专利名称：一种基于fpga的室内电器监控管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于FPGA的室内电器监控管理系统。
背景技术：
在一些公共室内场合，例如在国内各个高校中不难发现如下现象室内没有人或者人很少时，整个教室的灯都开着，这样造成很大的浪费；在有中央空调的公司或者厂房，在无人时空调器也是开着，同样造成浪费。另外，室内有些区域人员多，而另外一些区域人员少，而且室内人数和人员的分布也是动态变化的，如果人工去控制这些电器的开闭，则非常麻烦。在晚上关灯或者关闭空调时，管理员要逐一检查每个房间确保无人，再关灯或者空调，这样的管理方式带来了巨大的电力资源浪费，同时也增加了不必要的人工成本。
发明内容本实用新型提供一种基于FPGA的室内电器监控管理系统，可以智能地统计室内人数空调，进而根据人数和位置分布对室内电器进行控制，大大节省了能源，而且管理方便，大大节省人力成本。一种基于FPGA的室内电器监控管理系统，包括主控芯片、设置在室内进门两侧的两组红外对管传感器、安装在室内座位上的压力传感器，所述主控芯片为内置IP核的FPGA芯片，红外对管传感器和压力传感器通过数模转换装置与主控芯片的信号输入端连接，所述主控芯片的控制信号输出端与室内设置的电器连接，所述主控芯片通过RS232串行总线与计算机连接。如上所述的基于FPGA的室内电器监控管理系统，还包括互联网和Android智能设备，计算机与互联网连接，Android智能设备通过客户端接入互联网。如上所述的基于FPGA的室内电器监控管理系统，所述电器为电灯或空调器。如上所述的基于FPGA的室内电器监控管理系统，所述Android智能设备为智能手机或平板电脑本实用新型具有如下有益效果1、通过对室内人员分布的判断对室内用电设备进行智能的控制，可以达到消耗最少的资源获得最大的实际效益的目的。以教室为例，每间教室每年使用200天，每天使用16个小时，通过智能控制，关掉8个荧光灯管及I台3. 5匹空调来计算，每年节约9120度电能，折合减少约8244. 5kg 二氧化碳排放。2、对于大学校园这个特殊的应用场合，目前市面上有若干种课程管理软件及自习室查询软件，但没有一款可以实时得知室内人员数量的查询软件，本系统通过Android智能设备即可满足这个需求，填补了市场空白。3、因人员的数量和位置变动大且更新快，普通的单片机在单线程工作方式下很难对这么庞大的数据进行高速的采集和处理，所以本系统引入FPGA，由设计人员开发一套专用的逻辑电路，在FPGA中可以进行多路并行处理，以达到高速并行处理人员活动和位置信息的目的。4、人员数据库维护在Internet服务器上,方便接入计算机进行更改。Internet网络的接入，让移动智能设备可以无地理界线的查看室内的人员情况及电器使用情况。
图1是本实用新型基于FPGA的室内电器监控管理系统的结构示意图。图中1-主控芯片，2-红外对管传感器，3-压力传感器，4-数模转换装置，5-电灯，6-空调器，7-计算机，8-互联网，9-智能手机，10-平板电脑。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。图1所示为本实用新型基于FPGA的室内电器监控管理系统的结构示意图，所述基于FPGA的室内电器监控管理系统包括主控芯片1、设置在室内进门两侧的两组红外对管传感器2、安装在室内座位上的压力传感器3，两组红外对管传感器2横向安装在进门两侧，且距离较近，当人从室外进入室内时先挡住第一组红外对管传感器之间的信号，再挡住第二组红外对管传感器之间的信号，而从室内走出室外时，是先挡住第二组红外对管传感器之间的信号，再挡住第一组红外对管传感器之间的信号，这样根据先后次序不同而判断人是进还是出，进而可对进出教室的人数进行统计。压力传感器3可采用应变式压力传感器，应变式压力传感器可以将应变片上的压力转化为电流或电压量，经过放大、模数转换对所采用的传感器输出的电信号做数字化处理。主控芯片I通过压力的改变可判断某一个区域座位上的人数。红外对管传感器2和压力传感器3通过数模转换装置4与主控芯片I的信号输入端连接，所述主控芯片I为内置IP核的FPGA芯片，所述主控芯片I的控制信号输出端与室内设置的电器(例如电灯5或空调器6)连接，所述主控芯片I通过RS232串行总线与计算机7连接，由计算机统计数据并上传至互联网8。Android智能设备(例如智能手机9或平板电脑10)通过客户端接入互联网，对室内人员及电器情况进行人为管控。本实用新型中FPGA芯片选用ALTERA Cyclone II系列FPGA芯片EP2C5T144。