器；62变压器；63整流器；64稳压器
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的楼宇窗体参数分析平台的实施方案进行详细说明。
随着建筑技术的发展以及人类生活水平的提高，窗的构造也日趋复杂以满足更高的热工要求。高级的建筑会采用双层甚至三层真空Low-E玻璃，双道橡胶密封条，以保证其最佳的保温隔热性能。水平天窗可以做成无框的单元，也被称为采光罩。玻璃幕墙可以被认为是一种特殊的窗，即整个建筑外墙都变成了可透光的窗。
当前的楼宇窗体控制模式落后，更多依靠人工进行窗户外部环境观察，人工确定是否进行关窗或开窗，并人工执行关窗操作或开窗操作，自动化水平低下。为了克服上述不足，本发明搭建了一种楼宇窗体参数分析平台，用于解决上述技术问题。
图1为根据本发明实施方案示出的楼宇窗体参数分析平台的结构方框图，所述平台包括光强检测设备、温度传感设备、步进电机、电机驱动设备和ARM11处理设备，所述光强检测设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的照射光强度以输出实时光照强度，所述温度传感设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的气温以输出实时气温，所述步进电机用于控制窗体的打开或关闭，所述电机驱动设备用于驱动所述步进电机；
其中，所述ARM11处理设备分别与所述光强检测设备、所述温度传感设备以及所述电机驱动设备连接，用于基于所述光强检测设备的输出和所述温度传感设备的输出确定对所述电机驱动设备的控制模式。
接着，继续对本发明的楼宇窗体参数分析平台的具体结构进行进一步的说明。
在所述平台中：所述电机驱动设备具有两种控制模式：电机正转控制模式和电机反转控制模式；其中，当所述电机驱动设备处于所述电机正转控制模式时，所述步进电机关闭窗体；当所述电机驱动设备处于所述电机反转控制模式时，所述步进电机打开窗体。
如图2所示，在所述平台中，还包括：电力供应设备，由市电接收器、变压器、整流器以及稳压器组成，所述市电接收器用于接收市电输入电压，所述变压器与所述市电接收器连接，用于将所述市电输入电压变压为24伏、12伏、5伏或3.3伏的转换电压。
在所述平台中：所述整流器与所述变压器连接，用于对所述转换电压进行整流操作，所述稳压器与所述整流器连接，用于对整流操作后的电压执行稳压操作以获得稳压电压为所述平台中除了电力供应设备之外的各个组成部件提供电力供应。
在所述平台中：所述光强检测设备包括可见光光敏电阻器，所述可见光光敏电阻器为负电阻特性器件，其阻值越小，所述光强检测设备输出的实时光照强度越大，其阻值越大，所述光强检测设备输出的实时光照强度越小；其中，通过测量所述可见光光敏电阻器的两端电阻以确定所述可见光光敏电阻器的阻值大小。
在所述平台中，还包括：
接近传感设备，被设置在窗体外框上，用于检测是否存在导电体接近窗体外框，当存在导电体接近窗体外框时，发出导电体接近信号，否则，发出无导电体信号；
光强变化率检测设备，与所述光强检测设备连接，用于检测实时光照强度的变化率，当实时光照强度的变化率大于等于预设变化率阈值时，发出变化率过高信号，否则，发出变化率正常信号；
自适应传感设备，被设置在窗体外框上，与光强变化率检测设备连接，用于对窗体外框周围环境进行图像数据采集以输出外框图像；所述自适应传感设备包括像素数据读出设备和各个像素数据获取设备，每一个像素数据获取设备包括多个并联的CCD传感单元，当接收到所述变化率正常信号时，每一个像素数据获取设备只使用多个并联的CCD传感单元中的一个CCD传感单元所感应的数据并输出，当接收到所述变化率过高信号时，每一个像素数据获取设备将多个并联的CCD传感单元所感应的数据进行合并后输出，所述像素数据读出设备分别与各个像素数据获取设备连接，用于分别读出各个像素数据获取设备输出的数据以作为各个像素的像素值，各个像素的像素值组成所述外框图像；
对比度增强设备，用于接收外框图像，对所述外框图像执行对比度增强处理以获得增强图像；维纳滤波设备，与所述对比度增强设备连接，用于接收所述增强图像，并对所述增强图像执行维纳滤波处理以获得滤波图像；面积检测设备，与所述滤波图像连接，用于基于预设人体外形特征对所述滤波图像执行人体目标检测以获得各个人体子图像，确定每一个人体子图像的像素面积，基于每一个目标的像素面积和所述滤波图像的总像素面积确定每一个目标的面积占比；
