本发明是申请号为2016101833153、申请日为2016年3月28日、发明名称为“楼宇电梯间多功能电度表”的专利的分案申请。技术领域本发明涉及无线网络领域，尤其涉及一种楼宇电梯间多功能电度表。
背景技术：
电度表的工作原理如下：当把电度表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过，这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通；交变磁通穿过铝盘，在铝盘中感应出涡流；涡流又在磁场中受到力的作用，从而使铝盘得到转矩(主动力矩)而转动。负载消耗的功率越大，通过电流线圈的电流越大，铝盘中感应出的涡流也越大，使铝盘转动的力矩就越大。即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大，转矩也越大，铝盘转动也就越快。铝盘转动时，又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用，制动力矩与主动力矩方向相反；制动力矩的大小与铝盘的转速成正比，铝盘转动得越快，制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时，铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出来。这就是电度表工作的简单过程。从电度表的技术分析来看，当前电力行业电能计量仪表的主要方案一般都是基于半导体技术而实现精确计量目的。电度表一般均采用了高精度的A/D转换器，将电网的电压、电流信号进行采样和模数转换，然后利用高速微处理器对数字信号进行分析、处理和数据再加工、分拣，从而产生各种计量数据；最后利用各种通讯接口、人机界面实现与各种设备进行对接。然而，现有技术中的电度表的设计具有一定的局限性，由于电度表通常被放置在公共空间，但并没有搭载辅助功能设备对公共空间的状况进行监控或实现其他功能，电度表只局限于电力线路的参数测量，即使如此，现有技术中的电度表的结构尚具有优化和改造的空间，现有技术中的电度表的检测效率不高，检测精度仍有待提高。因此，本发明提出一种新型电度表，利用现有电度表所占据的电梯间公共空间对电梯间的人物目标进行实时检测，以确定是否存在逃犯并决定是否触发逃犯报警，同时，能够优化现有的电度表的内部结构，提高电能参数的检测效率和检测精度。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种楼宇电梯间多功能电度表，优化现有技术中电度表的内部结构，改善其对交流电力线路的检测效果，同时，引入图像检测技术对电梯间的人物目标进行轨迹判定，引入无线通信设备以在判定轨迹可疑时触发人物目标在线逃犯认定，从而提升楼宇的防范等级。根据本发明的一方面，提供了一种楼宇电梯间多功能电度表，包括电流互感器及取样电路、电压取样电路、人物轨迹分析设备和MSP430单片机，电流互感器及取样电路用于对交流线路中的电流信号进行取样，电压取样电路用于对交流线路中的电压信号进行取样，人物轨迹分析设备用于确定电梯间人物目标的动作轨迹是否可疑，MSP430单片机分别与电流互感器及取样电路、电压取样电路和人物轨迹分析设备连接，用于基于取样的电流信号和电压信号确定交流线路的有功功率和无功功率，还用于基于人物轨迹分析设备的输出确定人物目标是否为逃犯。更具体地，在所述楼宇电梯间多功能电度表中，包括：电流互感器及取样电路，与交流线路中的A相线路、B相线路和C相线路连接，用于对A相线路、B相线路和C相线路中的电流信号分别进行取样；电压取样电路，与交流线路中的A相线路、B相线路和C相线路连接，用于对A相线路、B相线路和C相线路中的电压信号分别进行取样；电流信号调理电路，与电流互感器及取样电路连接，用于对取样电流进行信号调理；电压信号调理电路，与电压取样电路连接，用于对取样电压进行信号调理；AD73360芯片，分别与电流信号调理电路和电压信号调理电路连接，对调理后的取样电流和调理后的取样电压分别执行16位A/D转换，获得数字电流信号和数字电压信号；EEPROM存储芯片，通过串行外设接口SPI与MSP430单片机进行双向数据交换；系统供电电源模块，与交流线路中的A相线路、B相线路和C相线路连接，用于执行交流电到直流电的转换，为各个电子器件提供直流电力供应；GPRS通信接口，与MSP430单片机连接，用于接收并输出交流线路的有功功率和无功功率；显示接口，与MSP430单片机连接，用于接收并显示交流线路的有功功率和无功功率；电力线载波通讯设备，与MSP430单片机连接，包括载波接收电路和载波发送电路，载波接收电路由耦合电路、带通滤波器和模拟前端组成，载波发送电路由信号耦合电路、谐振功率