CN205082015U - 智能照明开关控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种智能照明开关控制器，其主要由微处理器和与该微处理器相连的串口、摄像头图像传感器、光照度传感器、MicroSD卡文件系统FATFS、时钟模块、继电器和电源组成。本实用新型通过实时时钟判断开关灯的时间范围，采用光照度传感器对环境光照强度进行检测，并且利用摄像头图像传感器判断当前环境是否有人活动，系统综合时间判断、光照度检测、移动侦测这三方面检测情况作出决策，对照明进行更精准的控制，从而减少能源损耗、最大限度地降低人力物力使用，而且还具有性价比高、操作简易、可推广性高等优点，这既符合我国的节能减排的国策，也顺应了智慧城市的趋势。

Description

智能照明开关控制器

技术领域

本实用新型涉及控制器，特别是一种智能照明开关控制器。

背景技术

目前智能灯控开关主要以声控和光控为主，声控就是根据当前环境的声音大小来判断是否有人，而光控则是根据光照强度来判断是否需要照明。这两种方案虽然在一定程度上能解决问题，但是都有瑕疵，比如声控容易受噪声干扰，而光控在白天需要照明的条件往往效果不是那么好。

本实用新型是光控和摄像头的一个结合，通过相关的图像处理算法，能够弥补光控的不足，而且更智能，准确度更高。

发明内容

本实用新型所要解决的主要技术问题是：提供一种智能照明开关控制器，该控制器可以根据公共室内光照环境实现自动开、关灯。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：主要由微处理器和与该微处理器相连的串口、摄像头图像传感器、光照度传感器、MicroSD卡文件系统FATFS、时钟模块、继电器和电源组成。

所述微处理器采用STM32CortexM3(STM32F103VET6)微处理器，其通过串口与装在智能照明开关控制器的主板上的WIFI模块相连。WIFI模块用于对控制器的各项参数设置和工作状态的了解。

所述摄像头图像传感器采用CMOS摄像头图像传感器，该摄像头图像传感器通过数据线与微处理器相连。

所述光照度传感器采用BH1750传感器，其通过数据线与微处理器相连，该传感器装在智能照明开关控制器的面板上。

所述串口采用RS-232串口，其通过数据线与微处理器相连。

所时钟模块采用RTC实时时钟模块，其通过数据线与微处理器相连。

所述继电器采用SRD-05VDC-SL-C继电器，其装在智能照明开关控制器的主板上，并且通过控制线与微处理器相连。用作控制器的执行元件。

所述微处理器通过串口与网口相连，该网口采用W5500。

本实用新型与以往技术相比，具有单个控制器多参数测控、测控范围大、抗干扰能力强、成本低、安装施工便捷等优点。经过实际测试有效检测角度为左右各45度，有效检测距离为0-12米，其中当检测距离为0-5米时，检测灵敏度高，人只要有轻微的晃动即可检测到，当距离为5-8米时，单人摇头或摆手能检测到，当距离增大到8-12米时，此时还能检测，只不过需要目标比较大的动作，如站起等。

附图说明

图1为本实用新型电路原理方框示意图。

具体实施方式

本实用新型是一种智能照明开关控制器，其主要由微处理器和与该微处理器相连的串口、摄像头图像传感器、光照度传感器、MicroSD卡文件系统FATFS、时钟模块、继电器和电源组成。本实用新型通过实时时钟判断开关灯的时间范围，采用光照度传感器对环境光照强度进行检测，并且利用摄像头图像传感器判断当前环境是否有人活动，系统综合时间判断、光照度检测、移动侦测这三方面检测情况作出决策，对照明进行更精准的控制，从而减少能源损耗、最大限度地降低人力物力使用，而且还具有性价比高、操作简易、可推广性高等优点，这既符合我国的节能减排的国策，也顺应了智慧城市的趋势。

下面结合实施及附图对本实用新型作进一步说明，但不限定本发明。

本实用新型提供的智能照明开关控制器，其结构如图1所示，由微处理器和与该微处理器相连的串口、摄像头图像传感器、光照度传感器、MicroSD卡文件系统FATFS、时钟模块、继电器和电源组成。

所述微处理器采用STM32CortexM3微处理器，其特点是高速、低功耗、低成本。根据实际情况需要，该微处理器通过串口与装在主板上的WIFI模块、网口(以太网)相连。

