基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，包括圖像采集模塊、單片機(jī)、無(wú)線傳輸模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器和用戶終端，所述的圖像采集模塊、單片機(jī)、無(wú)線傳輸模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器和用戶終端依次連接，所述的電源模塊分別連接圖像采集模塊、單片機(jī)和無(wú)線傳輸模塊；圖像采集模塊根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)獲取待測(cè)表具的圖像數(shù)據(jù)并保存，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間間隔讀取圖像采集模塊中的圖像數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得待測(cè)表具的能耗數(shù)據(jù)，并通過(guò)用戶終端輸出能耗數(shù)據(jù)及用戶節(jié)能建議。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有方便簡(jiǎn)潔、通用性和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能耗數(shù)據(jù)量測(cè)設(shè)備，尤其是涉及一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)及世界范圍內(nèi)，建筑用能是能源消耗的一大重要組成部分，尤其是在大型商場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室、寫字樓等。目前對(duì)于建筑內(nèi)能源供應(yīng)設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)分項(xiàng)采集是了解建筑能耗大小、尋找能耗浪費(fèi)點(diǎn)的前提。而隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的落實(shí)，各地區(qū)對(duì)很多建筑的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，主要是為了實(shí)現(xiàn)能耗的分項(xiàng)計(jì)量和分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)展示。所以說(shuō)，能耗數(shù)據(jù)的采集是后續(xù)能耗數(shù)據(jù)分析及提出節(jié)能措施的基礎(chǔ)步驟，對(duì)于這個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)該盡可能地做到方便、快捷、準(zhǔn)確。
[0003]目前的數(shù)據(jù)采集裝置一般分為兩類。第一類是通過(guò)有線傳輸，這本身就在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方面增加了成本，需要鋪設(shè)專門的線路，造成了資源的消耗。第二類是通過(guò)無(wú)線傳輸，這類方法雖然不需要額外鋪設(shè)線路，但一般是基于GPRS或者CDMA的公網(wǎng)，需要額外配置上網(wǎng)sim卡，同時(shí)受限于這類網(wǎng)絡(luò)的上傳速度和信號(hào)質(zhì)量，無(wú)線采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量也并不是完全可靠，另外需要向運(yùn)營(yíng)商支付額外的費(fèi)用。同時(shí)，這兩類方法都是通過(guò)連接電表相關(guān)接口來(lái)采集數(shù)據(jù)，需要與各種電表進(jìn)行配置，通用性不強(qiáng)，如要拓展至水表和煤氣表則同樣需要考慮改變通信協(xié)議。再者，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及，無(wú)論在公共場(chǎng)合或者是私人家庭，WiFi網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一種較容易得到的資源，在未來(lái)智慧城市的建設(shè)中，WiFi網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是建設(shè)的重點(diǎn)，現(xiàn)有的采集技術(shù)較少有考慮到利用這種已有的資源，之前提到的兩類采集方法，都是需要額外地建設(shè)安裝新的設(shè)備或資源，而忽視了對(duì)WiFi網(wǎng)絡(luò)的利用，沒有真正最大限度的做到節(jié)約資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種方便簡(jiǎn)潔、通用性和穩(wěn)定性高的基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，包括圖像采集模塊、單片機(jī)、無(wú)線傳輸模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器和用戶終端，所述的圖像采集模塊、單片機(jī)、無(wú)線傳輸模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器和用戶終端依次連接，所述的電源模塊分別連接圖像采集模塊、單片機(jī)和無(wú)線傳輸模塊；
[0007]圖像采集模塊根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)獲取待測(cè)表具的圖像數(shù)據(jù)并保存，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間間隔讀取圖像采集模塊中的圖像數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得待測(cè)表具的能耗數(shù)據(jù)，并通過(guò)用戶終端輸出能耗數(shù)據(jù)及用戶節(jié)能建議。
