本實用新型涉及智能控制領(lǐng)域，具體涉及基于機(jī)器視覺的空調(diào)系統(tǒng)自適應(yīng)溫度補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

智能建筑迅猛發(fā)展，對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懺桨l(fā)深遠(yuǎn)。如何智能地調(diào)控室內(nèi)溫度，在滿足人們舒適度要求的同時還能夠節(jié)約能源，一直是智能建筑關(guān)注的一個重要視點。現(xiàn)存的空調(diào)控制系統(tǒng)大多使用溫度傳感器來檢測當(dāng)前環(huán)境溫度。如果在某一時刻有一大批人進(jìn)入空調(diào)室內(nèi)，一個單純使用溫度傳感器的空調(diào)控制系統(tǒng)需要經(jīng)過溫度傳遞時延，其溫度傳感器才能檢測到環(huán)境溫度上升。在這種情況下，溫度傳遞的時延會造成控制器調(diào)節(jié)不及時，可能使空調(diào)室內(nèi)溫度出現(xiàn)大范圍波動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本實用新型提供基于機(jī)器視覺的空調(diào)系統(tǒng)自適應(yīng)溫度補(bǔ)償裝置。

本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺的空調(diào)系統(tǒng)自適應(yīng)溫度補(bǔ)償裝置，包括機(jī)器視覺處理模塊及自適應(yīng)PID控制器，所述機(jī)器視覺處理模塊由CMOS攝像頭及圖像處理器構(gòu)成，所述CMOS攝像頭與圖像處理器連接，圖像處理器與自適應(yīng)PID控制器連接。

所述CMOS攝像頭具體為一個以上，分別安裝在空調(diào)房間的進(jìn)出口上方。

所述圖像處理器采用Samsung ARM Cortex-A9四核Exynos4412。

還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設(shè)置在空調(diào)房內(nèi)與自適應(yīng)PID控制器連接，所述自適應(yīng)PID控制器與空調(diào)連接。

本實用新型的有益效果：

(1)采用機(jī)器視覺技術(shù)，實時統(tǒng)計室人數(shù)變化；

(2)通過對空調(diào)系統(tǒng)的PID控制器進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償，能夠快速消除其對房間溫度的影響。

附圖說明

圖1是本實用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型一種基于機(jī)器視覺的空調(diào)系統(tǒng)自適應(yīng)PID控制器的連接圖；

圖3是本實用新型的工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例

如圖1-圖3所示，一種基于機(jī)器視覺的空調(diào)系統(tǒng)自適應(yīng)溫度補(bǔ)償裝置，包括機(jī)器視覺處理模塊及自適應(yīng)PID控制器，所述機(jī)器視覺處理模塊由CMOS攝像頭及圖像處理器構(gòu)成，本實施例中CMOS攝像頭具體為一個USB攝像頭1，圖像處理器具體采用Samsung ARM Cortex-A9四核Exynos4412。該USB攝像頭通過支架2安裝在空調(diào)房間的進(jìn)出口上方，便于識別出進(jìn)出房間的人數(shù)，通過USB數(shù)據(jù)線3與圖像處理器4連接，進(jìn)而知道空調(diào)室內(nèi)的人數(shù)變化量，將攝像頭安裝在空調(diào)房間進(jìn)出口上方有如下效果：

(1)進(jìn)出口處往往是一個相對暢通的場所，一般不存在遮擋的因素，而室內(nèi)空間人體存在遮擋的情況多，容易受桌椅，建筑墻體、柱子等的遮擋

(2)室內(nèi)人體的形態(tài)相對來說更加復(fù)雜多樣。除此之外，室內(nèi)的人一般是處于靜止?fàn)顟B(tài)，或者接近于靜止的狀態(tài)，難以利用運動檢測算法進(jìn)行人體的識別統(tǒng)計。而人們在進(jìn)出大門的時候，姿態(tài)相對單一，而且具有一定的運動速度，容易檢測。

(3)如果安裝在進(jìn)出口上方，攝像頭需要監(jiān)控的視角為180°，而非室內(nèi)攝像頭所需要的360°如果在室內(nèi)使用普通攝像頭，容易存在視覺死角。

還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設(shè)置在空調(diào)房內(nèi)測量空調(diào)房溫度，且與自適應(yīng)PID控制器連接，所述自適應(yīng)PID控制器與空調(diào)連接。

