互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)及控制方法，涉及教室燈光智能控制技術(shù)。本發(fā)明是為了解決高校教室燈光照明智能化控制程度低，造成照明資源浪費的問題。本發(fā)明開發(fā)了一種教室燈光智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由紅外傳感器、光照度傳感器、攝像頭組成，通過對教室攝像頭所拍攝教室圖片進(jìn)行處理，提取教室各區(qū)域的人數(shù)信息，綜合教室內(nèi)的傳感器采集回的信息，自主決定區(qū)域的亮燈狀況。同時，本發(fā)明通過搭建服務(wù)器，將教室亮燈信息及人員分布進(jìn)行實時上傳，用戶可以通過手機App或關(guān)注微信公眾號獲取某教室的亮燈信息、自習(xí)人數(shù)，以實現(xiàn)智能燈控系統(tǒng)與學(xué)生的實時互動，減少開燈資源浪費的同時提高自習(xí)教室的利用率。
【專利說明】
互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及教室燈光智能控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)2015年教育部公布的高等學(xué)校名單，我國普通高等學(xué)校及成人高等學(xué)?？偭繛?845所，在校師生人數(shù)近3000萬，占全國城鎮(zhèn)總?cè)丝诘?%左右。高校已經(jīng)成為資源占有和能源消耗大戶，由于各高校在硬件設(shè)施、管理條件和手段等方面存在差異，以及學(xué)生學(xué)習(xí)、生活區(qū)域的特殊性，高校中的資源浪費現(xiàn)象普遍存在，我國高校校園建筑燈光能耗總體上表現(xiàn)出兩大特點:總量大，節(jié)能潛力大?，F(xiàn)有教室燈光智能控制系統(tǒng)主要采用紅外人數(shù)統(tǒng)計或者射頻識別人數(shù)統(tǒng)計，其問題包括:
[0003]1、使用紅外探測器統(tǒng)計教室人數(shù)，需要安裝大量探測器件，這將造成系統(tǒng)成本的提高，也不利于系統(tǒng)的簡化與后期維護；
[0004]2、射頻識別技術(shù)要求每人攜帶射頻識別卡，將大大提高系統(tǒng)的成本。同時，如果進(jìn)入教室的同學(xué)忘記攜帶識別卡，將造成人數(shù)統(tǒng)計結(jié)果的錯誤，影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決高校教室燈光照明智能化控制程度低，造成照明資源浪費的問題，從而提供一種互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)。
[0006]互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)，它包括MXN個燈，它還包括MCU(I)、攝像頭(2)、LCD(3)、紅外探測器(5)、光敏電阻(6)和W5100網(wǎng)絡(luò)模塊(6);
[0007]將教室分成N個區(qū)，每個區(qū)內(nèi)設(shè)置有M個燈；
[0008]所述攝像頭(2)用于拍攝教室的圖像;所述攝像頭(2)的圖像信號輸出端與MCU(I)的圖像信號輸入端連接；
[0009]紅外探測器(5)的紅外探測信號輸出端與M⑶(I)的紅外信號輸入端連接；
[0010]光敏電阻(6)的光照度信號輸出端與MCU(I)的光照度信號輸入端連接；
[0011]W5100網(wǎng)絡(luò)模塊(6)的網(wǎng)絡(luò)端與M⑶(I)的網(wǎng)絡(luò)端連接；
[0012 ] IXD (3)的顯示信號輸入端與M⑶(I)的顯示信號輸出端連接。
[0013]基于上述裝置的互動式教室燈光智能控制方法，它包括以下步驟:
[0014]步驟一、采用攝像頭(2)拍攝教室內(nèi)的圖像，并發(fā)給MCU(I);
[0015]步驟二、MOT(I)將拍攝的教室內(nèi)圖像通過W5100網(wǎng)絡(luò)模塊(6)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；
[0016]步驟三、外部服務(wù)器對拍攝的教室內(nèi)圖像進(jìn)行處理，獲得各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)，并下傳到MCU( I)上；
[0017]步驟四、采用光敏電阻(6)探測教室內(nèi)的光照度，采用紅外探測器(5)探測教室內(nèi)的人員進(jìn)出情況，并按下列方式控制教室內(nèi)的M個燈:
[0018]步驟四一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于lOlux，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一一;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二一 ；
[0019]步驟四一一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于3001ux，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四一三；
[0020]步驟四一二、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值;如果判斷結(jié)果為是，則打開該區(qū)的M個燈，并執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為否，則打開該區(qū)的M個燈中的Z個，并執(zhí)行步驟四；Z為正整數(shù)；
[0021]步驟四一三、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0022]步驟四二一、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)是否有人，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二六；
