專利名稱：一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種節(jié)能裝置，尤其涉及一種電器控制方面的節(jié)能裝置。
背景技術：
當今社會能源緊缺，雖然國家大力提倡節(jié)約能源，但是電能浪費的現(xiàn) 象仍然十分普遍，而在公共場所，由于管理、人員等原因這種浪費就更為嚴重。而空調(diào)作為 現(xiàn)代生活常用電器之一，每年的耗電量尤為可觀。傳統(tǒng)的空調(diào)器利用制冷原理或電加熱、熱 泵技術使房內(nèi)空氣溫度降低或升高，其溫度控制器是根據(jù)人為設定的溫度而工作的，因此 無論場所內(nèi)人多人少空調(diào)的溫度恒定不變，由于不能依據(jù)實際情況進行調(diào)整，這就在很大 程度上浪費了電能。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可以根據(jù)公共場所內(nèi)的人數(shù)和方位對 空調(diào)進行控制調(diào)溫的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置。本實用新型解決技術問題是采用以下技術方案實現(xiàn)的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置。由微處理器、外擴存儲器、圖像 采集器、無線串口集線器、顯示模塊和空調(diào)控制模塊組成；外擴存儲器、圖像采集器和無線 串口集線器通過對應I/O接口和微處理器連接，顯示模塊通過對應接口與無線串口集線器 連接，無線串口集線器對空調(diào)控制模塊采用無線傳輸進行控制。微處理器采用ARM9芯片 S3c2440。外擴存儲器采用NANDFlash和NOR Flash,并與SDRAM相配合。圖像采集器采用 0V9650C0MS型影像傳感器的數(shù)字攝像頭模組。無線串口集線器使用ZigBee通信協(xié)議，采 用內(nèi)嵌8051內(nèi)核的CCM30芯片進行無線數(shù)據(jù)傳輸；其中ZigBee無線通信模塊包括RF (射 頻)收發(fā)器、微處理器、存儲器、晶振、天線和串口，其中射頻收發(fā)器采用UZMOO芯片，微處 理器采用8051芯片?？照{(diào)控制模塊采用了 74LS138譯碼器和TLP521-4光耦芯片。顯示模 塊采用了 0CM12864-9圖形點陣液晶顯示模塊。使用時，圖像采集器對外界信息進行采集識別人體對象目標，并返回當前圖像中 的人體個數(shù)及其相對的位置，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑻幚砥鬟M行處理分析。圖像處理部分使用 嵌入式Linux操作系統(tǒng)，并且移植OpenCV，通過機器學習使系統(tǒng)自動識別人體對象目標， 并返回當前圖像中的人體個數(shù)及其相對的位置。由于S3C2440上有對應專用的CAMERA接 口，所以這里選擇0V9650C0MS型影像傳感器的數(shù)字攝像頭模組，可以直接將它的引腳接到 S3C2440的CAMERA接口上，實現(xiàn)起來相對簡單。CMOS型攝像頭模組是先進、節(jié)能、小巧的 高精度相機的內(nèi)置式組件，該數(shù)字攝像頭模組把實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)VGA影像的CMOS影像傳感器與高 度集成的影像處理器、嵌入式電源和高質(zhì)量的透鏡組結合在一起，輸出JPEG圖像或視頻圖 像。同時支持8/10位數(shù)字傳輸JPEG圖像和YCbCr接口。由于具有高度集成的特點，該數(shù) 字攝像模組不需要配備任何外部器件，實現(xiàn)起來電路簡單。因為需要在微處理器內(nèi)運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)時，Linux內(nèi)核與其文件系統(tǒng) 需要大量的存儲空間，所以這里需要外擴大量的外部存儲空間。這里同時選取NAND Flash 和NOR Flash，因為程序不可能在NAND Flash運行，這里再選擇SDRAM與之相配合。微處理 器ARM9芯片S3W440將處理過的信號傳送給無線串口集線器的CCM30芯片進行處理。信號到達CCM30后由8051內(nèi)核分析處理接收到的數(shù)據(jù)，并進行判斷分析，確定是否傳輸給各個節(jié)點，節(jié)點采集到信號后，進行判斷分析，由所傳過來的信號確定是否控制相 應繼電器。從而控制空調(diào)控制模塊。在數(shù)據(jù)傳輸上使用ZigBee通信協(xié)議，進行無線數(shù)據(jù)傳 輸，這樣可以避免在公共場所內(nèi)中的布線問題，即避免了布線的麻煩又節(jié)省了布線的費用。無線串口集線器將數(shù)據(jù)處理分析結果傳輸?shù)斤@示模塊和空調(diào)控制模塊。空調(diào)控制 模塊選用眾和電子生產(chǎn)的K-2088i型萬能空調(diào)遙控器，用來調(diào)控空調(diào)的工作溫度和是否開 啟。