专利名称：基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及教室用电设备管理技术，特别涉及一种基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法及系统。
背景技术：
随着高等院校教学设施的不断完善，学生学习生活环境的不断提高，院校内各类建筑中的能耗也在不断增加，其中教学楼是能耗最高的一类建筑。教学楼内上课教室和非上课教室之间人数变动较大，有的非上课教室只有几个人在看书学习，然而由于缺少有效监管手段，用电设备(尤其是空调和电灯)的使用往往存在浪费现象。目前有通过红外线探测区域内是否有人来控制该区域电灯开关的技术，然而该技术的实际应用效果较难达到令人满意的效果；而对于空调的远程监控目前还没有成熟的解决方案。因此，有效节约教室用电设备能耗的管理技术有待开发。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，该管理方法通过远程控制，对教学楼用电设备的使用进行有效管理，提闻空调和电灯等闻耗能设备的使用效率，减少电能的浪费。本发明的另一目的在于提供一种用于上述管理方法的基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统。本发明的技术方案为一种基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，包括以下步骤(I)远程服务器读取预先存储的教学楼内各教室相应的可容纳人数、用电设备控制区域、课程表信息以及各教室摄像头已获取的教室无人图像，并区分当前时间内的上课教室和非上课教室；远程服务器读取已设定的非上课教室的上座率区间和区域上座率；(2)根据课程表信息，对于上课教室，远程服务器通过现场控制网络解除各个上课教室内用电设备的控制权限，上课教室内用电设备的启闭通过人工手动控制；对于非上课教室，远程服务器通过现场控制网络限制各个非上课教室内用电设备的控制权限；(3)启动各非上课教室内的摄像头并进行周期采集，摄像头获取当前非上课教室内当前时间的视频图像后，通过现场控制网络将视频图像发送至远程服务器；远程服务器对当前帧的视频图像进行扫描，获取人体模板信息，判断人体模板信息中的当前人数及分布区域；将得到的当前人数与设定的可容纳人数进行比较，得到非上课教室的当前上座率和当前区域上座率；(4)将当前上座率与设定的上座率区间进行比较,若当前上座率小于上座率区间的最小值，则远程服务器通过现场控制网络向该非上课教室的用电设备下达关闭指令；若当前上座率在上座率区间内，则远程服务器通过现场控制网络解除该非上课教室内用电设备的控制权限，该非上课教室内用电设备的启闭通过人工手动控制；此时，远程服务器对当前区域上座率和设定的区域上座率进行对比，若当前区域上座率小于设定的区域上座率时，远程服务器通过现场控制网络向该区域的用电设备下达关闭指令；当得到的当前区域上座率大于或等于设定的区域上座率时，远程服务器通过现场控制网络保持解除该区域内用电设备控制权限的状态；若当前上座率大于上座率区间的最大值，则远程服务器通过现场控制网络解除另一非上课教室内用电设备的控制权限。步骤(3)中，远程服务器判断人体模板信息中的当前人数时，其具体过程为(3-1)获取非上课教室当前时间视频图像的静态图像，且静态图像的分辨率大小、拍摄角度与远程服务器所存储的相应教室的无人图像相同；(3-2)根据非上课教室内用电设备控制区域的分布，将远程服务器存储的无人图像和当前时间的静态图像分布划分为相同比例的多个局部小块； (3-3)对无人图像和静态图像上位于教室相同位置的两个局部小块进行去色，输出灰度图像；(3-4)在灰度图像上进行人体模板的识别，从而得到非上课教室内的人数；(3-5)根据远程服务器已存储的相应教室的可容纳人数，计算出该非上课教室的当前上座率和不同区域的当前区域上座率。所述步骤(3)中，远程服务器得到各非上课教室的当前上座率后，还通过现场控制网络在教学楼一楼大堂的电子告示牌上公布当前的非上课教室的编号和相应的当前上座率。所述步骤(3)中，非上课教室内的摄像头进行视频图像采集的周期可由用户设定。所述步骤(4)中，远程服务器通过现场控制网络向非上课教室的用电设备下达关闭指令或远程服务器通过现场控制网络解除另一非上课教室内用电设备的控制权限时，远程服务器还通过现场控制网络将相应信息显示于非上课教室内的电子告示牌上。所述用电设备包括空调和电灯。本发明一种用于上述方法的基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统，包括远程服务器、视频采集设备组、电子告示牌组和多个区域控制节点组；视频采集设备组包括串联连接的视频编码器和设于教室内的摄像头，每个教室内的摄像头对应设置一个视频编码器，电子告示牌组包括并联设置的一楼大堂电子告示牌和多个教室电子告示牌，各个区域控制节点组分别包括多个空调节点装置和多个电灯节点装置，各个空调节点装置和电灯节点装置并联设置；视频采集设备组通过以太网与远程服务器连接，电子告示牌通过以太网与远程服务器连接，各区域控制节点组分别通过现场控制网络与远程服务器连接，各区域控制节点组与远程服务器之间还设有数据转换模块；现场控制网络可为电力线网络或无线网络。