[0023 ]步驟四二二、打開該區(qū)的M個燈中的K個，K為整數(shù)；
[0024]步驟四二三、判斷該區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二四；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二五；
[0025]步驟四二四、找開該區(qū)的全部M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0026]步驟四二五、返回執(zhí)行步驟四二三；
[0027]步驟四二六、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四。
[0028]第二種互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)，它包括MX N個燈，其特征是:它還包括M⑶
(I)、攝像頭(2)、LCD(3)、紅外探測器(5)、光敏電阻(6)、計算機(7)和服務(wù)器(8);
[0029]將教室分成N個區(qū)，每個區(qū)內(nèi)設(shè)置有M個燈；
[0030]所述攝像頭(2)用于拍攝教室的圖像;所述攝像頭(2)的圖像信號輸出端與計算機(7)的圖像信號輸入端連接；
[0031]紅外探測器(5)的紅外探測信號輸出端與M⑶(I)的紅外信號輸入端連接；
[0032 ]光敏電阻(6)的光照度信號輸出端與MCU( I)的光照度信號輸入端連接；
[0033]MCU(I)與計算機(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;計算機(7)與服務(wù)器(8)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
[0034]IXD(3)的顯示信號輸入端與M⑶(I)的顯示信號輸出端連接。
[0035]基于上述第二種裝置的互動式教室燈光智能控制方法，它包括以下步驟:
[0036]步驟一、采用攝像頭(2)拍攝教室內(nèi)的圖像，并發(fā)給計算機(7);
[0037]步驟二、計算機(7)將拍攝的教室內(nèi)圖像進(jìn)行處理，獲得各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)；
[0038]步驟三、計算機(7)將各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)下傳到M⑶(I)上，并上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；
[0039]步驟四、采用光敏電阻(6)探測教室內(nèi)的光照度，采用紅外探測器(5)探測教室內(nèi)的人員進(jìn)出情況，并按下列方式控制教室內(nèi)的M個燈:
[0040]步驟四一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于lOlux，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一一;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二一 ；
[0041]步驟四一一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于3001UX，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四一三；
[0042]步驟四一二、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值;如果判斷結(jié)果為是，則打開該區(qū)的M個燈，并執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為否，則打開該區(qū)的M個燈中的Z個，并執(zhí)行步驟四；Z為正整數(shù)；
[0043]步驟四一三、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0044]步驟四二一、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)是否有人，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二六；
[0045]步驟四二二、打開該區(qū)的M個燈中的K個，K為整數(shù)；
[0046]步驟四二三、判斷該區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二四；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二五；
[0047]步驟四二四、找開該區(qū)的全部M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0048]步驟四二五、返回執(zhí)行步驟四二三；
[0049]步驟四二六、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四。
[0050]本發(fā)明利用圖像處理技術(shù)，大大簡化了系統(tǒng)布線和傳感器安裝上的問題，更適合大范圍用在各大學(xué)校的教室中。通過搭建服務(wù)器和微信平臺(手機App)實現(xiàn)了校方與學(xué)生的互動，權(quán)限管理也很好地實現(xiàn)了教室資源的充分利用，大大節(jié)省了能源。本發(fā)明所開發(fā)的燈光智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)了教室燈光的自主開閉，解決了目前高校教室存在的燈光浪費問題。
【附圖說明】
[0051]圖1是本發(fā)明的第一種互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖2是本發(fā)明的第一種互動式教室燈光智能控制方法的流程示意圖；
[0053]圖3是本發(fā)明的第二種互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖4是本發(fā)明的第二種互動式教室燈光智能控制方法的流程示意圖；
