一种基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置，采用全方位视觉传感器来获得室内全景视频图像，微处理器通过对室内全方位视频图像进行识别与理解等技术识别出空调室内人数等信息，并根据室内人数对空调室外机进行占空比控制，实现“按需供气”。在现有的空调温控器基础上，增加了空调室外机的占空比控制器，能准确地检测室内人员的流动情况及把握室内的人数，能实现真正意义上的按需供气，提高根据负荷情况进行响应速率的能力，减少额外能量（无人、人员稀少时）的消耗，节能效果好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于全方位计算机视觉技术、图像识别技术、计算机控制技术、空调节能技术在空调节电上的应用，尤其是一种基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置。
技术介绍
目前我国智能建筑的非常少，大约有90％以上的建筑是非智能建筑。在非智能建筑中，许多大面积的建筑室内环境中使用的是普通的温度控制的大功率空调，功率一般在6900W至12500W之间。资料表明大型空调70％以上的能源是从空调室外机所消耗的，而且目前的空调控制现状是通过设定室内温度来实现的。随着生活水平的提高越来越多的空调使用正加剧着用电高峰时电力短缺的矛盾。由于空调用电的季节性、时段性和爆发性，有些电力专家将其称作是影响安全供电的“电网杀手”。建筑物内的空调系统设计是考虑满负荷情况，即考虑最不利使用工况，各种冷负荷或热负荷相互叠加而成的综合最大值。而空调实际运行中，只有1％的运行时间在设计工况，95％以上时间则处在部分负荷状态，因而具有极大的节能潜力。图像处理与计算机视觉是一个不断发展的新技术，原则上采用计算机视觉进行观测有四个目的，即预处理、最底层的特征提取、中级特征的辩识以及通过图像对高级情景的解释。一般来说，计算机视觉包括主要特征、图像处理以及图像理解。在现代建筑中的应用是一个新的内容，So.A.T.P.等人共发表有三篇论文。但是从论文内容来看使用了多个摄像装置分别安装在室内顶部的角落，以便检测整个空调房间的空间。基于一系列图像的人员数量的计数机器在国外商业上已投入使用，市场分额比较大的有两个系统，ALTAIS和Sentec，前者是一个跟踪人员运动和人员流动的程序，视频摄像机垂直安装在连续记录人员流动的检测现场，该摄像机连接到分析视频数据的单元，每小时系统构造一幅具有平均密度和速度的人员流动的图像；后者是一个人员计数系统，系统采用标准的闭路电视，摄像机计算不同地方行人的数量。但是这两个系统都有共同的缺点，在人流密集的场所容易出错，原因是存在着人体重叠情况，同时要检测比较大范围内的人员的情况需要多个摄像机同时工作，因此存在着各摄像机的视频数据的融合问题，实现实时运算非常困难。近年发展起来的全方位视觉传感器ODVS(Omni-Directional Vision Sensors)为实时获取场景的全景图像提供了一种新的解决方案。ODVS的特点是视野广(360度)，能把一个半球视野中的信息压缩成一幅图像，一幅图像的信息量更大；获取一个场景图像时，ODVS在场景中的安放位置更加自由；检测环境时ODVS不用瞄准目标；检测和跟踪检测范围内的运动物体时算法更加简单；可以获得场景的实时图像。因此基于ODVS的全方位视觉系统近几年迅速发展，正成为计算机视觉研究中的重要领域，IEEE从2000年开始举办每年一次的全方位视觉的专门研讨会(IEEE workshop on Omni-directional vision)。中国专利技术专利200610051632.6公开了一种基于全方位计算机视觉的中央空调节能控制装置，通过实现中央空调系统能准确地检测室内人员的流动情况及把握室内的人数，来实现真正意义上的按需供气，提高根据负荷情况进行响应速率的能力，减少额外能量(无人、人员稀少时)的消耗。2006年我国家庭空调拥有数已超过1.2亿台，我国企事业单位空调拥有数虽然没有正确数据，估计也会接近家庭空调拥有数，而且据统计资料表明办公楼中就空调这一项所消耗的电能已经超过了家庭空调所消耗的电能。按这种发展趋势，加上空调用电的季节性、时段性和爆发性，仅靠建发电站增加发电能力是无法解决这种矛盾的，必须通过政策与技术手段来解决。目前空调普遍都是采用恒温控制方式，这种温度控制方式至少是存在着两个耗能方面的问题1)不管室内是否有人没人、人数的多少，空调总是在设定的温度范围内运行；2)空调用电的季节性、时段性和爆发性使得空调的使用时间比较集中，造成对电网的压力过大，这些现象在城市办公楼等地区尤为突出。所以，需要一种新的空调的控制技术既能节能，又能平缓用电高峰，来保证电网的安全。
技术实现思路
