CN209488862U - 一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，包括视频采集装置、温度检测装置、烟雾检测装置、电压电流转换装置、微控制器、节能灯、无线通讯装置、智能终端(服务器)；本实用新型通过计算机视觉和人群识别对红外信息采集设备信息优化，利用人工智能技术调节大型建筑群内照明设备的开关和亮度，并利用计算机视觉计算室内人群密度。有效的解决了现有大型建筑群照明设备资源浪费和预警人员紧急疏散困难等问题。

Description

一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统

技术领域

本实用新型属于智能照明技术领域，涉及一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础。近年来，随着各国经济的快速发展，能源供需的可持续性、居住环境的优劣性越来越重要。建筑业作为三大能源消费产业之一，近年来一直在探索新型节能材料，以促进建筑节能的发展，如何降低建筑能耗，实现绿色生态城市的发展。

大型公共建筑是指建筑面积超过2万平方米且采用集中空调系统的各类星级酒店、大中型商场、高级写字楼、车站、机场及体育场馆等。据统计，目前我国有5亿平方米左右的大型公共建筑，其能耗是一般住宅的10～20倍，可谓建筑能源消耗的高密度领域。以北京为例，大型公共建筑的总面积虽然仅占全市民用建筑总面积的5.4％，但全年总耗电量却达到33亿千瓦时，接近全市所有居民生活用电的一半。

节能从大型公共建筑入手，已成为一些城市建设节约型城市的突破口、。据专家预测，就大型公共建筑而言，节能的潜力在30％以上。

照明控制技术落后造成照明用电浪费的现象比较严重。美国每天有多达300-400百万度电因管理不善，如灯具损坏或灰尘污染或是超期服役的旧光源而浪费。

计算机视觉人群计数，近几年内国内外才着重开始研究，今后的应用领域更多的是大型建筑群辅助安防，管理；集群建筑辅助系统控制，从计算机视觉处理角度出发，目前有以下论文：

论文《基于视频的商场人群行为识别研究_梁茜》里阐述了基于复杂背景下的人群识别和计数方法及其相关示例。此篇论文中首先对视频序列，每一顿采用本文提出的结合YUV空间码本模型和基于HOG特证行人检测的改进前景人群目标检测算法，对前景人群目标进行检测提取。然后，在获得的前景人群目标中提取人群特征点，对于特征点改进的K-means二次聚类，最后，统计分类结果，对人的区域进行标记，并计算出相应场景下的人数这个示例给了我们研究参考的方向与证实了人群计数的可行性。但是在人群计数系统管理上由于数据利用不充分，计算精度不够好，以及电路结构复杂，因此有很多优化的空间需要我们的进一步研究和探索。

论文《基于视频图像的火灾烟雾识别管理系统设计_左亚雯》和《复杂背景下基于视频图像的火灾识别技术研究_杨柳》分别阐述了基于视频图像的火灾烟雾识别管理系统设计和视频图像的火灾识别技术的理论。在复杂的背景下利用计算机视觉对视频信息进行分析，可以判断火势，并保留火灾现场的图像信息，留存视频图像，为后期的事故调查还原真实的火灾场景，提供详尽的图像资料。较高的灵敏性。由于探测设备的限制，传统的火灾识别系统需要较长时间才能获取火灾信息(烟雾、热量等)，现场的火势可能得到进一步的恶化。通过视频采集设备可以快速地获取监控区域内的信息，能够检测到早期火灾，有利于防止火势的扩散。

本实用新型可以在基于计算机视觉的基础上，利用温度和烟雾传感器，提高了火情预警精度，能够有效的预警火情。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，通过计算机视觉和人群识别对红外信息采集设备信息优化，利用人工智能技术调节大型建筑群内照明设备的开关和亮度，有效的解决了现有大型建筑群照明设备浪费资源和预警人员紧急疏散困难等问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：包括视频采集装置、电压电流转换装置、微控制器、节能灯、无线通讯装置、智能终端；