所述远程服务器为一个或多个，远程服务器内包括信息设定及存储模块、视频采集模块、视频图像识别及处理模块、数据调用模块、空调设备地址管理模块、空调设备运行状态处理模块、空调远程控制指令设定及发送模块、电灯设备地址管理模块、电灯设备运行状态处理模块、电灯远程控制指令设定及发送模块、电子告示牌设备地址管理模块和电子告示牌控制指令设定及发送模块；信息设定及存储模块与数据调用模块相连接，视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、电灯设备地址管理模块和电子告示牌设备地址管理模块分别与数据调用模块连接，视频采集模块与视频图像识别及处理模块连接，空调设备运行状态处理模块和空调远程控制指令设定及发送模块分别与空调设备地址管理模块连接，电灯设备运行状态处理模块和电灯远程控制指令设定及发送模块分别与电灯设备地址管理模块连接，电子告示牌控制指令设定及发送模块与电子告示牌设备地址管理模块连接；其中，信息设定及存储模块用于设定及存储各教室相应的可容纳人数、用电设备控制区域、课程表信息、各教室的无人图像、非上课教室的上座率区间和非上课教室内的区域上座率；数据调用模块用于协调视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、电灯设备地址管理模块和电子告示牌设备地址管理模块的数据，并对信息设定及存储模块的信息进行读写操作；视频采集模块用于接收各摄像头采集的图像； 视频图像识别及处理模块用于对各视频图像的识别及处理，并计算出非上课教室的当前上座率和当前区域上座率；空调设备地址管理模块用于管理空调节点装置所在的教室区域及其网络地址编码；空调设备运行状态处理模块用于接收空调节点装置的运行状态信息并上传至空调设备地址管理模块；空调远程控制指令设定及发送模块用于接收空调设备地址管理模块的指令并向相应的空调节点装置进行远程控制；电灯设备地址管理模块用于管理电灯节点装置所在的教室区域及其网络地址编码；电灯设备运行状态处理模块用于接收电灯节点装置的运行状态信息并上传至电灯设备地址管理模块；电灯远程控制指令设定及发送模块用于接收电灯设备地址管理模块的指令并向相应的电灯节点装置进行远程控制；电子告示牌设备地址管理模块用于管理电子告示牌组中各电子告示牌所在的区域及其网络地址编码；电子告示牌控制指令设定及发送模块用于接收电子告示牌设备地址管理模块的指令并向相应的电子告示牌进行远程控制。所述空调节点装置可为独立式的风机盘管节点装置、与温控器一体式的风机盘管节点装置、空调机节点装置或分体空调节点装置中的一种；当空调节点装置为独立式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器和风机盘管数据通讯模块，风机盘管控制器设有Al端口、DI端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与风机盘管运行信号辅助触点相连接，DO端口与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器相连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器的常闭辅助触点与风机盘管电磁阀电源回路串联，风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络相连接；
当空调节点装置为与温控器一体式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置中设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器、三速风机的高速控制继电器、三速风机的中速控制继电器、三速风机的低速控制继电器、风机盘管液晶显示模块和风机盘管数据通讯模块；风机盘管控制器设有Al端口、串行通讯端口、4个DI端口和4个DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，串行通讯端口与风机盘管液晶显示模块相连，4个DI端口分别与风机盘管的启动按钮、风速按钮、温度升按钮和温度降按钮对应连接，4个DO端口分别与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器、三速风机的高速控制继电器、三速风机的中速控制继电器和三速风机的低速控制继电器对应连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器的常开辅助触点与风机盘管电磁阀电源回路串联，三速风机的高速控制继电器、三速风机的中速控制继电器和三速风机的低速控制继电器的常开辅助触点分别与三速风机的高速、中速、低速电源回路对应串联；风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络相连；当空调节点装置为空调机节点装置时，空调机节点装置设有空调机控制器、空调机电动调节阀控制回路切换继电器和空调机数据通讯模块，空调机控制器设有Al端口、DI 端口、A0端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与空调机运行信号辅助触点相连接，DO端口与空调机电动调节阀控制回路切换继电器相连接，AO端口通过空调机电动调节阀控制回路切换继电器的常开辅助触点与空调机电动阀开启量控制端口相连接，空调机电动调节阀控制回路切换继电器的常闭辅助触点与空调机电动阀原有开启量控制回路串联，空调机控制器通过空调机数据通讯模块与现场控制网络相连接；当空调节点装置为分体空调节点装置时，分体空调节点装置设有分体空调控制器和分体空调数据通讯模块，分体空调控制器设有Al端口、DI端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与分体空调的压缩机开关辅助触点相连接，DO端口与分体空调的压缩机外部控制继电器或者压缩机控制器相连接，分体空调控制器通过分体空调数据通讯模块与现场控制网络相连接。