为了克服现有的空调节能控制装置停留在一种简单温度控制水平上，从对空调的控制不直接、不迅速、不舒适、不节能的不足，本专利技术提供一种能准确地检测室内人员的流动情况及把握室内的人数，能实现真正意义上的按需供气，提高根据负荷情况进行响应速率的能力，减少额外能量(无人、人员稀少时)的消耗，节能效果好的基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置。本专利技术为解决其技术问题采用的技术方案为一种基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置，包括空调温控器、微处理器以及安装于室内上部中央用于感知室内人员数量的视觉传感器，所述空调温控器设有第一继电器，所述第一继电器连接空调室外机，所述的视觉传感器与微处理器连接，所述的空调节能控制器还包括用以控制空调室外机通断电周期的占空比控制器，所述占空比控制器连接第二继电器，所述第二继电器与第一继电器串联，所述第二继电器与电源连接；所述视觉传感器为全方位视觉传感器，所述的全方位视觉传感器包括用以反射监控领域中物体的外凸折反射镜面、用以防止光折射和光饱和的黑色圆锥体、透明圆柱体、摄像头，所述的外凸折反射镜面位于透明圆柱体的上方，外凸折反射镜面朝下，黑色圆锥体固定在折反射镜面外凸部的中心，摄像头对着外凸反射镜面朝上，所述的摄像头位于外凸反射镜面的虚焦点位置；所述的微处理器包括图像数据读取模块，用于读取从全方位视觉传感器传过来的视频图像信息；图像数据文件存储模块，用于将读取的视频图像信息通过文件方式保存在存储单元中；全方位视觉传感器标定模块，用于对全方位视觉传感器的参数进行标定，建立空间的实物图像与所获得的视频图像的对应关系；图像展开处理模块，用于将采集的圆形视频图像展开为全景柱状图；运动对象检测模块，用于将所获得的当前帧现场视频图像与一个相对比较稳定的基准参考图像进行差值运算，图像相减的计算公式如式(1)表示fd(X，t0，ti)＝f(X，ti)-f(X，t0) (1)上式中，fd(X，t0，ti)是实时拍摄到图像与基准参考图像间进行图像相减的结果；f(X，ti)是实时拍摄到图像；f(X，t0)是基准参考图像；并将当前图像中与相邻K帧的图像相减计算公式如(2)所示fd(X，ti-k，ti)＝f(X，ti)-f(X，ti-k) (2)上式中，fd(X，ti-k，ti)是实时拍摄到图像与相邻K帧图像间进行图像相减的结果；f(X，ti-k)是相邻K帧时的图像；如fd(X，t0，ti)≥阈值、fd(X，ti-k，ti)≥阈值成立时，判定为运动对象；如fd(X，t0，ti)≥阈值、fd(X，ti-k，ti)＜阈值，判定静止对象，并用式(3)来更新替换基准参考图像f(X,t0)⇐f(X,ti-k)---(3)]]>如fd(X，t0，ti)＜阈值，判定为静止对象；连通区域计算模块，用于对当前图像进行标记，像素灰度为0的小区表示此小区无活动物体，像素灰度为1则表示此小区有活动物体，计算当前图像中的像素是否与当前像素周围相邻的某一个点的像素相等，如灰度相等判断为具有连通性，将所有具有连通性的像素作为一个连通区域；室内人员数估计模块，用于求每个连通区域的宽度wi和高度hi，然后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于全方位计算机视觉的空调节能控制装置，包括空调温控器、微处理器以及安装于室内上部中央用于感知室内人员数量的视觉传感器，所述空调温控器设有第一继电器，所述第一继电器连接空调室外机，所述的视觉传感器与微处理器连接，其特征在于：所述的空调节能控制器还包括用以控制空调室外机通断电周期的占空比控制器，所述占空比控制器连接第二继电器，所述第二继电器与第一继电器串联，所述第二继电器与电源连接；所述视觉传感器为全方位视觉传感器，所述的全方位视觉传感器包括用以反射监控领域中物体的 外凸折反射镜面、用以防止光折射和光饱和的黑色圆锥体、透明圆柱体、摄像头，所述的外凸折反射镜面位于透明圆柱体的上方，外凸折反射镜面朝下，黑色圆锥体固定在折反射镜面外凸部的中心，摄像头对着外凸反射镜面朝上，所述的摄像头位于外凸反射镜面的虚焦点位置；所述的微处理器包括：图像数据读取模块，用于读取从全方位视觉传感器传过来的视频图像信息；图像数据文件存储模块，用于将读取的视频图像信息通过文件方式保存在存储单元中；全方位视觉传感器标定模块，用于对全方位视觉 传感器的参数进行标定，建立空间的实物图像与所获得的视频图像的对应关系；图像展开处理模块，用于将采集的圆形视频图像展开为全景柱状图；运动对象检测模块，用于将所获得的当前帧现场视频图像与一个相对比较稳定的基准参考图像进行差值运算 ，图像相减的计算公式如式（１）表示：ｆ↓［ｄ］（Ｘ，ｔ↓［０］，ｔ↓［ｉ］）＝ｆ（Ｘ，ｔ↓［ｉ］）－ｆ（Ｘ，ｔ↓［０］）（１）上式中，ｆ↓［ｄ］（Ｘ，ｔ↓［０］，ｔ↓［ｉ］）是实时拍摄到图像与基准参考图像间进行图像相减的 结果；ｆ（Ｘ，ｔ↓［ｉ］）是实时拍摄到图像；ｆ（Ｘ，ｔ↓［０］）是基准参考图像；并将当前图像中与相邻Ｋ帧的图像相减计算公式如（２）所示：ｆ↓［ｄ］（Ｘ，ｔ↓［ｉ－ｋ］，ｔ↓［ｉ］）＝ｆ（Ｘ，ｔ↓［ｉ］）－ｆ（Ｘ，ｔ↓［ｉ－ｋ ］）（２）上式中，ｆ↓［ｄ］（Ｘ，ｔ↓［ｉ－ｋ］，ｔ↓［ｉ］）是实时拍摄到图像与相邻Ｋ帧图像间进行图像相减的结果；ｆ（Ｘ，ｔ↓［ｉ－ｋ］）是相邻Ｋ帧时的图像；如ｆ↓［ｄ］（Ｘ，ｔ↓［０］，ｔ↓［ｉ］）≥阈值、ｆ↓［ｄ］（ Ｘ，ｔ↓［ｉ－ｋ］，ｔ↓［ｉ］）≥阈值成立时，判定为运动对象；如ｆ↓［ｄ］（Ｘ，ｔ↓［０］，ｔ↓［ｉ］）≥阈值、ｆ↓［ｄ］（Ｘ...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤一平，俞立，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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