Cyclone II FPGA的成本比第一代Cyclone器件低30%，逻辑容量大了三倍多，可满足低成本大批量应用需求。CycloneII系列规模大，可以内嵌单片机内核，在成本上也可以省去一片单片机的成本。选择康芯8051IP核心作为内嵌IP内核嵌入FPGA芯片中。康芯8051IP核心有着功耗低，处理速度快，编程简单的优势。可以直接用C语言编程，对项目所需的操作可以很快上手。本实用新型工作过程如下数模转换装置4将红外对管传感器2和压力传感器3传送过来的模拟量经过模数变换后送入主控芯片I进行数据处理和分析后，将统计的人数实时显示在计算机7上，并根据统计的室内人数和人员分布情况控制室内电器(例如电灯5或空调器6)的开闭。因人员的数量和位置变动大且更新快，普通的单片机在单线程工作方式下很难对这么庞大的数据进行高速的采集和处理，所以本实用新型引入FPGA，在FPGA中可以进行多路并行处理，以达到高速并行处理人员活动和位置信息的目的。[0021]计算机7同时将统计数据上传至互联网8(例如传送到Internet服务器)，Android智能设备通过客户端接入互联网8，可对室内人员及电器情况进行人为管控，实现多点分布式智能控制。本实用新型通过多点多组红外对管传感器对一个有N个出入口的室内空间(例如教室)进行人员数量统计，由分布在不同座位的压力传感器对空间内人员的分布进行统计，并且本系统设计使用两种采集检测方法进行叠加处理以消除单一采集方式的误差，经过统计的数据由主控芯片进行判断，并对室内的用电设备进行电源管理，做到对资源的有效利用。本系统可以方便的应用于教室、礼堂、会议室等有配备电脑且人员流动大需要控制人流量的室内环境。本实用新型具有如下有益效果1、通过对室内人员分布的判断对室内用电设备进行智能的控制，可以达到消耗最少的资源获得最大的实际效益的目的。以教室为例，每间教室每年使用200天，每天使用16个小时，通过智能控制，关掉8个荧光灯管及I台3. 5匹空调来计算，每年节约9120度电能，折合减少约8244. 5kg 二氧化碳排放。2、对于大学校园这个特殊的应用场合，目前市面上有若干种课程管理软件及自习室查询软件，但没有一款可以实时得知室内人员数量的查询软件，本系统通过Android智能设备即可满足这个需求，填补了市场空白。3、因人员的数量和位置变动大且更新快，普通的单片机在单线程工作方式下很难对这么庞大的数据进行高速的采集和处理，所以本系统引入FPGA，由设计人员开发一套专用的逻辑电路，在FPGA中可以进行多路并行处理，以达到高速并行处理人员活动和位置信息的目的。4、人员数据库维护在Internet服务器上,方便接入计算机进行更改。Internet网络的接入，让移动智能设备可以无地理界线的查看室内的人员情况及电器使用情况。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种基于FPGA的室内电器监控管理系统，其特征在于包括主控芯片(I)、设置在室内进门两侧的两组红外对管传感器(2)、安装在室内座位上的压力传感器(3)，所述主控芯片(I)为内置IP核的FPGA芯片，红外对管传感器(2)和压力传感器(3)通过数模转换装置(4)与主控芯片(I)的信号输入端连接，所述主控芯片(I)的控制信号输出端与室内设置的电器连接，所述主控芯片(I)通过RS232串行总线与计算机(7)连接。
2.如权利要求1所述的基于FPGA的室内电器监控管理系统，其特征在于还包括互联网(8)和Android智能设备,计算机(7)与互联网(8)连接,Android智能设备通过客户端接入互联网(S)0
3.如权利要求1或2所述的基于FPGA的室内电器监控管理系统，其特征在于所述电器为电灯(5)或空调器(6)。
4.如权利要求2所述的基于FPGA的室内电器监控管理系统，其特征在于所述 Android智能设备为智能手机(9)或平板电脑(10)。
专利摘要本实用新型提供一种基于FPGA的室内电器监控管理系统，包括主控芯片、设置在室内进门两侧的两组红外对管传感器、安装在室内座位上的压力传感器，所述主控芯片为内置IP核的FPGA芯片，红外对管传感器和压力传感器通过数模转换装置与主控芯片的信号输入端连接，所述主控芯片的控制信号输出端与室内设置的电器连接，所述主控芯片通过RS232串行总线与计算机连接。本实用新型通过对室内人员分布的判断对室内用电设备进行智能的控制，可以达到消耗最少的资源获得最大的实际效益的目的，而且管理方便，大大节省人力成本。
文档编号G05B19/418GK202886962SQ201220559670
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者刘萱, 王喆 申请人:刘萱, 王喆