所述电灯节点装置设有电灯控制器、电灯回路控制继电器和电灯数据通讯模块，电灯控制器设有DI端口和DO端口，DI端口与电灯开关信号辅助触点相连接，DO端口与电灯回路控制继电器相连接，电灯回路控制继电的常闭辅助触点与电灯电源回路串联，电灯控制器通过电灯数据通讯模块与现场控制网络相连。本基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统是通过视频采集设备组采集非上课教室内的视频图像，然后输送至远程服务器进行判断分析，从而确定是否解除该教室或该教室内各用电设备控制区域的用电设备控制权限，远程服务器通过现场控制网络向空调节点装置或电灯节点装置发送控制指令，从而达到节约电耗的目的。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果(I)将本教室用电设备管理系统应用于教学楼中，可有效减少学校教学楼内用电设备(尤其是空调和电灯)的能源浪费现象，减轻学校的能源负担，有助于绿色校园的建设。(2)在本教室用电设备管理系统中，各级授权管理部门可以通过现场控制网络远程对网络节点上不同区域的用电设备进行监控，对使用不合理的区域进行远程科学调控，科学利用各种用电设备，达到节约能源的目的。
(3)相比现有技术，本发明通过智能视频识别技术可有效提高室内人数的检测精度，可有效降低系统误判的概率。
图I是本教室用电设备管理方法的流程图。图2是实施例I的教室用电设备管理系统的结构原理图。图3是实施例I的教室用电设备管理系统中，视频采集设备组与远程服务器连接的示意图。图4是实施例I的教室用电设备管理系统中，电子告示牌组与远程服务器连接的示意图。图5是实施例I的教室用电设备管理系统中，远程服务器中各功能模块的结构原 理图。图6是实施例I的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为独立式的风机盘管节点装置时的结构示意图。图7是实施例I的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为与温控器一体式的风机盘管节点装置时的结构示意图。图8是实施例I的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为空调机节点装置时的结构示意图。图9是实施例I的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为分体空调节点装置时的结构示意图。图10是实施例I的教室用电设备管理系统中，电灯节点装置的结构示意图。图11是实施例2的教室用电设备管理系统的结构原理图。图12是实施例2的教室用电设备管理系统中，数据转换模块的结构示意图。图13是实施例2的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为独立式的风机盘管节点装置时的结构示意图。图14是实施例2的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为与温控器一体式的风机盘管节点装置时的结构示意图。图15是实施例2的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为空调机节点装置时的结构示意图。图16是实施例2的教室用电设备管理系统中，空调节点装置为分体空调节点装置时的结构示意图。图17是实施例2的教室用电设备管理系统中，电灯节点装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例I本实施例一种基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，如图I所示，包括以下步骤
(I)启动系统后，远程服务器读取预先存储的教学楼内各教室相应的可容纳人数、用电设备控制区域、课程表信息以及各教室摄像头已获取的教室无人图像，并区分当前时间内的上课教室和非上课教室；远程服务器读取已设定的非上课教室的上座率区间(ε i，ε2);远程服务器还读取已设定的各个非上课教室内的区域上座率μ ;(2)根据课程表信息，对于上课教室，远程服务器通过现场控制网络解除各个上课教室内用电设备的控制权限，上课教室内用电设备的启闭通过人工手动控制；对于非上课教室，远程服务器通过现场控制网络限制各个非上课教室内用电设备的控制权限；(3)启动各非上课教室内的摄像头并进行周期采集(采集周期可由用户定义)，摄像头获取当前时间非上课教室内的视频图像后，通过现场控制网络将视频图像发送至远程服务器；远程服务器对当前帧的视频图像进行扫描，获取人体模板信息，判断人体模板信息中的当前人数及分布区域；将得到的当前人数与设定的可容纳人数进行比较，得到非上课教室的当前上座率和当前区域上座率；远程服务器同时通过现场控制网络在教学楼一楼大堂的电子告示牌上公布当前的非上课教室的地址和相应的当前的上座率；