[0055]圖5是【具體實施方式】一中具體硬件控制流程示意圖；
[0056]圖6是【具體實施方式】一中教室分區(qū)不意圖；
【具體實施方式】
[0057]【具體實施方式】一、互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)，它包括MX N個燈，它還包括M⑶
(1)、攝像頭(2)、^1)(3)、紅外探測器(5)、光敏電阻(6)和15100網(wǎng)絡(luò)模塊(6);
[0058]將教室分成N個區(qū)，每個區(qū)內(nèi)設(shè)置有M個燈；
[0059]所述攝像頭(2)用于拍攝教室的圖像;所述攝像頭(2)的圖像信號輸出端與MCU(I)的圖像信號輸入端連接；
[0060]紅外探測器(5)的紅外探測信號輸出端與M⑶(I)的紅外信號輸入端連接；
[0061 ]光敏電阻(6)的光照度信號輸出端與MCU( I)的光照度信號輸入端連接；
[0062 ] W5100網(wǎng)絡(luò)模塊(6)的網(wǎng)絡(luò)端與M⑶(I)的網(wǎng)絡(luò)端連接；
[0063 ] IXD (3)的顯示信號輸入端與M⑶(I)的顯示信號輸出端連接。
[0064]本發(fā)明的系統(tǒng)由紅外傳感器、光照度傳感器、攝像頭組成，通過對教室攝像頭所拍攝教室圖片進(jìn)行處理，提取教室各區(qū)域的人數(shù)信息，綜合教室內(nèi)的傳感器(光照度傳感器、紅外傳感器)采集回的信息，自主決定區(qū)域的亮燈狀況。同時，本發(fā)明通過搭建服務(wù)器，將教室亮燈信息及人員分布進(jìn)行實時上傳，用戶可以通過手機App或關(guān)注微信公眾號獲取某教室的亮燈信息、自習(xí)人數(shù)，以實現(xiàn)智能燈控系統(tǒng)與學(xué)生的實時互動，減少開燈資源浪費的同時提尚自習(xí)教室的利用率。
[0065]本發(fā)明開發(fā)的燈光控制系統(tǒng)分為分白天模式和晚上模式，具體控制策略如圖5所示；
[0066]首先，將教室劃分為四個區(qū)域，每個區(qū)域控制兩盞燈(可加)。如圖6所示，注:圓圈代表座位，實線小矩形為桌子，虛線矩形為四個分區(qū)，實矩形為熒光燈。
[0067]在教室兩面相對的墻上安置四個光照度傳感器(光敏電阻)，檢測光照度，以黃昏室內(nèi)光照度1lux為標(biāo)準(zhǔn)，判斷出教室所處于白天模式還是晚上模式。在白天模式下，由于光照充足，一般不需要開燈。當(dāng)教室光照度小于3001UX(達(dá)到《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》要求的標(biāo)準(zhǔn)值)，打開對應(yīng)區(qū)域的一個燈，當(dāng)人數(shù)還達(dá)到了一定閾值，開啟第二個燈，以此類推；當(dāng)教室光照度大于3001ux，延遲五分鐘關(guān)閉該區(qū)域的燈。在晚上模式下，只要檢測到有人即打開對應(yīng)區(qū)域的一個燈，循環(huán)檢測，當(dāng)人數(shù)大于區(qū)域閾值時，打開對應(yīng)區(qū)域第二個燈。當(dāng)該區(qū)域沒有人且燈亮?xí)r，關(guān)燈節(jié)電。
[0068]關(guān)于每個區(qū)域的閾值人數(shù)，可以按以下規(guī)則規(guī)定(線性均分)。若每個區(qū)域的燈數(shù)為n，則可以設(shè)η-1個閾值，形成η級控制。設(shè)區(qū)域滿座人數(shù)為a，區(qū)域當(dāng)前人數(shù)為X。
[0069]閾值分別為a/n，2a/n，3a/n,…，(n_l)a/n;
[0070]當(dāng)(^x蘭a/n時，打開一個區(qū)域燈；
[0071]當(dāng)O蘭X蘭2a/n時，打開兩個區(qū)域燈；
[0072]當(dāng)O蘭X蘭(n_l)a/n時，打開η-1個區(qū)域燈；
[0073]當(dāng)O蘭X蘭a時，打開η個區(qū)域燈；
[0074]關(guān)于各區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計，采用Hog特征和SVM分類器進(jìn)行教室人頭框定，我們需要采集教室不同時段的視頻錄像，將幀圖片的人頭部分提取作為正樣本，非人頭部分(背景)作為負(fù)樣本，正負(fù)樣本應(yīng)盡可能覆蓋實際應(yīng)用中可能發(fā)生的各種情況。
[0075]正樣本數(shù)3000個，負(fù)樣本數(shù)5000個。之后提取所有樣本的Hog特征，再進(jìn)行SVM機器訓(xùn)練，框定出人頭，提取出人數(shù)，并繪制人員分布圖，實時傳送至服務(wù)器。
[0076]本發(fā)明還搭建了微信公眾號平臺和開發(fā)了手機Αρρ，用戶可以實時查閱校內(nèi)的“已獲得開燈權(quán)限的教室”，以及相應(yīng)教室的人員分布圖，預(yù)約可以自習(xí)的教室。系統(tǒng)會根據(jù)教室內(nèi)人數(shù)的飽和度，適當(dāng)增加幾個獲得權(quán)限的教室。
[0077]本實施方式的結(jié)構(gòu)如I圖所示，將紅外傳感器、光敏電阻、W5100網(wǎng)絡(luò)模塊、IXDj^像頭分別接到單片機(MCU)的I/O引腳上，其中W5100網(wǎng)絡(luò)模塊與單片機使用SPI通信協(xié)議，IXD使用I2C協(xié)議，攝像頭使用UART串口協(xié)議。由單片機(Μ⑶)采集數(shù)據(jù)，攝像頭通過串口向單片機傳圖片數(shù)據(jù)，W5100網(wǎng)絡(luò)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)將圖片傳給服務(wù)器。服務(wù)器上運行OpenCV相關(guān)程序，提取出圖片上各分區(qū)的人數(shù)。用戶通過微信或手機App的方式訪問服務(wù)器，獲得最新教室信息。
[0078]將光敏電阻的模擬值由A/DC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，經(jīng)過零點標(biāo)定后處理后，得出相應(yīng)的光照度值，并在IXD上顯示；同時，通過紅外傳感器感知是否有人進(jìn)出。
