CN201926071U - 一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置。由微处理器、外扩存储器、图像采集器、无线串口集线器、显示模块和空调控制模块组成；外扩存储器、图像采集器和无线串口集线器通过对应I/O接口和微处理器连接，显示模块通过对应接口与无线串口集线器连接，无线串口集线器对空调控制模块采用无线传输进行控制。微处理器采用ARM9芯片S3c2440。外扩存储器采用NANDFlash和NOR Flash，并与SDRAM相配合。图像采集器采用OV9650COMS型影像传感器的数字摄像头模组。无线串口集线器使用ZigBee通信协议，采用内嵌8051内核的CC2430芯片进行无线数据传输；其中ZigBee无线通信模块包括RF(射频)收发器、微处理器、存储器、晶振、天线和串口，其中射频收发器采用UZ2400芯片，微处理器采用8051芯片。空调控制模块采用了74LS138译码器和TLP521-4光耦芯片。显示模块采用了OCM12864-9图形点阵液晶显示模块。本实用新型具有自行设定在不同的温度段下的人数范围以及空调关闭时的人数，此装置既能满足人体舒适度的要求又能节约电能，使用方便等优点。
Description
技术领域 本实用新型涉及一种节能装置，尤其涉及一种电器控制方面的节能装置。
背景技术 当今社会能源紧缺，虽然国家大力提倡节约能源，但是电能浪费的现象仍然十分普遍，而在公共场所，由于管理、人员等原因这种浪费就更为严重。而空调作为现代生活常用电器之一，每年的耗电量尤为可观。传统的空调器利用制冷原理或电加热、热泵技术使房内空气温度降低或升高，其温度控制器是根据人为设定的温度而工作的，因此无论场所内人多人少空调的温度恒定不变，由于不能依据实际情况进行调整，这就在很大程度上浪费了电能。
发明内容 本实用新型的目的是提供一种可以根据公共场所内的人数和方位对空调进行控制调温的一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置。
本实用新型解决技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置。由微处理器、外扩存储器、图像采集器、无线串口集线器、显示模块和空调控制模块组成；外扩存储器、图像采集器和无线串口集线器通过对应I/O接口和微处理器连接，显示模块通过对应接口与无线串口集线器连接，无线串口集线器对空调控制模块采用无线传输进行控制。微处理器采用ARM9芯片S3c2440。外扩存储器采用NANDFlash和NOR Flash，并与SDRAM相配合。图像采集器采用OV9650COMS型影像传感器的数字摄像头模组。无线串口集线器使用ZigBee通信协议，采用内嵌8051内核的CC2430芯片进行无线数据传输；其中ZigBee无线通信模块包括RF(射频)收发器、微处理器、存储器、晶振、天线和串口，其中射频收发器采用UZ2400芯片，微处理器采用8051芯片。空调控制模块采用了74LS138译码器和TLP521-4光耦芯片。显示模块采用了OCM12864-9图形点阵液晶显示模块。
使用时，图像采集器对外界信息进行采集识别人体对象目标，并返回当前图像中的人体个数及其相对的位置，并将数据传输到微处理器进行处理分析。图像处理部分使用嵌入式Linux操作系统，并且移植OpenCV，通过机器学习使系统自动识别人体对象目标，并返回当前图像中的人体个数及其相对的位置。由于S3C2440上有对应专用的CAMERA接口，所以这里选择OV9650COMS型影像传感器的数字摄像头模组，可以直接将它的引脚接到S3C2440的CAMERA接口上，实现起来相对简单。CMOS型摄像头模组是先进、节能、小巧的高精度相机的内置式组件，该数字摄像头模组把实现优质VGA影像的CMOS影像传感器与高度集成的影像处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起，输出JPEG图像或视频图像。同时支持8/10位数字传输JPEG图像和YCbCr接口。由于具有高度集成的特点，该数字摄像模组不需要配备任何外部器件，实现起来电路简单。
因为需要在微处理器内运行嵌入式Linux操作系统时，Linux内核与其文件系统需要大量的存储空间，所以这里需要外扩大量的外部存储空间。这里同时选取NAND Flash和NOR Flash，因为程序不可能在NAND Flash运行，这里再选择SDRAM与之相配合。微处理器ARM9芯片S3c2440将处理过的信号传送给无线串口集线器的CC2430芯片进行处理。
信号到达CC2430后由8051内核分析处理接收到的数据，并进行判断分析，确定是否传输给各个节点，节点采集到信号后，进行判断分析，由所传过来的信号确定是否控制相应继电器。从而控制空调控制模块。在数据传输上使用ZigBee通信协议，进行无线数据传输，这样可以避免在公共场所内中的布线问题，即避免了布线的麻烦又节省了布线的费用。
无线串口集线器将数据处理分析结果传输到显示模块和空调控制模块。空调控制模块选用众和电子生产的K-2088i型万能空调遥控器，用来调控空调的工作温度和是否开启。利用ZigBee无线通信模块中嵌入的8051内核直接控制遥控器，通过74LS138译码器和TLP521-4光耦芯片控制K-2088i万能遥控器，实现控制空调温度和开闭状态的功能。
显示模块选用OCM12864-9图形点阵液晶显示模块，显示系统中采集到的数据及相应的提示信息，同时通过几个按键实现人机信息的交互。为了控制空调控制模块的按键，本系统选用TLP521-4光耦芯片来实现。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果为：工作人员根据实际需要(也可参照国标值)自行设定在不同的温度段下的人数范围以及空调关闭时的人数，之后此装置便据此数表定时自动调整空调温度和开闭状态以达到既能满足人体舒适度的要求又能节约电能，使用方便。
附图说明 图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的NAND FLASH与S3c2440接口电路图。
图3为本实用新型的NOR FLASH与S3C24440接口电路图。
图4为本实用新型的SDRAM与S3C2440接口电路图。
图5为本实用新型的OV9650数字摄像头接口电路图。
图6为本实用新型的ZigBee的协议栈模型图。