所述视频采集装置安装在监控场所内，用于采集监控场所内的信息；

所述节能灯安装在监控场所内，用于给监控场所提供照明；

所述微控制器通过导线分别与所述视频采集装置、电压电流转换装置、节能灯、无线通讯装置连接，用于控制所述视频采集装置、电压电流转换装置、节能灯、无线通讯装置工作；

所述电压电流转换装置通过导线分别与外界电源及所述视频采集装置、微控制器、节能灯、无线通讯装置连接，用于给所述视频采集装置、微控制器、节能灯、无线通讯装置提供相应输出电源转换；

所述微控制器通过所述无线通讯装置与所述智能终端连接通信，用于向所述智能终端传输节能灯开关状态和亮度，并接收所述智能终端的反馈控制信息，调节监控场所内节能灯的开关和亮度。

与现有技术相比，本实用新型采用LoRa无线通讯，传输距离远，功耗低，可实现大型建筑群的集群控制，并且节约能源。同时利用物联网通讯设备与不同设备和互联网进行连接实现人机交互。结合现有视频处理技术，提供丰富的视频处理功能；微控制器用于控制各个模块的工作和接收反馈信号，并将信号经过分析处理后发出控制指令；电压电流转换电路用于提供电力，对LED发光电路输出可调电压电流，并接受微控制器的指令调节LED发光电路的发光状态。避免了电力的浪费，同时方便人员对设备进行管理和维护，并在预警状态下对人员疏散起到优化作用，提升了大型建筑群的安全管理等级。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构图；

图2为本实用新型实施例的电压电流转换装置电路结构图；

图3为本实用新型实施例的LED控制电路结构图；

图4为本实用新型实施例的无线通讯流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请见图1、图2和图3，本实用新型提供的一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，包括视频采集装置1、温度检测装置2、烟雾检测装置3、电压电流转换装置4、微控制器(MCU)5、节能灯6、无线通讯装置7、智能终端(服务器)；

视频采集装置1安装在监控场所内，用于采集监控场所内的信息；

节能灯6安装在监控场所内，用于给监控场所提供照明；

微控制器(MCU)5通过导线分别与视频采集装置1、温度检测装置2、烟雾检测装置3、电压电流转换装置4、节能灯6、无线通讯装置7连接，用于控制视频采集装置1、温度检测装置2、烟雾检测装置3、电压电流转换装置4、节能灯6、无线通讯装置7工作；

电压电流转换装置4通过导线分别与外界电源及视频采集装置1、温度检测装置2、烟雾检测装置3、微控制器(MCU)5、节能灯6、无线通讯装置7连接，用于给视频采集装置1、温度检测装置2、烟雾检测装置3、微控制器(MCU)5、节能灯6、无线通讯装置7提供相应输出电源转换；

微控制器(MCU)5通过无线通讯装置7与智能终端(服务器)连接通信，用于向智能终端(服务器)传输节能灯6开关状态和亮度，并接收智能终端(服务器)的反馈控制信息，调节监控场所内节能灯6的开关和亮度。

请见图1，本实施例的视频采集装置1包括红外摄像头和视频处理模块，用于将采集监控场所内的信息通过自压缩处理后通过网线传输给所述智能终端(服务器)，智能终端(服务器)辨别监控场所内人群，计算相应位置和距离，统计监控场所内人群的人数，并将信息储存在服务器内；视频处理模块包括图像识别芯片、数模转换电路；图像识别芯片和数模转换电路连接；红外摄像头搜集视频信息，经过图像识别芯片降噪后，由数模转换电路将图像的模拟信号转换成数字信号，经图像识别芯片调制后通过网线传送到所述智能终端(服务器)。

本实施例的温度检测装置2由顺序连接的温度检测电路和温度传感器组成；温度检测装置2通过导线分别与电压电流转换装置4、微控制器(MCU)5连接；温度检测装置2检测周围温度变化情况，并将温度转化成数字信号发送给微控制器(MCU)5；微控制器(MCU)5通过运算比较预设定阈值，判断温度含量是否异常，若超标则通过微控制器(MCU)5发送指令到无线通讯装置7将温度信息发送到智能终端(服务器)，再通过智能终端(服务器)人工智能通知到消防部门，或者手机等。并通知温度预警，从而防范灾情的发生或进一步扩大。