[0079]得到所需數(shù)據(jù)后，具體的硬件控制如圖2和5所示。
[0080]【具體實施方式】二、基于【具體實施方式】一的互動式教室燈光智能控制方法，它包括以下步驟:
[0081]步驟一、采用攝像頭(2)拍攝教室內(nèi)的圖像，并發(fā)給MCU(I);
[0082 ]步驟二、MOT( I)將拍攝的教室內(nèi)圖像通過W5100網(wǎng)絡(luò)模塊(6)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；
[0083]步驟三、外部服務(wù)器對拍攝的教室內(nèi)圖像進(jìn)行處理，獲得各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)，并下傳到MCU(I)上；
[0084]步驟四、采用光敏電阻(6)探測教室內(nèi)的光照度，采用紅外探測器(5)探測教室內(nèi)的人員進(jìn)出情況，并按下列方式控制教室內(nèi)的M個燈:
[0085]步驟四一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于lOlux，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一一;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二一 ；
[0086]步驟四一一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于3001UX，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四一三；
[0087]步驟四一二、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值;如果判斷結(jié)果為是，則打開該區(qū)的M個燈，并執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為否，則打開該區(qū)的M個燈中的Z個，并執(zhí)行步驟四；Z為正整數(shù)；
[0088]步驟四一三、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0089]步驟四二一、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)是否有人，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二六；
[0090]步驟四二二、打開該區(qū)的M個燈中的K個，K為整數(shù)；
[0091]步驟四二三、判斷該區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二四；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二五；
[0092]步驟四二四、找開該區(qū)的全部M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0093]步驟四二五、返回執(zhí)行步驟四二三；
[0094]步驟四二六、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四。
[0095]用戶能夠通過微信或手機App的方式訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，獲得當(dāng)前教室信息。
[0096]本實施方式中小=4;]?= 2;2 = 1;1( = 1。父=300。
[0097]【具體實施方式】三、互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)，它包括MX N個燈，它還包括M⑶
(I)、攝像頭(2)、LCD(3)、紅外探測器(5)、光敏電阻(6)、計算機(7)和服務(wù)器(8);
[0098]將教室分成N個區(qū)，每個區(qū)內(nèi)設(shè)置有M個燈；
[0099]所述攝像頭(2)用于拍攝教室的圖像;所述攝像頭(2)的圖像信號輸出端與計算機
(7)的圖像信號輸入端連接；
[0100]紅外探測器(5)的紅外探測信號輸出端與M⑶(I)的紅外信號輸入端連接；
[0101]光敏電阻(6)的光照度信號輸出端與MCU(I)的光照度信號輸入端連接；
[0102]MCU(I)與計算機(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;計算機(7)與服務(wù)器(8)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
[0103]IXD(3)的顯示信號輸入端與M⑶(I)的顯示信號輸出端連接。
[0104]【具體實施方式】四、基于【具體實施方式】三的互動式教室燈光智能控制方法，它包括以下步驟:
[0105]步驟一、采用攝像頭(2)拍攝教室內(nèi)的圖像，并發(fā)給計算機(7);
[0106]步驟二、計算機(7)將拍攝的教室內(nèi)圖像進(jìn)行處理，獲得各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)；
[0107]步驟三、計算機(7)將各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)下傳到M⑶(I)上，并上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；
[0108]步驟四、采用光敏電阻(6)探測教室內(nèi)的光照度，采用紅外探測器(5)探測教室內(nèi)的人員進(jìn)出情況，并按下列方式控制教室內(nèi)的M個燈:
[0109]步驟四一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于lOlux，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一一;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二一 ；