利用ZigBee無線通信模塊中嵌入的8051內(nèi)核直接控制遙控器，通過74LS138譯碼器 和TLP521-4光耦芯片控制K-2088i萬能遙控器，實現(xiàn)控制空調(diào)溫度和開閉狀態(tài)的功能。顯示模塊選用0CM12864-9圖形點陣液晶顯示模塊，顯示系統(tǒng)中采集到的數(shù)據(jù)及 相應的提示信息，同時通過幾個按鍵實現(xiàn)人機信息的交互。為了控制空調(diào)控制模塊的按鍵， 本系統(tǒng)選用TLP521-4光耦芯片來實現(xiàn)。與已有技術相比，本實用新型的有益效果為工作人員根據(jù)實際需要(也可參照 國標值)自行設定在不同的溫度段下的人數(shù)范圍以及空調(diào)關閉時的人數(shù)，之后此裝置便據(jù) 此數(shù)表定時自動調(diào)整空調(diào)溫度和開閉狀態(tài)以達到既能滿足人體舒適度的要求又能節(jié)約電 能，使用方便。


圖1為本實用新型的結構框圖。圖2為本實用新型的NAND FLASH與S3W440接口電路圖。圖3為本實用新型的NOR FLASH與S3C24440接口電路圖。圖4為本實用新型的SDRAM與S3CM40接口電路圖。圖5為本實用新型的0V9650數(shù)字攝像頭接口電路圖。圖6為本實用新型的ZigBee的協(xié)議棧模型圖。圖7為本實用新型的ZigBee無線通信模塊圖。圖8為本實用新型的M30內(nèi)部管腳圖。圖9為本實用新型的顯示模塊接口電路圖。圖10為本實用新型的應用程序的Makefile內(nèi)容圖。圖11為本實用新型的軟件設計框圖。圖12為本實用新型的圖像采集流程圖。
具體實施方式
在圖1所示的本實用新型的結構框圖中，由微處理器、外擴存儲 器、圖像采集器、無線串口集線器、顯示模塊和空調(diào)控制模塊組成；外擴存儲器、圖像采集器 和無線串口集線器通過對應I/O接口和微處理器連接，顯示模塊通過對應接口與無線串口 集線器連接，無線串口集線器對空調(diào)控制模塊采用無線傳輸進行控制。微處理器采用ARM9 芯片S3c2440。外擴存儲器采用NANDFlash和NOR Flash,并與SDRAM相配合。圖像采集器 采用0V9650C0MS型影像傳感器的數(shù)字攝像頭模組。無線串口集線器使用ZigBee通信協(xié) 議，采用內(nèi)嵌8051內(nèi)核的CCM30芯片進行無線數(shù)據(jù)傳輸；其中ZigBee無線通信模塊包括 RF(射頻)收發(fā)器、微處理器、存儲器、晶振、天線和串口，其中射頻收發(fā)器采用UZMOO芯片， 微處理器采用8051芯片?？照{(diào)控制模塊采用了 74LS138譯碼器和TLP521-4光耦芯片。顯 示模塊采用了 0CM12864-9圖形點陣液晶顯示模塊。在圖2所示的本實用新型的NAND FLASH與S3W440接口電路圖中，NANDFLASH存 儲操作系統(tǒng)及系統(tǒng)文件數(shù)據(jù)，NAND Flash具有體積小，存儲單元密度高，寫入和擦除速度快 且最高可達一百萬次，制造過程簡單，價格較低等優(yōu)點。[0026]在圖3所示的本實用新型的NOR FLASH與S3C24440接口電路圖中，NOR FLASH存 放Boot代碼，引導系統(tǒng)啟動。NOR FLASH的特點是可以再片內(nèi)運行程序，但其寫入和擦除速 度慢，價格相對較高。故這里選擇NOR FLASH存儲系統(tǒng)啟動代碼，NAND FLASH作為主要存 儲器件。在圖4所示的本實用新型的SDRAM與S3C2440接口電路圖中，SDRAM提供程序運 行的環(huán)境。SDRAM與FLASH相比具有掉電不保存數(shù)據(jù)的缺點，但其讀寫速度遠高于FLASH存 儲器件。當系統(tǒng)啟動后將FLASH中的程序代碼及相關數(shù)據(jù)映射到SDRAM中，提高運行速度。在圖5所示的本實用新型的0V9650數(shù)字攝像頭接口電路圖中，0V9650數(shù)字攝像 頭用來采集外界圖像信息，CMOS型攝像頭模組是先進、節(jié)能、小巧的高精度相機的內(nèi)置式組 件，該數(shù)字攝像頭模組把實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)VGA影像的CMOS影像傳感器與高度集成的影像處理器、 嵌入式電源和高質(zhì)量的透鏡組結合在一起，輸出JPEG圖像或視頻圖像。同時支持8/10位 數(shù)字傳輸JPEG圖像和YCbCr接口。由于具有高度集成的特點，該數(shù)字攝像模組不需要配備 任何外部器件，實現(xiàn)起來電路簡單。在圖6所示的本實用新型的ZigBee的協(xié)議棧模型圖中，構建ZigBee通信模型，實 現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。在圖7所示的本實用新型的ZigBee無線通信模塊圖中，為無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布Y 構組成。ZigBee模塊中RF(射頻)收發(fā)器采用射頻收發(fā)模塊采用UZMOO芯片，微處理器 采用8051芯片。