其中，远程服务器判断人体模板信息中的当前人数时，其具体过程为(3-1)获取非上课教室当前时间视频图像的静态图像，且静态图像的分辨率大小、拍摄角度与远程服务器所存储的相应教室的无人图像相同；(3-2)根据非上课教室内用电设备控制区域的分布，将远程服务器存储的无人图像和当前时间的静态图像分布划分为相同比例的多个局部小块；(3-3)对无人图像和静态图像上位于教室相同位置的两个局部小块进行去色，输出灰度图像；(3-4)在灰度图像上进行人体模板的识别，从而得到非上课教室内的人数；(3-5)根据远程服务器已存储的相应教室的可容纳人数，计算出该非上课教室的当前上座率和不同区域的当前区域上座率；(4)将当前的上座率与设定的上座率区间进行比较,若当前上座率小于上座率区间的最小值ε i，则远程服务器通过现场控制网络向该非上课教室的用电设备下达关闭指令；若当前上座率在上座率区间(ε1; ε2)内，则远程服务器通过现场控制网络解除该非上课教室内用电设备的控制权限，该非上课教室内用电设备的启闭通过人工手动控制；此时，远程服务器对当前区域上座率和设定的区域上座率μ进行对比，若当前区域上座率小于设定的区域上座率μ时，远程服务器通过现场控制网络向该区域的用电设备下达关闭指令；当得到的当前区域上座率大于或等于设定的区域上座率μ时，远程服务器通过现场控制网络保持解除该区域内用电设备控制权限的状态；若当前上座率大于上座率区间的最大值ε 2，则远程服务器通过现场控制网络解除另一非上课教室内用电设备的控制权限。远程服务器通过现场控制网络向非上课教室的用电设备下达关闭指令或解除另一非上课教室内用电设备的控制权限时，远程服务器还通过现场控制网络将相应信息显示于非上课教室内的电子告不牌上。上述教室用电设备管理方法中，用电设备主要包括空调和电灯。本实施例一种用于上述方法的基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统，如图2所示，包括远程服务器、视频采集设备组、电子告示牌组和多个区域控制节点组；视频采集设备组包括串联连接的视频编码器和设于教室内的摄像头，每个教室内的摄像头对应设置一个视频编码器，电子告示牌组包括并联设置的一楼大堂电子告示牌和多个教室电子告示牌，各个区域控制节点组分别包括多个空调节点装置和多个电灯节点装置，各个空调节点装置和电灯节点装置并联设置；如图3所示，视频采集设备组通过以太网与远程服务器连接，如图4所示，电子告示牌通过以太网与远程服务器连接，各区域控制节点组分别通过现场控制网络与远程服务器连接，各区域控制节点组与远程服务器之间还设有数据转换模块；现场控制网络可为电力线网络或无线网络。根据实际需要，远程服务器可为一个或多个，如图5所示，远程服务器内包括信息设定及存储模块、数据调用模块、视频采集模块、视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、空调设备运行状态处理模块、空调远程控制指令设定及发送模块、电灯设备地址管理模块、电灯设备运行状态处理模块、电灯远程控制指令设定及发送模块、电子告示牌设备地址管理模块和电子告示牌控制指令设定及发送模块；信息设定及存储模块与数据调用模块相连接，视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、电灯设备地址管理模块和 电子告示牌设备地址管理模块分别与数据调用模块连接，视频采集模块与视频图像识别及处理模块连接，空调设备运行状态处理模块和空调远程控制指令设定及发送模块分别与空调设备地址管理模块连接，电灯设备运行状态处理模块和电灯远程控制指令设定及发送模块分别与电灯设备地址管理模块连接，电子告示牌控制指令设定及发送模块与电子告示牌设备地址管理模块连接；其中，信息设定及存储模块用于设定及存储各教室相应的可容纳人数、用电设备控制区域、课程表信息、各教室的无人图像、非上课教室的上座率区间和非上课教室内的区域上座率；数据调用模块用于协调视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、电灯设备地址管理模块和电子告示牌设备地址管理模块的数据，并对信息设定及存储模块的信息进行读写操作；视频采集模块用于接收各摄像头采集的图像；视频图像识别及处理模块用于对各视频图像的识别及处理，并计算出非上课教室的当前上座率和当前区域上座率；空调设备地址管理模块用于管理空调节点装置所在的教室区域及其网络地址编码；空调设备运行状态处理模块用于接收空调节点装置的运行状态信息并上传至空调设备地址管理模块；空调远程控制指令设定及发送模块用于接收空调设备地址管理模块的指令并向相应的空调节点装置进行远程控制；电灯设备地址管理模块用于管理电灯节点装置所在的教室区域及其网络地址编码；电灯设备运行状态处理模块用于接收电灯节点装置的运行状态信息并上传至电灯设备地址管理模块；电灯远程控制指令设定及发送模块用于接收电灯设备地址管理模块的指令并向相应的电灯节点装置进行远程控制；电子告示牌设备地址管理模块用于管理电子告示牌组中各电子告示牌所在的区域及其网络地址编码；电子告示牌控制指令设定及发送模块用于接收电子告示牌设备地址管理模块的指令并向相应的电子告示牌进行远程控制。空调节点装置可为独立式的风机盘管节点装置、与温控器一体式的风机盘管节点装置、空调机节点装置或分体空调节点装置中的一种；如图6所示，当空调节点装置为独立式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R和风机盘管数据通讯模块，风机盘管控制器设有Al端口、DI端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与风机盘管运行信号辅助触点相连接，DO端口与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R相连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R的常闭辅助触点与风机盘 