景深检测设备，与所述面积检测设备连接，用于确定在所述滤波图像中，各个人体子图像分别对应各个目标的景深，还基于每一个目标的面积占比和景深确定每一个目标的实体面积；图像初筛设备，与所述景深检测设备连接，用于在所述滤波图像中，筛除实体面积小于等于第一面积阈值的各个目标，以获得初筛图像；
图像再筛设备，与所述景深检测设备连接，用于在所述滤波图像中，筛除实体面积小于等于第二面积阈值的各个目标，以获得再筛图像，所述第二面积阈值大于所述第一面积阈值；目标获取设备，分别与所述图像初筛设备和所述图像再筛设备连接，用于将所述再筛图像减去所述初筛图像以获得差异化图像，将所述差异化图像中的剩余目标所对应的人体子图像作为最终人体子图像输出，并在获取到所述最终人体子图像时，发出人体识别信号；
其中，所述ARM11处理设备还分别与所述目标获取设备和所述接近传感设备连接，用于在接收到所述导电体接近信号且接收到所述人体识别信号时，发出存在人体信号，在接收到所述导电体接近信号且未接收到所述人体识别信号时，发出其他导电体信号；所述ARM11处理设备当实时光照强度小于等于预设光照强度阈值时，或发出所述存在人体信号时，控制所述电机驱动设备进入所述电机正转控制模式；所述ARM11处理设备当实时光照强度大于预设光照强度阈值且所述实时气温在预设温度范围内时，控制所述电机驱动设备进入所述电机反转控制模式。
在所述平台中，还包括：静态存储设备，用于预先存储预设温度范围、预设光照强度阈值、预设人体特征、第一面积阈值以及第二面积阈值。
在所述平台中：所述ARM11处理设备当实时光照强度大于预设光照强度阈值且所述实时气温在预设温度范围外时，控制所述电机驱动设备进入所述电机正转控制模式。
在所述平台中，还包括：无线报警设备，与所述ARM11处理设备连接，用于当接收到所述存在人体信号时，无线发送目标报警信号，还用于当接收到所述其他导电体信号,无线发送目标预警信号。
另外，所述无线报警设备可以为时分双工通信接口。时分双工是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收和传送信道。移动通信目前正向第三代发展，中国于1997年6月提交了第三代移动通信标准草案(TD-SCDMA)，其TDD模式及智能天线新技术等特色受到高度评价并成三个主要候选标准之一。在第一代和第二代移动通信系统中FDD模式一统天下，TDD模式没有引起重视。但由于新业务的需要和新技术的发展，以及TDD模式的许多优势，TDD模式将日益受到重视。
时分双工的工作原理如下：TDD是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道(或上下行链路)。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保证时间来分离接收与传送信道；而FDD模式的移动通信系统的接收和传送是在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传送信道。
采用不同双工模式的移动通信系统特点与通信效益是不同的。TDD模式的移动通信系统中上下行信道用同样的频率，因而具有上下行信道的互惠性，这给TDD模式的移动通信系统带来许多优势。
在TDD模式中，上行链路和下行链路中信息的传输可以在同一载波频率上进行，即上行链路中信息的传输和下行链路中信息的传输是在同一载波上通过时分实现的。
采用本发明的楼宇窗体参数分析平台，针对现有技术中楼宇窗体自动化水平不高的技术问题，通过在楼宇窗体外部设置了多种外部环境参数检测设备，以基于上述检测结果对外部环境进行分析和判断，并进一步自动执行开窗操作或关窗操作，从而提高了楼宇窗体的自动化水平。
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)
1.一种楼宇窗体参数分析平台，其特征在于，包括光强检测设备、温度传感设备、步进电机、电机驱动设备和ARM11处理设备，所述光强检测设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的照射光强度以输出实时光照强度，所述温度传感设备被设置在窗体外框上，用于检测窗体外部的气温以输出实时气温，所述步进电机用于控制窗体的打开或关闭，所述电机驱动设备用于驱动所述步进电机，所述ARM11处理设备分别与所述光强检测设备、所述温度传感设备以及所述电机驱动设备连接，用于基于所述光强检测设备的输出和所述温度传感设备的输出确定对所述电机驱动设备的控制模式；
