[发明专利]基于全方位计算机视觉的中央空调节能控制装置

摘要

一种基于全方位计算机视觉的中央空调节能控制装置，包括微处理器，受控于所述微处理器的空气阻尼器、风机以及冷媒电动调节阀，借助于全方位计算机视觉传感器，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，并根据人员数目来确定空气阻尼器、风机以及冷媒电动调节阀的大小，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。使中央空调能根据需要来调节气源的质量，将空调的节能和响应控制达到最优。主要适用于电能源消耗比较大的商业、办公大楼等空调用户进行节能控制与管理，从而能帮助空调使用者舒适、节能和健康地使用空调。

主权项

1、一种基于全方位计算机视觉的中央空调节能控制装置，包括微处理器，受控于所述微处理器的空气阻尼器、风机以及冷媒电动调节阀，其特征在于：所述的中央空调节能控制装置还包括安装于室内上部中央的全方位视觉传感器，所述的全方位视觉传感器与微处理器连接，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：$f(X,t_0)\Leftarrow f(X,t_{i-k})---\left(3\right)$ 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；然后再根据所求得的连通区域来计算其面积和重心；所述的对象目标的重心通过计算所得到的连通区域面积Si以及该连通区域的X、Y轴方向的累积像素值计算得到，计算公式由式(37)计算得到，$X_{\mathrm{cg}\left(i\right)}=\frac{\underset{x,y\in S_i}{\Sigma }x}{S_i};Y_{\mathrm{cg}\left(i\right)}=\frac{\underset{x,y\in S_i}{\Sigma }y}{S_i}---\left(37\right);$ 室内人员数以及空间位置估计模块，用于统计在空调室内的人员的数目以及分布情况，对所述标记过的连通区域求出其面积Si，有下面判断规则：若Si＜阈值1，则该变化区域为噪声点；若Si＞阈值2，则该变化区域为大面积的变化，设定区域大小影响因子Fs为0.2～0.5之间；若阈值1＜Si＜阈值2，则该变化区域可疑为有人，设定区域大小影响因子Fs为1；再将人体模型简化矩形模型，首先求每个连通区域的平均宽度和高度，平均宽度wi用在高度hi方向的分成4等份的宽度均值，并以该平均宽度wi和高度hi作一个矩形，然后用公式(33)计算某个连通区域与该连通区域的矩形的面积比，${ϵ}_{\mathrm{area}}^i=\frac{S_i}{w_i*h_i}---\left(33\right)$ 计算所得的εareai值在0.5～0.9之间，εareai值小于0.5时就不认为是有人，否则判定为有人；阻尼器设定模块，用于根据上述得到的室内人员数目，计算所述的通风率，参见式(35)：$v=10*\frac{G}{(C_i-C_0)*ϵ}---\left(35\right)$ 式中，v为通风速率，单位L/s；G为室内排放量(相当于室内的人员数)，单位olf；Ci为期望的室内空气质量，单位dicipol；C0为室外空气质量，单位dicipol；ε为通风效率；根据通风率控制阻尼器的开度；风机以及冷媒电动调节阀设定模块，用于将所获得的空调室内人员的数目、分布情况以及季节外界温度的信息，计算出所需要的室内空气风量和送风温度，根据室内空气风量和送风温度控制风机的转速和冷冻水电动调节阀的开度。