管电磁阀电源回路串联，风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络相连接；如图7所示，当空调节点装置为与温控器一体式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置中设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R、三速风机的高速控制继电器R1、三速风机的中速控制继电器R2、三速风机的低速控制继电器R3、风机盘管液晶显示模块和风机盘管数据通讯模块；风机盘管控制器设有Al端口、串行通讯端口、4个DI端口和4个DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，串行通讯端口与风机盘管液晶显示模块相连，4个DI端口分别与风机盘管的启动按钮、风速按钮、温度升按钮和温度降按钮对应连接，4个DO端口分别与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R、三速风机的高速控制继电器R1、三速风机的中速控制继电器R2和三速风机的低速控制继电器R3对应连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R的常开辅助触点与风机盘管电磁阀电源回路串联，三速风机的高速控制继电器R1、三速风机的中速控制继电器R2和三速风机的低速控制继电器R3的常开辅助触点分别与三速风机的高速、中速、低速电源回路对应串联；风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络相连；如图8所示，当空调节点装置为空调机节点装置时，空调机节点装置设有空调机控制器、空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4和空调机数据通讯模块，空调机控制器设有Al端口、DI端口、A0端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与空调机运行信号辅助触点相连接，DO端口与空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4相连接，AO端口通过空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4的常开辅助触点与空调机电动阀开启量控制端口相连接，空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4的常闭辅助触点与空调机电动阀原有开启量控制回路串联，空调机控制器通过空调机数据通讯模块与现场控制网络相连接；如图9所示，当空调节点装置为分体空调节点装置时，分体空调节点装置设有分体空调控制器和分体空调数据通讯模块，分体空调控制器设有Al端口、DI端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与分体空调的压缩机开关辅助触点相连接，DO端口与分体空调的压缩机外部控制继电器R5或者压缩机控制器相连接，分体空调控制器通过分体空调数据通讯模块与现场控制网络相连接。
如图10所示，电灯节点装置设有电灯控制器、电灯回路控制继电器R6和电灯数据通讯模块，电灯控制器设有DI端口和DO端口，DI端口与电灯开关信号辅助触点相连接，DO端口与电灯回路控制继电器R6相连接，电灯回路控制继电R6的常闭辅助触点与电灯电源回路串联，电灯控制器通过电灯数据通讯模块与现场控制网络相连。本基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统是通过视频采集设备组采集非上课教室内的视频图像，然后输送至远程服务器进行判断分析，从而确定是否解除该教室或该教室内各用电设备控制区域的用电设备控制权限，远程服务器通过现场控制网络向空调节点装置或电灯节点装置发送控制指令，从而达到节约电耗的目的。实施例2本实施例一种基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统，其结构如图11所示，与实施例I相比较，其不同之处在于，区域控制节点组与远程服务器之间采用电力线进行远程控制数据的传输(即现场控制网络为电力线网络)，其中数据转换模块采用i. LON100 t旲块，如图12所不，图中标号I为以太网端口，标号2为以太网线。 本实施例中，空调节点装置也可为独立式的风机盘管节点装置、与温控器一体式的风机盘管节点装置、空调机节点装置或分体空调节点装置中的一种；如图13所示，当空调节点装置为独立式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R和风机盘管数据通讯模块，风机盘管控制器设有Al端口、DI端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与风机盘管运行信号辅助触点相连接，DO端口与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R相连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R的常闭辅助触点与风机盘管电磁阀电源回路串联，风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络(即220V的电力线)相连接，风机盘管数据通讯模块包括依次连接的电力线收发器、接口电路和耦合电路，电力线收发器与风机盘管控制器连接，耦合电路与现场控制网络连接，风机盘管控制器、电力线收发器和接口电路还分别与电源相连接；如图14所示，当空调节点装置为