所述电机驱动设备具有两种控制模式：电机正转控制模式和电机反转控制模式；
其中，当所述电机驱动设备处于所述电机正转控制模式时，所述步进电机关闭窗体；
其中，当所述电机驱动设备处于所述电机反转控制模式时，所述步进电机打开窗体；
电力供应设备，由市电接收器、变压器、整流器以及稳压器组成，所述市电接收器用于接收市电输入电压，所述变压器与所述市电接收器连接，用于将所述市电输入电压变压为24伏、12伏、5伏或3.3伏的转换电压；
所述整流器与所述变压器连接，用于对所述转换电压进行整流操作，所述稳压器与所述整流器连接，用于对整流操作后的电压执行稳压操作以获得稳压电压为所述平台中除了电力供应设备之外的各个组成部件提供电力供应；
所述光强检测设备包括可见光光敏电阻器，所述可见光光敏电阻器为负电阻特性器件，其阻值越小，所述光强检测设备输出的实时光照强度越大，其阻值越大，所述光强检测设备输出的实时光照强度越小；
其中，通过测量所述可见光光敏电阻器的两端电阻以确定所述可见光光敏电阻器的阻值大小；
接近传感设备，被设置在窗体外框上，用于检测是否存在导电体接近窗体外框，当存在导电体接近窗体外框时，发出导电体接近信号，否则，发出无导电体信号；
光强变化率检测设备，与所述光强检测设备连接，用于检测实时光照强度的变化率，当实时光照强度的变化率大于等于预设变化率阈值时，发出变化率过高信号，否则，发出变化率正常信号；
自适应传感设备，被设置在窗体外框上，与光强变化率检测设备连接，用于对窗体外框周围环境进行图像数据采集以输出外框图像；所述自适应传感设备包括像素数据读出设备和各个像素数据获取设备，每一个像素数据获取设备包括多个并联的CCD传感单元，当接收到所述变化率正常信号时，每一个像素数据获取设备只使用多个并联的CCD传感单元中的一个CCD传感单元所感应的数据并输出，当接收到所述变化率过高信号时，每一个像素数据获取设备将多个并联的CCD传感单元所感应的数据进行合并后输出，所述像素数据读出设备分别与各个像素数据获取设备连接，用于分别读出各个像素数据获取设备输出的数据以作为各个像素的像素值，各个像素的像素值组成所述外框图像；
对比度增强设备，用于接收外框图像，对所述外框图像执行对比度增强处理以获得增强图像；
维纳滤波设备，与所述对比度增强设备连接，用于接收所述增强图像，并对所述增强图像执行维纳滤波处理以获得滤波图像；
面积检测设备，与所述滤波图像连接，用于基于预设人体外形特征对所述滤波图像执行人体目标检测以获得各个人体子图像，确定每一个人体子图像的像素面积，基于每一个目标的像素面积和所述滤波图像的总像素面积确定每一个目标的面积占比；
景深检测设备，与所述面积检测设备连接，用于确定在所述滤波图像中，各个人体子图像分别对应各个目标的景深，还基于每一个目标的面积占比和景深确定每一个目标的实体面积；
图像初筛设备，与所述景深检测设备连接，用于在所述滤波图像中，筛除实体面积小于等于第一面积阈值的各个目标，以获得初筛图像；
图像再筛设备，与所述景深检测设备连接，用于在所述滤波图像中，筛除实体面积小于等于第二面积阈值的各个目标，以获得再筛图像，所述第二面积阈值大于所述第一面积阈值；
目标获取设备，分别与所述图像初筛设备和所述图像再筛设备连接，用于将所述再筛图像减去所述初筛图像以获得差异化图像，将所述差异化图像中的剩余目标所对应的人体子图像作为最终人体子图像输出，并在获取到所述最终人体子图像时，发出人体识别信号；
其中，所述ARM11处理设备还分别与所述目标获取设备和所述接近传感设备连接，用于在接收到所述导电体接近信号且接收到所述人体识别信号时，发出存在人体信号，在接收到所述导电体接近信号且未接收到所述人体识别信号时，发出其他导电体信号；
其中，所述ARM11处理设备当实时光照强度小于等于预设光照强度阈值时，或发出所述存在人体信号时，控制所述电机驱动设备进入所述电机正转控制模式；
其中，所述ARM11处理设备当实时光照强度大于预设光照强度阈值且所述实时气温在预设温度范围内时，控制所述电机驱动设备进入所述电机反转控制模式；
所述ARM11处理设备当实时光照强度大于预设光照强度阈值且所述实时气温在预设温度范围外时，控制所述电机驱动设备进入所述电机正转控制模式；
静态存储设备，用于预先存储预设温度范围、预设光照强度阈值、预设人体特征、第一面积阈值以及第二面积阈值。
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