[0110]步驟四一一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于3001UX，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四一三；
[0111]步驟四一二、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值;如果判斷結(jié)果為是，則打開該區(qū)的M個燈，并執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為否，則打開該區(qū)的M個燈中的Z個，并執(zhí)行步驟四；Z為正整數(shù)；
[0112]步驟四一三、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0113]步驟四二一、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)是否有人，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二六；
[0114]步驟四二二、打開該區(qū)的M個燈中的K個，K為整數(shù)；
[0115]步驟四二三、判斷該區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二四；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二五；
[0116]步驟四二四、找開該區(qū)的全部M個燈，并返回執(zhí)行步驟四；
[0117]步驟四二五、返回執(zhí)行步驟四二三；
[0118]步驟四二六、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四。
[0119]本實施方式中小=4;]?= 2;2 = 1;1( = 1<^ = 300。
[0120]用戶能夠通過微信或手機App的方式訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，獲得當(dāng)前教室信息。
[0121]連接圖如圖3所示，使用USB攝像頭連接到電腦上，單片機(M⑶)通過串口連接到PC上。LCD模塊，紅外檢測模塊，光敏電阻均接到單片機的引腳上。
[0122]攝像頭采集視頻信息通過USB傳給計算機，計算機本地進(jìn)行圖像處理，分析出各區(qū)域的總?cè)藬?shù)和亮燈狀況，并將繪制簡易的分布圖(包含處理所得人數(shù)、亮燈信息)上傳到服務(wù)器，并將此信息下傳到單片機(MCU)上，單片機再把由紅外探測器的高低電平，光敏電阻的光照度值，以及計算機處理所得的各分區(qū)人數(shù)綜合處理。
[0123]控制流程如圖4和5所示。
【主權(quán)項】
1.互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)，它包括MX N個燈，其特征是:它還包括MCU( I)、攝像頭(2)、LCD(3)、紅外探測器(5)、光敏電阻(6)和W5100網(wǎng)絡(luò)模塊(6); 將教室分成N個區(qū)，每個區(qū)內(nèi)設(shè)置有M個燈； 所述攝像頭(2)用于拍攝教室的圖像;所述攝像頭(2)的圖像信號輸出端與MCU(I)的圖像信號輸入端連接； 紅外探測器(5)的紅外探測信號輸出端與MCU(I)的紅外信號輸入端連接； 光敏電阻(6)的光照度信號輸出端與MCU(I)的光照度信號輸入端連接； W51OO網(wǎng)絡(luò)模塊(6)的網(wǎng)絡(luò)端與MCU (I)的網(wǎng)絡(luò)端連接； IXD (3)的顯示信號輸入端與MCU( I)的顯示信號輸出端連接。2.基于權(quán)利要求1的互動式教室燈光智能控制方法，其特征是:它包括以下步驟: 步驟一、采用攝像頭(2)拍攝教室內(nèi)的圖像，并發(fā)給MCU (I)； 步驟二、MCU(I)將拍攝的教室內(nèi)圖像通過W5100網(wǎng)絡(luò)模塊(6)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器； 步驟三、外部服務(wù)器對拍攝的教室內(nèi)圖像進(jìn)行處理，獲得各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)，并下傳到MCU( I)上； 步驟四、采用光敏電阻(6)探測教室內(nèi)的光照度，采用紅外探測器(5)探測教室內(nèi)的人員進(jìn)出情況，并按下列方式控制教室內(nèi)的M個燈: 步驟四一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于lOlux，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一一;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二一 ； 步驟四一一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于3001UX，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四一三； 步驟四一二、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值;如果判斷結(jié)果為是，則打開該區(qū)的M個燈，并執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為否，則打開該區(qū)的M個燈中的Z個，并執(zhí)行步驟四；Z為正整數(shù)； 步驟四一三、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四； 步驟四二一、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)是否有人，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二六； 步驟四二二、打開該區(qū)的M個燈中的K個，K為整數(shù)； 步驟四二三、判斷該區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二四；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二五； 步驟四二四、找開該區(qū)的全部M個燈，并返回執(zhí)行步驟四； 步驟四二五、返回執(zhí)行步驟四二三； 步驟四二六、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的互動式教室燈光智能控制方法，其特征在于N= 4 ;M = 2; Z= I;K = 104.