放大器和扩频调制信号输入接口组成；CMOS视觉传感器，设置在电度表外框上，拍摄方向朝向电梯间，用于拍摄高清电梯间图像；复杂度检测设备，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清电梯间图像，并基于高清电梯间图像计算并输出图像复杂度；灰度转化设备，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清电梯间图像，针对高清电梯间图像中的每一个像素点，提取其R、G、B三颜色通道分量，对R、G、B三颜色通道分量赋予不同的权重值以进行加权平均，以获得对应的灰度值，所有像素点的灰度值组成灰度化图像；图像滤波设备，分别与复杂度检测设备和灰度转化设备连接，用于基于图像复杂度确定选择的滤波策略，当图像复杂度在预设复杂度范围下限以下时，选择高斯滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，选择均值滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，选择中值滤波策略对灰度化图像进行滤波；全局二值化设备，分别与复杂度检测设备和图像滤波设备连接，用于基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略，在确定全局二值化阈值之后，使用全局二值化阈值将灰度化图像进行二值化处理，使得处理后的二值化图像的像素值只有0或255这二种选择，其中基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略具体包括：当图像复杂度在预设复杂度范围下限以下时，采用双峰法确定全局二值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，采用最大类间方差法确定全局二值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，采用平均值法确定全局二值化阈值；图像校正设备，与全局二值化设备连接以接收二值化图像，用于对二值化图像依次进行旋转校正处理、冗余裁剪处理和图像归一化处理，以获得校正图像；人物识别设备，分别与CMOS视觉传感器和图像校正设备连接以接收高清电梯间图像和二值化图像，用于基于预设的基准人物轮廓识别出二值化图像的人物目标，并基于人物目标在二值化图像处的位置从高清电梯间图像处分割出对应的人物目标图像；人物轨迹分析设备，与人物识别设备连接以接收人物目标图像，用于基于预设的可疑人物动作规范对人物目标图像中的人物目标的动作进行匹配，如果匹配成功则输出轨迹可疑信号，如果匹配失败则输出轨迹正常信号；在线识别启动设备，分别与人物识别设备、人物轨迹分析设备和GPRS通信接口连接，当接收到轨迹可疑信号时，从人物识别设备处接收人物目标图像，并控制GPRS通信接口以启动GPRS通信接口与远端的公共安全管理中心的无线通信连接，从远端的公共安全管理中心存储的逃犯数据库处获取附近区域的各个在线逃犯图像；MSP430单片机，分别与AD73360芯片、EEPROM存储芯片、GPRS通信接口和显示接口连接，用于接收AD73360芯片通过串行外设接口SPI输出的数字电流信号和数字电压信号，基于数字电流信号和数字电压信号确定数字电流信号的有效值、数字电压信号的有效值以及交流线路的有功功率和无功功率；MSP430单片机还与在线识别启动设备连接，将人物目标图像与各个在线逃犯图像逐一匹配，匹配成功则输出匹配的在线逃犯图像对应的逃犯名称并发出存在逃犯信号，匹配失败则发出不存在逃犯信号；其中，AD73360芯片还通过串行外设接口SPI与MSP430单片机进行数据通信。更具体地，在所述楼宇电梯间多功能电度表中：R、G、B三颜色通道分量的权重值分别为0.3、0.59和0.11。更具体地，在所述楼宇电梯间多功能电度表中：GPRS通信接口还与MSP430单片机连接。更具体地，在所述楼宇电梯间多功能电度表中：GPRS通信接口用于将逃犯名称和存在逃犯信号通过双向无线通信链路发送到远端的公共安全管理中心。更具体地，在所述楼宇电梯间多功能电度表中：MSP430单片机被设置在电度表外框内。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电梯间多功能电度表的结构方框图。附图标记：1电流互感器及取样电路；2电压取样电路；3人物轨迹分析设备；4MSP430单片机具体实施方式下面将参照附图对本发明的楼宇电梯间多功能电度表的实施方案进行详细说明。电度表按用途来划分，可分为：有功电度表、无功电度表、最大需量表、标准电度表、复费率分时电度表、预付费电度表(分投币式、磁卡式、电卡式)、损耗电度表、多功能电度表和智能电度表。