本实施例的烟雾检测装置3由顺序连接的烟雾传感器和烟雾检测电路组成；烟雾检测装置3通过导线分别与电压电流转换装置4、微控制器(MCU)5连接；烟雾检测装置3用于检测周围烟雾浓度情况，并将烟雾浓度含量转化成数字信号发送给微控制器(MCU)5；微控制器(MCU)5通过运算比较预设定阈值，判断烟雾含量是否异常，若超标则通过微控制器(MCU)5发送指令到无线通讯装置7将烟雾预警信息发送到智能终端(服务器)，再通过智能终端(服务器)人工智能通知到消防部门，手机等。并通知烟雾预警，从而防范灾情的发生或进一步扩大。

请见图2，本实施例的电压电流转换装置4包括依次连接的整流模块(AC-DC)401、稳压电路402、调压模块(DC-DC)403；整流模块(AC-DC)401将电路输入交流电转化成直流电，并通过稳压电路402将直流电去波稳定电压，将稳定电压输入到调压模块(DC-DC)403中进行调压后输送到视频采集装置1、微控制器(MCU)5、节能灯6、无线通讯装置7进行供电。

本实施例的微控制器(MCU)5微控制器包括视频采集模块、人群识别模块、人群状态反馈模块、调光模块、时间控制模块、节能灯作状态反馈模块；视频采集模块，用于控制视频采集装置1采集监控场所内的实时图像；人群识别模块，用于识别视频采集装置1采集的实时图像内的人群，包括辨别图像内人群，计算相应位置和距离，还有图像内人群的人数；人群状态反馈模块，用于实时反馈人群状态，包括人群的相应位置和距离、人群的人数；调光模块，用于根据人群状态，智能改变节能灯6光照强度；时间控制模块，用于设定监控场所内节能灯6开关时间；节能灯作状态反馈模块，用于实时反馈节能灯工作状态，包括节能灯的开关状态及光照强度。

请见图3，本实施例的节能灯6包括依次连接的LED控制电路601和LED发光电路602；LED控制电路601包括滤波电路模块6011、开关调制模块PWM6012、继电器模块6013，微控制器(MCU)5通过继电器模块6013控制LED发光电路602的开关，微控制器(MCU)5通过控制开关调制模块PWM 6012的占空比调节LED发光电路602的亮度。

请见图4，本实施例的无线通讯装置7包括LoRa无线通讯电路、网关。本实用新型通过红外监控摄像头对监控场所内的信息进行采集，并将信息反馈智能终端(服务器)，利用视频处理和人群识别技术进行处理，并将处理好的信息通过无线通讯装置反馈给微控制器(MCU)，微控制器(MCU)控制监控区域内LED节能灯开关和亮度，并将此方案扩展到多个监控区域，进行大型建筑群内照明群控。用于调节大型建筑群内照明设备的开关和亮度，同时对大型建筑群进行预警。

尽管本说明书较多地使用了视频采集装置1、温度检测装置2、烟雾检测装置3、电压电流转换装置4、微控制器(MCU)5、LED节能灯6、无线通讯装置7、智能终端(服务器)等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：包括视频采集装置(1)、电压电流转换装置(4)、微控制器(5)、节能灯(6)、无线通讯装置(7)、智能终端；

所述视频采集装置(1)安装在监控场所内，用于采集监控场所内的信息；

所述节能灯(6)安装在监控场所内，用于给监控场所提供照明；

所述微控制器(5)通过导线分别与所述电压电流转换装置(4)、节能灯(6)、无线通讯装置(7)连接，用于控制所述视频采集装置(1)、电压电流转换装置(4)、节能灯(6)、无线通讯装置(7)工作；