所述摄像头图像传感器采用CMOS摄像头图像传感器，用于采集被控区域环境的图像信息。该摄像头图像传感器通过数据线与微处理器相连。

所述光照度传感器采用BH1750传感器，其通过数据线与微处理器相连，用于采集被控区域环境的光照度信息。该传感器装在控制器的面板上。

所述串口采用RS-232串口，其通过数据线与微处理器相连。

所述MicroSD卡文件系统FATFS，用于存储数字图像数据和系统运行参数，其通过数据线与微处理器相连。

所述时钟模块采用RTC实时时钟模块，主要用于时间控制，其通过数据线与微处理器相连。

所述继电器采用SRD-05VDC-SL-C，其用作执行开关。其装在主板上，并且通过控制线与微处理器相连。

所述电源采用AC/DC(220V/5V)，其用途是为智能照明开关控制器供电。该电源装在主板上，其通过导线与控制器相连。

所述网口采用W5500，其用途主要是运行参数设置并为今后实现网络控制提供支持。

通过控制器采集的图像信息和光照度信息，结合时钟条件，对被控环境内的照明开关实施智能控制。非常适于无人看守的公共室内环境照明控制。

本实用新型利用数字图像技术和网络技术实现智能开关控制。

本实用新型提供的智能照明开关控制器，其工作过程是：摄像头每隔一定的时间就采集一次环境图像数据，然后对比前一次采集的图像数据，以判断被控环境内是否有人在活动，同时还要采集当前环境的光照度数据，并根据设置的照明时间段，综合上述因素对照明开关实施控制。开灯的条件为：被控环境内有人员活动、目前环境的光照度不足、在设置开灯的时间段内。当以上3个条件同时满足时就接通照明电源，否则断开照明电源。具体如下：

首先是初始化装置的各个模块(见图1)，然后万年历模块U7获取时间，数字光模块U4获取光照强度，判断时间和光照强度是否位于开灯的时间段和是否高于开灯的关照强度，未能同时满足以上两者则算法直接结束，不予开灯。当满足条件后，进入移动侦测算法阶段。

从摄像头U3取相邻的两帧图片，然后对其作差分处理，得到差分图像。判断差分图像的像素是否大于了设定的阈值，如果大于阈值，得到的图像的直方图是双峰的，然后利用OSTU(最大类间方差算法)对图像进行阈值分割得到二值化图像，然后计算目标像素与背景像素的比例，如果大于设定值表示当前教室有人，系统发送开灯指令，驱动继电器U6执行开灯动作，反之则执行关灯操作。如果差分图像的像素阈值小于设定值，则该图像的直方图是单峰的，由于OSTU算法对单峰的效果不好，此时采用一般的阈值分割算法进行二值化。得到二值化图像后的流程与前面所述相同。

最后当移动侦测检测的结果为无人，也就是要执行关灯操作时，并不会立即操作，考虑到稳定性，会设置一个计数器，只有连续检测到设定次数的无人状态才会去执行关灯操作，如果中途有检测到有人状态，则计数器会进行清零操作。

为了适应太阳光实时缓慢的光线变化，本实用新型在阈值分割部分加入动态阈值。反映了光照变化的整体状况。若光照变化较小，则将是一个很小的值；如果光照变化明显，数值就会比较大，根据实际情况设定范围。从而有效地抑制了光照变化对目标检测与提取的影响。

对于光照突变时，背景模型往往不能快速的反应，而会错误地认为是运动目标出现了。尤其是当局部间的光照发生突变，由于其变化范围较小，在目标检测中很容易被误当成运动目标，造成不必要的误判开灯，给目标检测的精度带来很大的影响。所以当检测到光照发生突变，应选择将此帧的检测结果舍弃，继续检测下一帧图像，同时使背景模型能够尽快适应这种变化，不干扰检测结果。

Claims (8)

1.一种智能照明开关控制器，其特征是主要由微处理器和与该微处理器相连的串口、摄像头图像传感器、光照度传感器、MicroSD卡文件系统FATFS、时钟模块、继电器和电源组成。

2.根据权利要求1所述的智能照明开关控制器，其特征在于所述微处理器采用STM32CortexM3微处理器，其通过串口与装在智能照明开关控制器的主板上的WIFI模块相连。

3.根据权利要求1所述的智能照明开关控制器，其特征在于所述摄像头图像传感器采用CMOS摄像头图像传感器，该摄像头图像传感器通过数据线与微处理器相连。

4.根据权利要求1所述的智能照明开关控制器，其特征在于所述光照度传感器采用BH1750传感器，其通过数据线与微处理器相连，该传感器装在智能照明开关控制器的面板上。

5.根据权利要求1所述的智能照明开关控制器，其特征在于所述串口采用RS-232串口，其通过数据线与微处理器相连。

6.根据权利要求1所述的智能照明开关控制器，其特征在于所时钟模块采用RTC实时时钟模块，其通过数据线与微处理器相连。

7.根据权利要求1所述的智能照明开关控制器，其特征在于所述继电器采用SRD-05VDC-SL-C继电器，其装在智能照明开关控制器的主板上，并且通过控制线与微处理器相连。

8.根据权利要求1所述的智能照明开关控制器，其特征在于所述微处理器通过串口与网口相连，该网口采用W5500。