基于場所人數檢測的照明節能控制系統設計

摘要：利用三星公司ARM9內核S3C2440芯片為控制器，實現了一種智能節能技術，完成了在不采用傳感器條件下的公共場所人數的智能檢測，并根據得到的人數實現公共場所照明燈開關的智能控制，實現了節約電能的目的。經實驗計算，預計可節電35％左右。系統充分利用了ARM9強大的數據處理能力和Windows CE 5．0良好的實時性。整個系統具有性價比高、可維護性強、工作穩定的特點。
關鍵詞：ARM9；S3C2440；智能檢測；節能

引言
目前許多公共場所的照明用電處于粗放式的管理狀態，這種管理存在著較大的缺陷，從而造成電能的大量浪費。這種現象與國家創建節約型社會的號召相違背，所以迫切需要合適的控制系統對這些公共場所進行管理。現在普遍采用的節能系統有松下智能照明節能控制系統和美國仁斯利爾大學開發的節能控制系統。前者采用熱線傳感器和計算機控制，后者采用日光轉換器控制。這些設備不僅操作復雜，而且增加整個系統的成本。針對以上問題設計了一種新型的公共場所的節能控制系統，采用基于ARM9內核的S3C2440芯片和USB攝像頭，在Windows CE操作系統下進行程序開發，使整個系統除具有一般的控制照明燈開關的功能之外，還能較準確地檢測公共場所人的數目，具有成本低、穩定性強的優點。

1 系統設計及主要算法
1．1 設計思路及系統結構
本系統主要是針對目前教室等公共場所的節能需求研究開發的，依據動態濾波、顏色匹配和歸一化等相關圖像視頻處理技術以及基于ARM9微處理器的嵌入式系統開發技術。系統工作流程如下：
第一步，初始化系統，即進行一系列的人機交互工作，獲取公共場所無人時的圖像并采取一定的圖像處理技術對圖像進行處理。
第二步，當公共場所的照明燈被打開，此時整個系統就進入工作狀態。系統獲取教室的實時圖像并進行一定的處理，然后采取一定的算法將圖像與模板進行圖形計算從而得到人。由于初始化時依據邊緣檢測的方法將整個圖像進行了分割，那么也就可以大致得出公共場所各個區域人的密度。
第三步，系統依據所得出的人的數目從GPIO接口傳出開關燈的脈沖信號，信號經放大后控制照明燈開關。
當系統運行時，通過設定系統工作的時鐘頻率使整個系統定時獲取公共場所的實時圖像進行開關燈操作。系統工作框圖如圖1所示。

基于模塊化的設計思想，根據系統工作流程可將系統分為以下4個部分：模板圖像的制作、公共場所實時圖像的采集、圖形計算和智能開關控制。這4個部分既保持相互獨立又通過一定的方式連接起來，這不僅使整個系統的穩定性和可維護性得到提高，也使整個系統具有層次性和擴展性。