本實用新型的工作過程為：

安裝在空調(diào)房間進(jìn)出口的CMOS攝像頭采集進(jìn)出口的視頻序列，傳輸?shù)綀D像處理器中，圖像處理器實現(xiàn)人數(shù)的動態(tài)監(jiān)測得到人數(shù)變化量△n，傳輸?shù)絇ID控制器，PID控制器根據(jù)人數(shù)變化量調(diào)整參數(shù)控制空調(diào)的工作，達(dá)到空調(diào)房間恒溫的目的。

所述進(jìn)行圖像處理時限人數(shù)的動態(tài)監(jiān)測得到人數(shù)變化量△n，具體包括視頻背景圖像的動態(tài)提取，提取HU不變矩和圓形度特征，建立人體頭部模型。

所述視頻背景圖像的動態(tài)提取，通過進(jìn)行區(qū)域圖像和全局圖像兩個級別的更新，將其還原成真正的背景圖像。首先選擇一幀穩(wěn)定的視頻圖像作為初始背景圖像，并將后面每一幀和初始背景圖像差分。接下來，如果差分圖像中的存在某個聯(lián)通區(qū)域，在連續(xù)k(k＝15)幀里都出現(xiàn)在同一個位置，則將其進(jìn)行局部更新。如果連續(xù)k(k＝15)幀里都沒有聯(lián)通區(qū)域，則進(jìn)行全局更新。

進(jìn)一步的，所述建立人體頭部模型，通過提取頭部圖像的HU七個不變矩和圓形度特征，形成人體頭部的8個特征值。首先建立一個人體頭部特征集合，待識別的樣本只需要在人體頭部特征集合中找到最相近的向量，接著根據(jù)累積誤差的大小來判斷待識別樣本是否屬于人體頭部圖像。如果累積誤差大于閾值T(T＝0.3)，則該待識別樣本不是人體頭部圖像，如果累積誤差小于閾值T(T＝0.3)，則該待識別樣本是人體頭部圖像。

空調(diào)房間的溫度調(diào)節(jié)過程是一個帶純滯后的一階模型即控制通道的傳遞函數(shù)為：

人數(shù)干擾通道傳遞函數(shù)為：

其中，K₁、K₂表示慣性環(huán)節(jié)增益，T_s表示時間常數(shù)，K₁、K₂和T_s根據(jù)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)確定。

在實際的系統(tǒng)中，人數(shù)變化對房間溫度的影響的模型可能是一個復(fù)雜的模型，往往比式子干擾通道傳遞函數(shù)要復(fù)雜。為了更貼近實際的系統(tǒng)，在干擾通道的輸入端疊加一個高斯噪聲，模擬模型的不確定性。

機(jī)器視覺技術(shù)可以在秒級的時間內(nèi)將空調(diào)房間內(nèi)的人數(shù)變化統(tǒng)計出來，并根據(jù)式子人數(shù)干擾通道傳遞函數(shù)可以對PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，消除人數(shù)變化帶來的室內(nèi)溫度的波動。

進(jìn)一步的，考慮到實際條件下，如果人數(shù)變化量△n小于一定數(shù)量(△n<3)時，其產(chǎn)生的干擾量是微小的，原有的PID控制器就可以很好的消除這種干擾。另一種極端情況，當(dāng)機(jī)器視覺系統(tǒng)給出了超常的人數(shù)變化量(△n>18)時，也不進(jìn)行補(bǔ)償。如果對這種情況進(jìn)行補(bǔ)償，反而可能引起房間溫度的異常。即：

其中，△K_p表示PID比例系數(shù)增量，△n表示人數(shù)變化量。

本實用新型利用機(jī)器視覺技術(shù)實現(xiàn)對空調(diào)室內(nèi)人數(shù)的動態(tài)監(jiān)測。得到的空調(diào)房的人數(shù)變化后，將人數(shù)變動產(chǎn)生的影響補(bǔ)償?shù)絇ID控制參數(shù)的比例系數(shù)K_p上。如此，人數(shù)的變動就會快速反應(yīng)到PID控制器參數(shù)上，通過自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)，快速響應(yīng)人數(shù)的變動，達(dá)到快速調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。