[0008]所述的圖像采集模塊包括相連接的攝像頭和儲(chǔ)存器，所述的攝像頭和儲(chǔ)存器均與單片機(jī)連接。
[0009]所述的圖像采集模塊還包括LED閃光燈。
[0010]所述的無(wú)線傳輸模塊包括Wifi模塊。
[0011]所述的電源模塊為內(nèi)置電池或電源適配器。
[0012]所述的待測(cè)表具包括電表、水表或煤氣表。
[0013]所述的圖像數(shù)據(jù)包括照片數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)。
[0014]所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的處理包括特征提取和匹配。
[0015]所述的用戶終端包括電腦、手機(jī)或平板電腦。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]I)本發(fā)明為無(wú)線傳送數(shù)據(jù)的方式，方便簡(jiǎn)潔，無(wú)需額外鋪設(shè)線路。
[0018]2)本發(fā)明利用的是WiFi網(wǎng)絡(luò)資源，相比傳統(tǒng)的GPRS或者CDMA網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)發(fā)送速度及穩(wěn)定性都將大大增強(qiáng)。
[0019]3)本發(fā)明數(shù)據(jù)服務(wù)器采用常用的圖像處理算法來(lái)得出數(shù)據(jù)，這方面的算法發(fā)展成熟，可實(shí)現(xiàn)且效果穩(wěn)定，同時(shí)具有通用性，方便拓展至水表或是燃?xì)獗怼?br> [0020]4)電源采用外接供電及內(nèi)置電池兩種供電方式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選擇。
[0021]5)即插即用，安裝方便。
[0022]6)本發(fā)明支持視頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可通過(guò)攝像頭獲取視頻數(shù)據(jù)，可以做到真正的實(shí)時(shí)性并看到現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)環(huán)境。
[0023]7)便攜性高，信息隨時(shí)可得，本發(fā)明數(shù)據(jù)服務(wù)器獲得結(jié)構(gòu)可以網(wǎng)站形式呈現(xiàn)，使用戶可以通過(guò)電腦、手機(jī)、平板電腦查詢信息。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的工作流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0027]如圖1所示，一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，包括圖像采集模塊1、單片機(jī)2、無(wú)線傳輸模塊3、電源模塊4、數(shù)據(jù)服務(wù)器5和用戶終端，所述的圖像采集模塊1、單片機(jī)2、無(wú)線傳輸模塊3、數(shù)據(jù)服務(wù)器5和用戶終端依次連接，所述的電源模塊4分別連接圖像采集模塊1、單片機(jī)2和無(wú)線傳輸模塊3。
[0028]圖像采集模塊I包括相連接的攝像頭和儲(chǔ)存器，所述的攝像頭和儲(chǔ)存器均與單片機(jī)連接。圖像采集模塊還可包括LED閃光燈，這樣即使是在黑暗的環(huán)境下，也可進(jìn)行拍攝，圖像采集模塊根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)獲取待測(cè)表具的圖像數(shù)據(jù)，采集的圖像數(shù)據(jù)放入儲(chǔ)存器。待測(cè)表具包括電表、水表或煤氣表。單片機(jī)2可通過(guò)編程設(shè)置攝像頭拍攝時(shí)間間隔和數(shù)據(jù)上傳時(shí)間間隔。無(wú)線傳輸模塊3為Wifi模塊。數(shù)據(jù)服務(wù)器5收到傳來(lái)的圖片后，通過(guò)圖像處理的算法，對(duì)圖片進(jìn)行解析，得出電表的讀數(shù)并保存，完成整個(gè)數(shù)據(jù)采集的過(guò)程。最終，用戶可以通過(guò)登錄數(shù)據(jù)服務(wù)器來(lái)查詢使用這些能耗數(shù)據(jù)及用戶節(jié)能建議。另外，本發(fā)明電源模塊4采用外接電源適配器及內(nèi)置電池兩種供電方式，前者可以在條件允許的情況下使用，在無(wú)法找到外接電源的情況則可以使用后一種供電方式。該系統(tǒng)同時(shí)支持視頻監(jiān)控功能，在網(wǎng)絡(luò)帶寬支持的情況下，可以利用攝像頭實(shí)時(shí)傳送視頻流信息。最后，關(guān)于數(shù)據(jù)服務(wù)器端軟件平臺(tái)搭建，可以以網(wǎng)站形式呈現(xiàn)，既可在電腦端使用，又可以在一次編寫后可打包成Android或是ios等移動(dòng)操作系統(tǒng)適應(yīng)的軟件，方便用戶直接通過(guò)手機(jī)或是平板電腦訪問(wèn)查看。
[0029]本系統(tǒng)應(yīng)用的對(duì)象為建筑內(nèi)所安裝的各種能耗表具，在表具周圍合適位置安放攝像頭，使攝像頭能夠清晰拍攝到表具的數(shù)字顯示，攝像頭拍攝的同時(shí)會(huì)啟動(dòng)LED閃光燈，確保在較暗的環(huán)境中也能拍攝到影像。圖像采集模塊按照單片機(jī)要求與單片機(jī)相連并能夠通信，單片機(jī)可采用Arduino，通過(guò)編程控制拍照時(shí)間間隔和上傳時(shí)間間隔。對(duì)WiFi模塊進(jìn)行配置后，可通過(guò)其上傳數(shù)據(jù)至指定服務(wù)器，服務(wù)器端獲取圖像后，對(duì)圖像進(jìn)行特征提取和匹配，可以使用SIFT算法，由于表具讀數(shù)較為單一，一般為電子讀數(shù)，所以采用特征匹配的圖像識(shí)別算法是具有可行性的。識(shí)別完成后對(duì)讀數(shù)進(jìn)行保存，后期用戶可以登錄服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)查看。若使用視頻監(jiān)控功能，則攝像頭直接對(duì)表具進(jìn)行拍攝，并將視頻流數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)和WiFi模塊直接發(fā)回，這種情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬有較高的要求。
