专利名称：基于计算机视觉的教室节能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节能装置，尤其是一种应用电子手段自动控制检测的节能装置。
背景技术：
当今社会资源短缺，但是电能的浪费仍然很严重，尤其是在高校等一些公共场所。据内蒙古工业大学志愿者调查分析发现，许多学生白天在天气情况良好的情况下，将教室内的灯打开，而走的时候却不关闭。两三个人上自习时，却把教室的灯全打开， 造成了很大程度的浪费。经过最后统计，5个教学区一个月浪费电能15416. 4度，折合人民币18512. 6元。学校1学年(10个月)仅电费就要花掉300多万元，而1年光教学楼就浪费18万元之多。综上所述，类似的公共场所如“酒店、地铁站、火车站、图书馆”等，都存在严重的电能浪费现象。究其原因，便是目前所有的照明设备和网络，都是人工操控，无法根据具体环境进行及时、快速的改变。发明内容本实用新型的目的是提供一种安装方便、成本低、使用便利、布线连接少的基于计算机视觉的教室节能装置。本实用新型本装置由ARM9芯片S3c2440处理器、数字摄像头0V9650图像采集装置、嵌入式Linux操作系统且移植OpenCV的图像处理部分以及支持ZiGbee协议同时内嵌 8051内核的CC2430芯片的数据传输部分及终端控制装置共四部分电连接组成；数字摄像 头0V9650图像采集装置安装在室内棚顶，采集室内人员数量和光亮度数据反馈给ARM9芯片S3c2440处理器，通过CC2430芯片对照明电路进行控制。采用上述结构后，处理器方面本装置选用三星公司的ARM9芯片S3c2440，它的特点是包含MMU内存管理单元，可以运行嵌入式Linux操作系统，能够实现对一些库的移植； 支持最高图像分辨率为1024*768 ；同时我们选取选择N0RFLASH存储系统启动代码，NAND FLASH作为主要存储器件。图像采集部分采用数字摄像头0V9650，它的特点是具有130万像素，输出视频格式为YCbCr格式。图像处理部分使用嵌入式Linux操作系统，并且移植 OpenCV，通过机器学习使系统自动识别人体对象目标，并返回当前图像中的人体个数及其相对的位置。数据传输方面使用Zigbee通信协议，采用内嵌8051内核的CC2430芯片进行无线数据传输，特点是低功耗；优良的无线传输灵敏度和强大的抗干扰性；数字化的RSS/ LQI支持和强大的DMA功能.使用它避免了在教室中布线的繁琐，节省了布线的费用。与已有技术相比，本实用新型的有益效果为此装置可以根据教室人数和位置对灯亮的个数和方位及时做出调整，在相当大的程度上节省了电能，有效地解决了这一问题。
图1为本实用新型的下位机硬件框图。图2为本实用新型的上位机硬件框图。图3为本实用新型的NAND FLASH与s3c2440接口电路图。图4为本实用新型的NOR FLASH与S3C24440接口电路图。图5为本实用新型的SDRAM与S3C2440接口电路图。图6为本实用新型的0V9650数字摄像头接口电路图。图7为本实用新型的资格协议模型。图8为本实用新型的Zigbee无线通信模块。[0015]图9为本实用新型的软件设计框图。
图10为本实用新型的图像采集流程图。
具体实施方式
本装置由ARM9芯片S3c2440处理器、数字摄像头0V9650图像采集装置、嵌入式Linux操作系统且移植OpenCV的图像处理部分以及支持ZiGbee协议同时内嵌8051内核的CC2430芯片的数据传输部分及终端控制装置共四部分电连接组成；数字摄像头0V9650图像采集装置安装在室内棚顶，采集室内人员数量和光亮度数据反馈给 ARM9芯片S3c2440处理器，通过CC2430芯片对照明电路进行控制。基于S3c2440的硬件平台三星公司的ARM9芯片S3c2440，其包含MMU内存管理单元，可以运行嵌入式Linux 操作系统。由于运行嵌入式Linux操作系统时，Linux内核与其文件系统需要大量的存储空间，所以这里需要外扩大量的外部存储空间。这里同时选取NAND Flash和NOR Flash，因为程序不可能在NAND Flash运行，这里再选择SDRAM与之相配合。NAND Flash具有体积小，存储单元密度高，写入和擦除速度快且最高可达一百万次，制造过程简单，价格较低等优点。N0RFLASH的特点是可以再片内运行程序，但其写入和擦除速度慢，价格相对较高。故这里选择NOR FLASH存储系统启动代码，NAND FLASH作为主要存储器件。SDRAM与FLASH 相比具有掉电不保存数据的缺点，但其读写速度远高于FLASH存储器件。当系统启动后将 FLASH中的程序代码及相关数据映射到SDRAM中，提高运行速度。