电度表按工作原理来划分，可分为：感应式(机械式)、静止式(电子式)、机电一体式(混合式)。电度表按接入相线来划分，可分为单相、三相三线、三相四线电度表。使用电度表需要注意以下事项：在低电压(不超过500伏)和小电流(几十安)的情况下，电度表可直接接入电路进行测量。在高电压或大电流的情况下，电度表不能直接接入线路，需配合电压互感器或电流互感器使用。对于直接接入线路的电度表，要根据负载电压和电流选择合适规格的，使电度表的额定电压和额定电流，等于或稍大于负载的电压或电流。另外，负载的用电量要在电度表额定值的10％以上，否则计量不准。甚至有时根本带不动铝盘转动。所以电度表不能选得太大。若选得太小也容易烧坏电度表。现有技术中的电度表向智能化方向发展，例如提供远程抄表接口等，但一般来看，现有技术中的电度表存在以下缺陷：电度表的测量精度仍有待提高；电度表的功能单一，仍局限于对电力线路的检测操作，没有充分利用电度表所占用的公共空间，例如电梯间的公共空间。为了克服上述不足，本发明搭建了一种楼宇电梯间多功能电度表，充分利用现有设备空间实现更多功能，在提高自身的检测效率和检测精度的同时，能够对电梯间每一个人物目标动作轨迹进行判断，以确定是否触发在线逃犯检测操作，从而为楼宇居民的居住提供安全保障。图1为根据本发明实施方案示出的楼宇电梯间多功能电度表的结构方框图，包括电流互感器及取样电路、电压取样电路、人物轨迹分析设备和MSP430单片机，电流互感器及取样电路用于对交流线路中的电流信号进行取样，电压取样电路用于对交流线路中的电压信号进行取样，人物轨迹分析设备用于确定电梯间人物目标的动作轨迹是否可疑，MSP430单片机分别与电流互感器及取样电路、电压取样电路和人物轨迹分析设备连接，用于基于取样的电流信号和电压信号确定交流线路的有功功率和无功功率，还用于基于人物轨迹分析设备的输出确定人物目标是否为逃犯。接着，继续对本发明的楼宇电梯间多功能电度表的具体结构进行进一步的说明。所述电度表包括：电流互感器及取样电路，与交流线路中的A相线路、B相线路和C相线路连接，用于对A相线路、B相线路和C相线路中的电流信号分别进行取样；电压取样电路，与交流线路中的A相线路、B相线路和C相线路连接，用于对A相线路、B相线路和C相线路中的电压信号分别进行取样；电流信号调理电路，与电流互感器及取样电路连接，用于对取样电流进行信号调理。所述电度表包括：电压信号调理电路，与电压取样电路连接，用于对取样电压进行信号调理；AD73360芯片，分别与电流信号调理电路和电压信号调理电路连接，对调理后的取样电流和调理后的取样电压分别执行16位A/D转换，获得数字电流信号和数字电压信号。所述电度表包括：EEPROM存储芯片，通过串行外设接口SPI与MSP430单片机进行双向数据交换；系统供电电源模块，与交流线路中的A相线路、B相线路和C相线路连接，用于执行交流电到直流电的转换，为各个电子器件提供直流电力供应；GPRS通信接口，与MSP430单片机连接，用于接收并输出交流线路的有功功率和无功功率。所述电度表包括：显示接口，与MSP430单片机连接，用于接收并显示交流线路的有功功率和无功功率；电力线载波通讯设备，与MSP430单片机连接，包括载波接收电路和载波发送电路，载波接收电路由耦合电路、带通滤波器和模拟前端组成，载波发送电路由信号耦合电路、谐振功率放大器和扩频调制信号输入接口组成。所述电度表包括：CMOS视觉传感器，设置在电度表外框上，拍摄方向朝向电梯间，用于拍摄高清电梯间图像；复杂度检测设备，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清电梯间图像，并基于高清电梯间图像计算并输出图像复杂度；灰度转化设备，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清电梯间图像，针对高清电梯间图像中的每一个像素点，提取其R、G、B三颜色通道分量，对R、G、B三颜色通道分量赋予不同的权重值以进行加权平均，以获得对应的灰度值，所有像素点的灰度值组成灰度化图像。所述电度表包括：图像滤波设备，分别与复杂度检测设备和灰度转化设备连接，用于基于图像复杂度确定选择的滤波策略，当图像复杂度在预设复杂度范围下限以下时，选择高斯滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，选择均值滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，选择中值滤波策略对灰度化图像进行滤波。