图7为本实用新型的ZigBee无线通信模块图。
图8为本实用新型的2430内部管脚图。
图9为本实用新型的显示模块接口电路图。
图10为本实用新型的应用程序的Makefile内容图。
图11为本实用新型的软件设计框图。
图12为本实用新型的图像采集流程图。
具体实施方式 在图1所示的本实用新型的结构框图中，由微处理器、外扩存储器、图像采集器、无线串口集线器、显示模块和空调控制模块组成；外扩存储器、图像采集器和无线串口集线器通过对应I/O接口和微处理器连接，显示模块通过对应接口与无线串口集线器连接，无线串口集线器对空调控制模块采用无线传输进行控制。微处理器采用ARM9芯片S3c2440。外扩存储器采用NANDFlash和NOR Flash，并与SDRAM相配合。图像采集器采用OV9650COMS型影像传感器的数字摄像头模组。无线串口集线器使用ZigBee通信协议，采用内嵌8051内核的CC2430芯片进行无线数据传输；其中ZigBee无线通信模块包括RF(射频)收发器、微处理器、存储器、晶振、天线和串口，其中射频收发器采用UZ2400芯片，微处理器采用8051芯片。空调控制模块采用了74LS138译码器和TLP521-4光耦芯片。显示模块采用了OCM12864-9图形点阵液晶显示模块。
在图2所示的本实用新型的NAND FLASH与S3c2440接口电路图中，NANDFLASH存储操作系统及系统文件数据，NAND Flash具有体积小，存储单元密度高，写入和擦除速度快且最高可达一百万次，制造过程简单，价格较低等优点。
在图3所示的本实用新型的NOR FLASH与S3C24440接口电路图中，NOR FLASH存放Boot代码，引导系统启动。NOR FLASH的特点是可以再片内运行程序，但其写入和擦除速度慢，价格相对较高。故这里选择NOR FLASH存储系统启动代码，NAND FLASH作为主要存储器件。
在图4所示的本实用新型的SDRAM与S3C2440接口电路图中，SDRAM提供程序运行的环境。SDRAM与FLASH相比具有掉电不保存数据的缺点，但其读写速度远高于FLASH存储器件。当系统启动后将FLASH中的程序代码及相关数据映射到SDRAM中，提高运行速度。
在图5所示的本实用新型的OV9650数字摄像头接口电路图中，OV9650数字摄像头用来采集外界图像信息，CMOS型摄像头模组是先进、节能、小巧的高精度相机的内置式组件，该数字摄像头模组把实现优质VGA影像的CMOS影像传感器与高度集成的影像处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起，输出JPEG图像或视频图像。同时支持8/10位数字传输JPEG图像和YCbCr接口。由于具有高度集成的特点，该数字摄像模组不需要配备任何外部器件，实现起来电路简单。
在图6所示的本实用新型的ZigBee的协议栈模型图中，构建ZigBee通信模型，实现无线数据传输。
在图7所示的本实用新型的ZigBee无线通信模块图中，为无线数据传输的硬件结构组成。ZigBee模块中RF(射频)收发器采用射频收发模块采用UZ2400芯片，微处理器采用8051芯片。RF收发器是ZigBee设备的核心，任何ZigBee设备都要有RF收发器。它主要进行信号的调制与解调、发送和接收等。微处理器通过SPI总线与RF收发器相连，主要用于处理射频信号、控制和协调各部分器件的工作，通过串口与外部设备之间进行通信。ZigBee模块还包括存储器、晶振、天线、串口等器件。
在图8所示的本实用新型的2430内部管脚图中，实现无线数据传输的最小电路系统。处理过的信号传送给ZigBee2430，8051内核分析处理接收到的数据，并进行判断分析，确定是否传输给各个节点，节点采集到信号后，在进行判断分析，有所传过来的信号确定是否控制相应继电器。
在图9所示的本实用新型的显示模块接口电路图中，选用OCM12864-9图形点阵液晶显示模块，显示当前系统工作状态，及时间等信息，并通过按键实现人机交互。公共场所的工作人员可以根据实际需要自行设定在不同的温度段下的人数范围以及空调关闭时的人数(当然我们将根据国家标准提供一个标值，工作人员可以此为参考)这样便提高此装置的实用性。
在图10所示的本实用新型的应用程序的Makefile内容图中，在Linux利用OpenCV库下编译图像识别应用程序。
Claims (7)
1.一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置，其特征在于：由微处理器、外扩存储器、图像采集器、无线串口集线器、显示模块和空调控制模块组成；外扩存储器、图像采集器和无线串口集线器通过对应I/O接口和微处理器连接，显示模块通过对应接口与无线串口集线器连接，无线串口集线器对空调控制模块采用无线传输进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置，其特征在于：微处理器采用ARM9芯片S3c2440。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置，其特征在于：外扩存储器采用NAND Flash和NOR Flash，并与SDRAM相配合。
4.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置，其特征在于：图像采集器采用OV9650COMS型影像传感器的数字摄像头模组。
5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置，其特征在于：无线串口集线器使用Zigbee通信协议，采用内嵌8051内核的CC2430芯片进行无线数据传输；其中Zigbee无线通信模块包括RF(射频)收发器、微处理器、存储器、晶振、天线和串口，其中射频收发器采用UZ2400芯片，微处理器采用8051芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置，其特征在于：空调控制模块采用了74LS138译码器和TLP521-4光耦芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的自动控制空调的节能装置，其特征在于：显示模块采用了OCM12864-9图形点阵液晶显示模块。
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