数字摄像头由于S3C2440上有对应专用的CAMERA接口，所以这里选择0V9650C0MS型影像传感器的数字摄像头模组，可以直接将它的引脚接到S3C2440的CAMERA接口上，实现起来相对简单。CMOS型摄像头模组是先进、节能、小巧的高精度相机的内置式组件，该数字摄像头模组把实现优质VGA影像的CMOS影像传感器与高度集成的影像处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起，输出JPEG图像或视频图像。同时支持8/10位数字传输JPEG图像和YCbCr接口。由于具有高度集成的特点，该数字摄像模组不再需要配备任何外部器件，实现起来电路简单。Zigbee数据无线传输基于ZigBee的无线串口集线器主要由硬件和软件组成，硬件包括电路板、存储器、串行接口和ZigBee无线通信模块。软件部分包括操作系统软件(OS)和应用程序。硬件部分是整个系统的物理基础，它提供了软件的运行平台和通信接口。软件部分用于控制系统的运行，并对各种事件进行响应。完成的功能为该设备中操作系统运行正常，外接器件运行正常，通过对ZigBee无线通信模块协议的编写，使ARM微处理器通过ZigBee模块实现对各种电器、侦测/监控设备的无线通信和操作。组网灵活等优点和特性。采用星形拓扑结构，可实现一点对多点之间的串口设备的数据的透明传输。通过此集线器实现对电器设备的远程操控。通过串口连接将ARM9处理过信号传送给zigbee2430。51内核分析处理接收到的数据，并进行判断分析，确定是否传输给各个节点，节点采集到信号后，在进行判断分析，有所传过来的信号确定是否控制相应继电器。从而控制执行器。zigbee有应用汇聚层、应用接口、安全层、网络层、数据链路层。本设备采用在zigbee联盟IEEE802. 15.4定义的物理层及数据链路层基础上制定的一种技术规范，采用星型拓扑结构，即所有设备与中心设备网络协调者通信，这样各个节点便可以采用电池供电。ZigBee无线通信模块在整个集线器设计中也起着举足轻重的作用。ZigBee模块中RF (射频)收发器采用射频收发模块采用UZ2400芯片。微处理器采用8051芯片。RF收发器是ZigBee设备的核心，任何ZigBee 设备都要有RF收发器。它与用于广播的普通无线收发器的不同之处在于体积小，功耗低， 支持电池供电的设备。它主要进行信号的调制与解调、发送和接收等。微处理器通过SPI 总线与RF收发器相连，主要用于处理射频信号、控制和协调各部分器 件的工作，通过串口与外部设备之间进行通信。ZigBee模块还包括存储器、晶振、天线、串口等器件。Zigbee为遥控开关控制器(开关)定义了一个必要的输出簇，也为负载定义了一个必要的输入簇，这两个簇Cluster ID相同，便可以通过簇来对灯进行控制，zigbee在ON-OFFsrc簇中定义了一个属性onoff。为它定义了三种不同的属性值，分别为Oxff表示0Ν，0χ00表示off，OxfO 表示toggle，当需要打开照明灯时，遥控开关便通过应用层KVP消息，发送set命令将照明灯onoffsrc簇中onoff设置成off。Toggle属性值的意义是，如果电灯在开的状态下设置这个值将会把电灯关掉，如果电灯是关闭的状态，通过设定的这个值将会把电灯打开。
权利要求1. 一种基于计算机视觉的教室节能装置，其特征在于本装置由ARM9芯片S3C2440处理器、数字摄像头0V9650图像采集装置、嵌入式Linux操作系统且移植OpenCV的图像处理部分以及支持ZiGbee协议同时内嵌8051内核的CC2430芯片的数据传输部分及终端控制装置共四部分电连接组成；数字摄像头0V9650图像采集装置安装在室内棚顶，采集室内人员数量和光亮度数据反馈给ARM9芯片S3c2440处理器，通过CC2430芯片对照明电路进行控制。
专利摘要一种基于计算机视觉的教室节能装置，本装置由ARM9芯片S3c2440处理器、数字摄像头OV9650图像采集装置、嵌入式Linux操作系统且移植OpenCV的图像处理部分以及支持ZiGbee协议同时内嵌8051内核的CC2430芯片的数据传输部分及终端控制装置共四部分电连接组成；数字摄像头OV9650图像采集装置安装在室内棚顶，采集室内人员数量和光亮度数据反馈给ARM9芯片S3c2440处理器，通过CC2430芯片对照明电路进行控制。本实用新型具有安装方便、成本低、使用便利、布线连接少等优点。
文档编号H05B37/02GK201976285SQ20102063334
公开日2011年9月14日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者帖涛, 马超军, 高欣 申请人:帖涛, 马超军, 高欣