与温控器一体式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置中设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R、三速风机的高速控制继电器R1、三速风机的中速控制继电器R2、三速风机的低速控制继电器R3、风机盘管液晶显示模块和风机盘管数据通讯模块；风机盘管控制器设有Al端口、串行通讯端口、4个DI端口和4个DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，串行通讯端口与风机盘管液晶显示模块相连，4个DI端口分别与风机盘管的启动按钮、风速按钮、温度升按钮和温度降按钮对应连接，4个DO端口分别与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R、三速风机的高速控制继电器R1、三速风机的中速控制继电器R2和三速风机的低速控制继电器R3对应连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器R的常开辅助触点与风机盘管电磁阀电源回路串联，三速风机的高速控制继电器R1、三速风机的中速控制继电器R2和三速风机的低速控制继电器R3的常开辅助触点分别与三速风机的高速、中速、低速电源回路对应串联；风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络(即220V的电力线)相连接，如图13所示，风机盘管数据通讯模块包括依次连接的电力线收发器、接口电路和耦合电路，电力线收发器与风机盘管控制器连接，耦合电路与现场控制网络连接，风机盘管控制器、电力线收发器和接口电路还分别与电源相连接；
如图15所示，当空调节点装置为空调机节点装置时，空调机节点装置设有空调机控制器、空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4和空调机数据通讯模块，空调机控制器设有Al端口、DI端口、A0端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与空调机运行信号辅助触点相连接，DO端口与空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4相连接，AO端口通过空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4的常开辅助触点与空调机电动阀开启量控制端口相连接，空调机电动调节阀控制回路切换继电器R4的常闭辅助触点与空调机电动阀原有开启量控制回路串联，空调机控制器通过空调机数据通讯模块与现场控制网络(即220V的电力线)相连接，空调机数据通讯模块包括依次连接的电力线收发器、接口电路和耦合电路，电力线收发器与空调机控制器连接，耦合电路与现场控制网络连接，空调机控制器、电力线收发器和接口电路还分别与电源相连接；如图16所示，当空调节点装置为分体空调节点装置时，分体空调节点装置设有分体空调控制器和分体空调数据通讯模块，分体空调控制器设有Al端口、DI端口和DO端口，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与分体空调的压缩机开关辅助触点相连接，DO端口与分体空调的压缩机外部控制继电器R5或者压缩机控制器相连接，分体 空调控制器通过分体空调数据通讯模块与现场控制网络(即220V的电力线)相连接，分体空调数据通讯模块包括依次连接的电力线收发器、接口电路和耦合电路，电力线收发器与分体空调控制器连接，耦合电路与现场控制网络连接，电力线收发器和接口电路还分别与电源相连接。如图17所示，电灯节点装置设有电灯控制器、电灯回路控制继电器R6和电灯数据通讯模块，电灯控制器设有DI端口和DO端口，DI端口与电灯开关信号辅助触点相连接，DO端口与电灯回路控制继电器R6相连接，电灯回路控制继电R6的常闭辅助触点与电灯电源回路串联，电灯控制器通过电灯数据通讯模块与现场控制网络(即220V的电力线)相连接，电灯数据通讯模块包括依次连接的电力线收发器、接口电路和耦合电路，电力线收发器与电灯控制器连接，耦合电路与现场控制网络连接，电力线收发器和接口电路还分别与电源相连接。本实施例基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统的原理及实现的管理方法与实施例I相同。如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求
1.基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)远程服务器读取预先存储的教学楼内各教室相应的可容纳人数、用电设备控制区域、课程表信息以及各教室摄像头已获取的教室无人图像，并区分当前时间内的上课教室和非上课教室；远程服务器读取已设定的非上课教室的上座率区间和区域上座率； (2)根据课程表信息，对于上课教室，远程服务器通过现场控制解除各个上课教室内用电设备的控制权限，上课教室内用电设备的启闭通过人工手动控制；对于非上课教室，远程服务器通过现场控制网络限制各个非上课教室内用电设备的控制权限； (3)启动各非上课教室内的摄像头并进行周期采集，摄像头获取当前非上课教室内当前时间的视频图像后，通过现场控制网络将视频图像发送至远程服务器；远程服务器对当前帧的视频图像进行扫描，获取人体模板信息，判断人体模板信息中的当前人数及分布区域；将得到的当前人数与设定的可容纳人数进行比较，得到非上课教室的当前上座率和当前区域上座率； (4)将当前上座率与设定的上座率区间进行比较,若当前上座率小于上座率区间的最小值，则远程服务器通过现场控制网络向该非上课教室的用电设备下达关闭指令； 若当前上座率在上座率区间内，则远程服务器通过现场控制网络解除该非上课教室内用电设备的控制权限，该非上课教室内用电设备的启闭通过人工手动控制；此时，远程服务器对当前区域上座率和设定的区域上座率进行对比，若当前区域上座率小于设定的区域上座率时，远程服务器通过现场控制网络向该区域的用电设备下达关闭指令；当得到的当前区域上座率大于或等于设定的区域上座率时，远程服务器通过现场控制网络保持解除该区域内用电设备控制权限的状态； 若当前上座率大于上座率区间的最大值，则远程服务器通过现场控制网络解除另ー非上课教室内用电设备的控制权限。