所述电压电流转换装置(4)通过导线分别与外界电源及所述视频采集装置(1)、微控制器(5)、节能灯(6)、无线通讯装置(7)连接，用于给所述视频采集装置(1)、微控制器(5)、节能灯(6)、无线通讯装置(7)提供相应输出电源转换；

所述微控制器(5)通过所述无线通讯装置(7)与所述智能终端连接通信，用于向所述智能终端传输节能灯(6)开关状态和亮度，并接收所述智能终端的反馈控制信息，调节监控场所内节能灯(6)的开关和亮度。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述视频采集装置(1)包括网络红外摄像头和视频处理模块，用于将采集监控场所内的信息通过自压缩处理后通过网线传输给所述智能终端，智能终端进行辨别监控场所内人群，计算相应位置和距离，统计监控场所内人群的人数，并将信息通过无线通讯装置(7)反馈给微控制器(5)。

3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述视频处理模块包括图像识别芯片、数模转换电路；所述图像识别芯片和数模转换电路连接；所述红外摄像头搜集视频信息，经过图像识别芯片降噪后，由数模转换电路将图像的模拟信号转换成数字信号，经图像识别芯片调制后通过网线传送到所述智能终端。

4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述电压电流转换装置(4)包括依次连接的整流模块(401)、稳压电路(402)、调压模块(403)；所述整流模块(401)将电路输入交流电转化成直流电，并通过稳压电路(402)将直流电去波稳定电压，将稳定电压输入到调压模块(403)中进行调压后输送到视频采集装置(1)、微控制器(5)、节能灯(6)、无线通讯装置(7)进行供电。

5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述节能灯(6)包括依次连接的LED控制电路(601)和LED发光电路(602)。

6.根据权利要求5所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述LED控制电路(601)包括滤波电路模块(6011)、开关调制模块PWM(6012)、继电器模块(6013)，所述微控制器(5)通过所述继电器模块(6013)控制所述LED发光电路(602)的开启和关断，所述微控制器(5)通过控制所述开关调制模块PWM(6012)的占空比调节所述LED发光电路(602)的亮度。

7.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述智能终端包括人群识别模块、人群状态反馈模块、调光模块、时间控制模块、节能灯状态反馈模块；

所述人群识别模块，用于识别所述视频采集装置(1)采集的实时图像，包括辨别图像内人群，计算相应位置和距离，以及图像内人群的人数和相应的状态；

所述人群状态反馈模块，用于实时反馈人群状态，包括人群的相应位置和距离、人群的人数；

所述调光模块，用于根据人群状态，智能改变节能灯(6)光照强度；

所述时间控制模块，用于设定监控场所内节能灯(6)开启和关断的时间区间；

所述节能灯状态反馈模块，用于实时反馈节能灯工作状态，包括节能灯的开关状态及光照强度和是否损坏。

8.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述无线通讯装置(7)包括LoRa无线通讯电路、网关。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述系统还包括烟雾检测装置(3)，由顺序连接的烟雾传感器和烟雾检测电路组成；

所述烟雾检测装置(3)通过导线分别与所述电压电流转换装置(4)、微控制器(5)连接；

所述烟雾检测装置(3)用于检测周围烟雾浓度情况，并将烟雾浓度含量转化成数字信号发送给所述微控制器(5)；所述微控制器(5)通过运算比较预设定阈值，判断烟雾含量是否异常，若超标则通过所述微控制器(5)发送指令到所述无线通讯装置(7)将烟雾信息发送到所述智能终端。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的基于计算机视觉的人工智能节能灯控制系统，其特征在于：所述系统还包括温度检测装置(2)，由顺序连接的温度检测电路和温度传感器组成；

所述温度检测装置(2)通过导线分别与所述电压电流转换装置(4)、微控制器(5)连接；

所述温度检测装置(2)检测周围温度变化情况，并将温度转化成数字信号发送给所述微控制器(5)；所述微控制器(5)通过运算比较预设定阈值，判断温度含量是否异常，若超标则通过所述微控制器(5)发送指令到无线通讯装置(7)将温度信息发送到所述智能终端。