所述电度表包括：全局二值化设备，分别与复杂度检测设备和图像滤波设备连接，用于基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略，在确定全局二值化阈值之后，使用全局二值化阈值将灰度化图像进行二值化处理，使得处理后的二值化图像的像素值只有0或255这二种选择，其中基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略具体包括：当图像复杂度在预设复杂度范围下限以下时，采用双峰法确定全局二值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，采用最大类间方差法确定全局二值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，采用平均值法确定全局二值化阈值；图像校正设备，与全局二值化设备连接以接收二值化图像，用于对二值化图像依次进行旋转校正处理、冗余裁剪处理和图像归一化处理，以获得校正图像。所述电度表包括：人物识别设备，分别与CMOS视觉传感器和图像校正设备连接以接收高清电梯间图像和二值化图像，用于基于预设的基准人物轮廓识别出二值化图像的人物目标，并基于人物目标在二值化图像处的位置从高清电梯间图像处分割出对应的人物目标图像；人物轨迹分析设备，与人物识别设备连接以接收人物目标图像，用于基于预设的可疑人物动作规范对人物目标图像中的人物目标的动作进行匹配，如果匹配成功则输出轨迹可疑信号，如果匹配失败则输出轨迹正常信号。所述电度表包括：在线识别启动设备，分别与人物识别设备、人物轨迹分析设备和GPRS通信接口连接，当接收到轨迹可疑信号时，从人物识别设备处接收人物目标图像，并控制GPRS通信接口以启动GPRS通信接口与远端的公共安全管理中心的无线通信连接，从远端的公共安全管理中心存储的逃犯数据库处获取附近区域的各个在线逃犯图像。所述电度表包括：MSP430单片机，分别与AD73360芯片、EEPROM存储芯片、GPRS通信接口和显示接口连接，用于接收AD73360芯片通过串行外设接口SPI输出的数字电流信号和数字电压信号，基于数字电流信号和数字电压信号确定数字电流信号的有效值、数字电压信号的有效值以及交流线路的有功功率和无功功率。MSP430单片机还与在线识别启动设备连接，将人物目标图像与各个在线逃犯图像逐一匹配，匹配成功则输出匹配的在线逃犯图像对应的逃犯名称并发出存在逃犯信号，匹配失败则发出不存在逃犯信号；其中，AD73360芯片还通过串行外设接口SPI与MSP430单片机进行数据通信。可选地，在所述楼宇电梯间多功能电度表中：R、G、B三颜色通道分量的权重值分别为0.3、0.59和0.11；GPRS通信接口还与MSP430单片机连接；GPRS通信接口用于将逃犯名称和存在逃犯信号通过双向无线通信链路发送到远端的公共安全管理中心；以及MSP430单片机可以被设置在电度表外框内。另外，CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(PassivePixelSensorCMOS)与主动式像素传感器(ActivePixelSensorCMOS)。被动式像素传感器(PassivePixelSensor，简称PPS)，又叫无源式像素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，他可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(Columnbus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Chargeintegratingamplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。主动式像素传感器(ActivePixelSensor，简称APS)，又叫有源式像素传感器。几乎在CMOSPPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOSAPS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOSAPS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOSAPS的功耗比CCD图像传感器的还小。采用本发明的楼宇电梯间多功能电度表，针对现有技术中电度表功能单一、检测精度不高的技术问题，建造能够用于电度表内的应用平台，通过优化电度表的内部结构，去除设备冗余，提高检测效率和精度，同时，采用合理的检测机制充分利用电度表所在的电梯间的公共空间对附近人物目标进行实时监控，从而避免居民的人身和财产安全收到侵犯。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。