2.根据权利要求I所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，远程服务器判断人体模板信息中的当前人数时，其具体过程为 (3-1)获取非上课教室当前时间视频图像的静态图像，且静态图像的分辨率大小、拍摄角度与远程服务器所存储的相应教室的无人图像相同； (3-2)根据非上课教室内用电设备控制区域的分布，将远程服务器存储的无人图像和当前时间的静态图像分布划分为相同比例的多个局部小块； (3-3)对无人图像和静态图像上位于教室相同位置的两个局部小块进行去色，输出灰度图像； (3-4)在灰度图像上进行人体模板的识别，从而得到非上课教室内的人数； (3-5)根据远程服务器已存储的相应教室的可容纳人数，计算出该非上课教室的当前上座率和不同区域的当前区域上座率。
3.根据权利要求I所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，远程服务器得到各非上课教室的当前上座率后，还通过现场控制网络在教学楼ー楼大堂的电子告示牌上公布当前的非上课教室的编号和相应的当前上座率。
4.根据权利要求I所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，非上课教室内的摄像头进行视频图像采集的周期由用户设定。
5.根据权利要求I所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，其特征在于，所述步骤(4)中，远程服务器通过现场控制网络向非上课教室的用电设备下达关闭指令或远程服务器通过现场控制网络解除另ー非上课教室内用电设备的控制权限时，远程服务器还通过现场控制网络将相应信息显示于非上课教室内的电子告示牌上。
6.根据权利要求I所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法，其特征在于，所述用电设备包括空调和电灯。
7.用于权利要求I 6任一项所述方法的基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统，其特征在于，包括远程服务器、视频采集设备组、电子告示牌组和多个区域控制节点组；视频采集设备组包括串联连接的视频编码器和设于教室内的摄像头，每个教室内的摄像头对应设置ー个视频编码器，电子告示牌组包括并联设置的ー楼大堂电子告示牌和多个教室电子告示牌，各个区域控制节点组分别包括多个空调节点装置和多个电灯节点装置，各个空调节点装置和电灯节点装置并联设置；视频采集设备组通过以太网与远程服务器连接，电子告示牌通过以太网与远程服务器连接，各区域控制节点组分别通过现场控制网络与远程服务器连接，各区域控制节点组与远程服务器之间还设有数据转换模块；现场控制网络为电カ线网络或无线网络。
8.根据权利要求7所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统，其特征在于，所述远程服务器为ー个或多个，远程服务器内包括信息设定及存储模块、数据调用模块、视频采集模块、视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、空调设备运行状态处理模块、空调远程控制指令设定及发送模块、电灯设备地址管理模块、电灯设备运行状态处理模块、电灯远程控制指令设定及发送模块、电子告示牌设备地址管理模块和电子告示牌控制指令设定及发送模块；信息设定及存储模块与数据调用模块相连接，视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、电灯设备地址管理模块和电子告示牌设备地址管理模块分别与数据调用模块连接，视频采集模块与视频图像识别及处理模块连接，空调设备运行状态处理模块和空调远程控制指令设定及发送模块分别与空调设备地址管理模块连接，电灯设备运行状态处理模块和电灯远程控制指令设定及发送模块分别与电灯设备地址管理模块连接，电子告示牌控制指令设定及发送模块与电子告示牌设备地址管理模块连接； 其中，信息设定及存储模块用于设定及存储各教室相应的可容纳人数、用电设备控制区域、课程表信息、各教室的无人图像、非上课教室的上座率区间和非上课教室内的区域上座率； 数据调用模块用于协调视频图像识别及处理模块、空调设备地址管理模块、电灯设备地址管理模块和电子告示牌设备地址管理模块的数据，并对信息设定及存储模块的信息进行读写操作； 视频采集模块用于接收各摄像头采集的图像； 视频图像识别及处理模块用于对各视频图像的识别及处理，并计算出非上课教室的当前上座率和当前区域上座率； 空调设备地址管理模块用于管理空调节点装置所在的教室区域及其网络地址编码； 空调设备运行状态处理模块用于接收空调节点装置的运行状态信息并上传至空调设备地址管理模块； 空调远程控制指令设定及发送模块用于接收空调设备地址管理模块的指令井向相应的空调节点装置进行远程控制； 电灯设备地址管理模块用于管理电灯节点装置所在的教室区域及其网络地址编码；电灯设备运行状态处理模块用于接收电灯节点装置的运行状态信息并上传至电灯设备地址管理模块； 电灯远程控制指令设定及发送模块用于接收电灯设备地址管理模块的指令井向相应的电灯节点装置进行远程控制； 电子告示牌设备地址管理模块用于管理电子告示牌组中各电子告示牌所在的区域及其网络地址编码；电子告示牌控制指令设定及发送模块用于接收电子告示牌设备地址管理模块的指令井向相应的电子告示牌进行远程控制。
