基本信息
- 项目名称：
- 基于图像识别的教室节能系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 现今高校教室电量浪费严重，本作品实现对高校教室日光灯的分区、分时及分光照条件的智能控制以减少电量浪费。本作品基于ARM9芯片，嵌入Linux系统，并移植OpenCV开源计算机视觉库，实现对教室内人体目标的识别，确定其位置。通过ZiGbee将数据传输给终端的下位机控制模块，在非上课时间且光照条件不满足时，下位机控制部分根据接收到的信息控制日光灯的亮灭。在意外情况下，下位机控制部分可以由人工控制。
- 详细介绍：
- 本装置在物理组成上包括四部分，主控处理模块、信息采集模块、键盘输入模块、模式选择模块。首先我们对此装置进行数据信息的初始化，根据此装置所应用的场所的实际情况将其分成四个控制区域（A区、B区、C区、D区）。然后应由用户（老师或管理员）通过模式选择器自行选择人工开灯和自动开灯两种模式中的一种。 在人工控制模式下，由用户利用键盘输入器自行控制灯具的亮灭状态。系统设定人为模式会持续一段合理时间（此时间数据由用户自行输入，例如大学上课时间一般应启用人工开灯模式，此数据设为110分钟较为合理）。在自动控制模式下，我们先根据光照传感器采集的信息来判定当前光照情况，如果此照度已经达到国家标准，我们不支持灯具开启；若未达到国家标准，我们便采用摄像头对教室内的信息进行图像采集。然后我们使用ARM9芯片S3C2440,应用基于嵌入式Linux操作系统的OpenCV开源计算机视觉库对采集到的图像进行人体目标识别，当系统显示发现人体目标时，将通过Zigbee无线数据传输技术控制继电器自动开启A区的灯具，然后系统将每隔一段时间对室内信息进行采集分析，返回目标个数及其所在位置，直到系统检测到A区目标个数达到设定值（实际容纳人数与控制容纳人数的比为（1.2:1））时我们将开启B区，以同样过程依次开启C区和D区，在此过程中如果检测到某区域的目标个数为零，将自动关闭此区域灯具，做到灯因人而开，最终达到节能的目的。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品在不改变教室内灯具类型的情况下，利用图像识别技术根据室内照度、人数和位置及时高效的实现分区控制。先进性在于采用图像识别技术，其效果与红外节能产品比不受室内温度的影响，更准确；优先考虑室内光照对灯具开闭的影响，与目前同类产品对光照处理的技术比，其测试范围缩小可以更精确的对每个小灯区进行节能控制，且在光线弱但无人时，依然处于关闭状态；本装置可以根据用户需要进行人工和自动双重控制。 参考
科学性、先进性
- 本作品在不改变教室内灯具类型的情况下，利用图像识别技术根据室内照度、人数和位置及时高效的实现分区控制。采用图像识别技术，与红外节能产品比受外界干扰小，更准确；优先考虑室内光照对灯具开闭的影响，与目前同类产品对光照处理的技术比，其测试范围缩小可以更精确的对每个小灯区进行节能控制，且在光线弱但无人时，依然处于关闭状态；本装置可以根据用户需要进行人工和自动双重控制。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段已完成。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物，图纸，照片，现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- ●使用说明及技术特点：首先由用户确定装置开启的模式：自动和人为模式。自动模式时装置根据室内光照、人数和位置及时有效地控制室内灯区状态；人工模式时由用户自行控制。 ●适应范围及推广前景：此装置可推广到其它需用图像识别技术进行节能的场所，作为大型装置的一个小部件使用。 ●市场分析和经济效益：一个月的实验数据显示，一间6×10的教室平均每天节约2度电，一年（300天）折合人民币20386.
同类课题研究水平概述
- 针对高校教室照明出现的人少灯多、人走灯亮造成的电能大量浪费的现象，目前的解决方法主要有2种： （Ⅰ）利用远红外智能控制开关技术制作的节能产品。将人体的温度作为检测目标，当人体在其探测区域时，红外传感器检测到人体存在，从而实施对控制电路的驱动，实现对控制对象的具体控制。做到有人灯亮，无人灯灭。 （Ⅱ）将远红外智能控制开关和光敏传感器结合制作的节能产品。在检测人体的同时，考虑光照因素。当光照合适的时候，不开启红外检测；当光照不合适时，依据红外传感器感知人体，控制驱动电路。做到在需要时开启日光灯，达到节能的目的。 以上两种产品都能做到无人灯灭，且第二种产品比第一种更进一步在光照不满足的情况下才开启日光灯。但由于红外技术无法实现准确定位及确定室内人员个数，不能实现分区域控制，没有真正解决人少灯多的问题。 针对上述两种技术的缺陷，为了实现分区域控制，实现人少灯少、人走灯灭，做到合理开启日光灯的目的。我们确定一套方案，利用图像识别技术根据教室内人数和位置对亮灯的区域及时做出调整，同时配备可以支持人工控制的按键装置，达到了在相当大的程度上节省电能的实际效果。