根據(jù)權(quán)利要求2所述的互動式教室燈光智能控制方法，其特征在于X= 300。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的互動式教室燈光智能控制方法，其特征在于，用戶能夠通過微信或手機App的方式訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，獲得當(dāng)前教室信息。6.互動式教室燈光智能控制系統(tǒng)，它包括MX N個燈，其特征是:它還包括MCU( I)、攝像頭(2)、LCD(3)、紅外探測器(5)、光敏電阻(6)、計算機(7)和服務(wù)器(8); 將教室分成N個區(qū)，每個區(qū)內(nèi)設(shè)置有M個燈； 所述攝像頭(2)用于拍攝教室的圖像;所述攝像頭(2)的圖像信號輸出端與計算機(7)的圖像信號輸入端連接； 紅外探測器(5)的紅外探測信號輸出端與MCU(I)的紅外信號輸入端連接； 光敏電阻(6)的光照度信號輸出端與MCU(I)的光照度信號輸入端連接； MCU (I)與計算機(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;計算機(7)與服務(wù)器(8)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； IXD (3)的顯示信號輸入端與MCU( I)的顯示信號輸出端連接。7.基于權(quán)利要求6的互動式教室燈光智能控制方法，其特征是:它包括以下步驟: 步驟一、采用攝像頭(2)拍攝教室內(nèi)的圖像，并發(fā)給計算機(7); 步驟二、計算機(7)將拍攝的教室內(nèi)圖像進(jìn)行處理，獲得各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)； 步驟三、計算機(7)將各區(qū)的總?cè)藬?shù)和亮燈狀態(tài)下傳到MCU(I)上，并上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器； 步驟四、采用光敏電阻(6)探測教室內(nèi)的光照度，采用紅外探測器(5)探測教室內(nèi)的人員進(jìn)出情況，并按下列方式控制教室內(nèi)的M個燈: 步驟四一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于lOlux，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一一;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二一 ； 步驟四一一、判斷教室內(nèi)的光照度是否大于3001UX，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四一二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四一三； 步驟四一二、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值;如果判斷結(jié)果為是，則打開該區(qū)的M個燈，并執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為否，則打開該區(qū)的M個燈中的Z個，并執(zhí)行步驟四；Z為正整數(shù)； 步驟四一三、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四； 步驟四二一、檢測各區(qū)的人數(shù)，并逐一判斷各區(qū)是否有人，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二二;如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二六； 步驟四二二、打開該區(qū)的M個燈中的K個，K為整數(shù)； 步驟四二三、判斷該區(qū)人數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟四二四；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟四二五； 步驟四二四、找開該區(qū)的全部M個燈，并返回執(zhí)行步驟四； 步驟四二五、返回執(zhí)行步驟四二三； 步驟四二六、延遲X秒后關(guān)閉該區(qū)的M個燈，并返回執(zhí)行步驟四。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的互動式教室燈光智能控制方法，其特征在于N= 4 ;M = 2; Z= I;K = 109.根據(jù)權(quán)利要求6所述的互動式教室燈光智能控制方法，其特征在于X= 300。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的互動式教室燈光智能控制方法，其特征在于，用戶能夠通過微信或手機App的方式訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，獲得當(dāng)前教室信息。
【文檔編號】H05B37/02GK105934051SQ201610311502
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】劉雪純, 王濤, 蘇潤冰, 鮮鵬飛, 馬珩博, 張臨驪
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)