9.根据权利要求7所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统，其特征在于，所述空调节点装置为独立式的风机盘管节点装置、与温控器一体式的风机盘管节点装置、空调机节点装置或分体空调节点装置中的ー种； 当空调节点装置为独立式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器和风机盘管数据通讯模块，风机盘管控制器设有Al端ロ、DI端ロ和DO端ロ，Al端ロ外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端ロ与风机盘管运行信号辅助触点相连接，DO端ロ与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器相连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器的常闭辅助触点与风机盘管电磁阀电源回路串联，风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络相连接； 当空调节点装置为与温控器一体式的风机盘管节点装置时，风机盘管节点装置中设有风机盘管控制器、风机盘管电磁阀电源回路控制继电器、三速风机的高速控制继电器、三速风机的中速控制继电器、三速风机的低速控制继电器、风机盘管液晶显示模块和风机盘管数据通讯模块；风机盘管控制器设有Al端ロ、串行通讯端ロ、4个DI端口和4个DO端ロ，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，串行通讯端ロ与风机盘管液晶显示模块相连，4个DI端ロ分别与风机盘管的启动按钮、风速按钮、温度升按钮和温度降按钮对应连接，4个DO端ロ分别与风机盘管电磁阀电源回路控制继电器、三速风机的高速控制继电器、三速风机的中速控制继电器和三速风机的低速控制继电器对应连接，风机盘管电磁阀电源回路控制继电器的常开辅助触点与风机盘管电磁阀电源回路串联，三速风机的高速控制继电器、三速风机的中速控制继电器和三速风机的低速控制继电器的常开辅助触点分别与三速风机的高速、中速、低速电源回路对应串联；风机盘管控制器通过风机盘管数据通讯模块与现场控制网络相连； 当空调节点装置为空调机节点装置时，空调机节点装置设有空调机控制器、空调机电动调节阀控制回路切换继电器和空调机数据通讯模块，空调机控制器设有Al端ロ、DI端ロ、A0端口和DO端ロ，Al端ロ外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端ロ与空调机运行信号辅助触点相连接，DO端ロ与空调机电动调节阀控制回路切换继电器相连接，AO端ロ通过空调机电动调节阀控制回路切换继电器的常开辅助触点与空调机电动阀开启量控制端ロ相连接，空调机电动调节阀控制回路切换继电器的常闭辅助触点与空调机电动阀原有开启量控制回路串联，空调机控制器通过空调机数据通讯模块与现场控制网络相连接； 当空调节点装置为分体空调节点装置时，分体空调节点装置设有分体空调控制器和分体空调数据通讯模块，分体空调控制器设有Al端ロ、DI端口和DO端ロ，Al端口外接设于教室内的末端环境温度传感器，DI端口与分体空调的压缩机开关辅助触点相连接，DO端口与分体空调的压缩机外部控制继电器或者压缩机控制器相连接，分体空调控制器通过分体空调数据通讯模块与现场控制网络相连接。
10.根据权利要求7所述基于智能视频识别技术的教室用电设备管理系统，其特征在于，所述电灯节点装置设有电灯控制器、电灯回路控制继电器和电灯数据通讯模块，电灯控制器设有DI端口和DO端口，DI端口与电灯开关信号辅助触点相连接，DO端口与电灯回路控制继电器相连接，电灯回路控制继电的常闭辅助触点与电灯电源回路串联，电灯控制器通过电灯数据通讯模块与现场控制网络相连。
全文摘要
本发明公开一种基于智能视频识别技术的教室用电设备管理方法及系统，通过视频采集设备组采集非上课教室内的视频图像，然后输送至远程服务器进行判断分析，从而确定是否解除该教室或该教室内各用电设备控制区域的用电设备控制权限，远程服务器通过现场控制网络向空调节点装置或电灯节点装置发送控制指令，从而达到节约电耗的目的。将本教室用电设备管理系统应用于教学楼中，可有效减少学校教学楼内用电设备的能源浪费现象，减轻学校的能源负担，有助于绿色校园的建设，同时，各级授权管理部门可以通过现场控制网络远程对网络节点上不同区域的用电设备进行监控，对使用不合理的区域进行远程调控，科学利用各种用电设备，达到节约能源的目的。
文档编号G05B19/418GK102830664SQ20121013202
公开日2012年12月19日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者林海杰, 闫军威, 许海航, 陈汉辉, 张迪 申请人:华南理工大学, 广州市远正智能科技有限公司