RF收發(fā)器是ZigBee設備的核心，任何ZigBee設備都要有RF收發(fā)器。它 主要進行信號的調(diào)制與解調(diào)、發(fā)送和接收等。微處理器通過SPI總線與RF收發(fā)器相連，主 要用于處理射頻信號、控制和協(xié)調(diào)各部分器件的工作，通過串口與外部設備之間進行通信。 ZigBee模塊還包括存儲器、晶振、天線、串口等器件。 在圖8所示的本實用新型的M30內(nèi)部管腳圖中，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚‰娐废?統(tǒng)。處理過的信號傳送給ZigBeeM30，8051內(nèi)核分析處理接收到的數(shù)據(jù)，并進行判斷分析， 確定是否傳輸給各個節(jié)點，節(jié)點采集到信號后，在進行判斷分析，有所傳過來的信號確定是 否控制相應繼電器。在圖9所示的本實用新型的顯示模塊接口電路圖中，選用0CM12864-9圖形點陣液 晶顯示模塊，顯示當前系統(tǒng)工作狀態(tài)，及時間等信息，并通過按鍵實現(xiàn)人機交互。公共場所 的工作人員可以根據(jù)實際需要自行設定在不同的溫度段下的人數(shù)范圍以及空調(diào)關閉時的 人數(shù)(當然我們將根據(jù)國家標準提供一個標值，工作人員可以此為參考)這樣便提高此裝 置的實用性。在圖10所示的本實用新型的應用程序的Makefile內(nèi)容圖中，在Linux利用 OpenCV庫下編譯圖像識別應用程序。
權利要求1.一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置，其特征在于由微處理器、外擴 存儲器、圖像采集器、無線串口集線器、顯示模塊和空調(diào)控制模塊組成；外擴存儲器、圖像采 集器和無線串口集線器通過對應I/O接口和微處理器連接，顯示模塊通過對應接口與無線 串口集線器連接，無線串口集線器對空調(diào)控制模塊采用無線傳輸進行控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置，其特征在 于微處理器采用ARM9芯片S3c2440。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置，其特征在 于外擴存儲器采用NAND Flash和NOR Flash,并與SDRAM相配合。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置，其特征在 于圖像采集器采用0V9650C0MS型影像傳感器的數(shù)字攝像頭模組。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置，其特征在 于無線串口集線器使用Zigbee通信協(xié)議，采用內(nèi)嵌8051內(nèi)核的CCM30芯片進行無線數(shù) 據(jù)傳輸；其中Zigbee無線通信模塊包括RF (射頻)收發(fā)器、微處理器、存儲器、晶振、天線和 串口，其中射頻收發(fā)器采用UZMOO芯片，微處理器采用8051芯片。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置，其特征在 于空調(diào)控制模塊采用了 74LS138譯碼器和TLP521-4光耦芯片。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置，其特征在 于顯示模塊采用了 0CM12864-9圖形點陣液晶顯示模塊。
專利摘要一種基于計算機視覺的自動控制空調(diào)的節(jié)能裝置。由微處理器、外擴存儲器、圖像采集器、無線串口集線器、顯示模塊和空調(diào)控制模塊組成；外擴存儲器、圖像采集器和無線串口集線器通過對應I/O接口和微處理器連接，顯示模塊通過對應接口與無線串口集線器連接，無線串口集線器對空調(diào)控制模塊采用無線傳輸進行控制。微處理器采用ARM9芯片S3c2440。外擴存儲器采用NANDFlash和NOR Flash，并與SDRAM相配合。圖像采集器采用OV9650COMS型影像傳感器的數(shù)字攝像頭模組。無線串口集線器使用ZigBee通信協(xié)議，采用內(nèi)嵌8051內(nèi)核的CC2430芯片進行無線數(shù)據(jù)傳輸；其中ZigBee無線通信模塊包括RF(射頻)收發(fā)器、微處理器、存儲器、晶振、天線和串口，其中射頻收發(fā)器采用UZ2400芯片，微處理器采用8051芯片?？照{(diào)控制模塊采用了74LS138譯碼器和TLP521-4光耦芯片。顯示模塊采用了OCM12864-9圖形點陣液晶顯示模塊。本實用新型具有自行設定在不同的溫度段下的人數(shù)范圍以及空調(diào)關閉時的人數(shù)，此裝置既能滿足人體舒適度的要求又能節(jié)約電能，使用方便等優(yōu)點。
文檔編號F24F11/00GK201926071SQ20102063522
公開日2011年8月10日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者帖濤, 陳興文 申請人:帖濤, 陳興文