[0030]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)流程圖，其總體流程如下:
[0031]I)事先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，設(shè)定攝像頭拍攝時(shí)間間隔和數(shù)據(jù)上傳時(shí)間間隔，例如可以假設(shè)攝像頭每隔5分鐘進(jìn)行一次拍攝，數(shù)據(jù)同時(shí)每隔5分鐘進(jìn)行一次上傳。
[0032]2)系統(tǒng)上電開始運(yùn)行，單片機(jī)自帶時(shí)鐘電路開始計(jì)時(shí)，判斷是否到了 5分鐘的時(shí)間間隔。
[0033]3)判斷5分鐘間隔符合條件后，單片機(jī)控制攝像頭進(jìn)行拍攝，拍攝同時(shí)啟動(dòng)LED閃光燈確保拍攝質(zhì)量，采集的圖像數(shù)據(jù)保存至儲(chǔ)存器。
[0034]4)單片機(jī)對(duì)圖片判斷是否符合數(shù)據(jù)上傳時(shí)間間隔條件。
[0035]5)符合上傳條件后單片機(jī)通過(guò)WiFi模塊上傳數(shù)據(jù)至服務(wù)器。
[0036]6)服務(wù)器接收?qǐng)D像并使用適合的圖像識(shí)別算法，進(jìn)行表具讀數(shù)的識(shí)別。
[0037]7)服務(wù)器端得出能耗數(shù)據(jù)并進(jìn)行保存，繼續(xù)循環(huán)開始下一個(gè)周期。
[0038]8)以上過(guò)程中用戶可隨時(shí)通過(guò)用戶終端登陸數(shù)據(jù)服務(wù)器查看使用能耗數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供已有保存好的數(shù)據(jù)，并且結(jié)合當(dāng)前所保存的數(shù)據(jù)，在用戶提出請(qǐng)求后給出相應(yīng)節(jié)能建議。
[0039]9)若是使用視頻監(jiān)控功能，則攝像頭直接對(duì)能耗表具進(jìn)行拍攝，并將視頻流數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)和WiFi模塊直接發(fā)回，用戶終端可登陸數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)時(shí)觀看。
【權(quán)利要求】
1.一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像采集模塊、單片機(jī)、無(wú)線傳輸模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器和用戶終端，所述的圖像采集模塊、單片機(jī)、無(wú)線傳輸模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器和用戶終端依次連接，所述的電源模塊分別連接圖像采集模塊、單片機(jī)和無(wú)線傳輸模塊； 圖像采集模塊根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)獲取待測(cè)表具的圖像數(shù)據(jù)并保存，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間間隔讀取圖像采集模塊中的圖像數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得待測(cè)表具的能耗數(shù)據(jù)，并通過(guò)用戶終端輸出能耗數(shù)據(jù)及用戶節(jié)能建議。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像采集模塊包括相連接的攝像頭和儲(chǔ)存器，所述的攝像頭和儲(chǔ)存器均與單片機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像采集模塊還包括LED閃光燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)線傳輸模塊包括Wifi模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源模塊為內(nèi)置電池或電源適配器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的待測(cè)表具包括電表、水表或煤氣表。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像數(shù)據(jù)包括照片數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的處理包括特征提取和匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于攝像頭的分布式實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的用戶終端包括電腦、手機(jī)或平板電腦。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK103559781SQ201310513381
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】陳啟軍, 顧純池, 姚戈勇, 張穎, 趙輝 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)