[发明专利]智能家居空气自适应互动系统

说明书

本发明是申请号为201510303955.9、申请日为2015年6月6日、发明名称为“智能家居空气自适应互动系统”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种智能家居空气自适应互动系统。

背景技术

如今，因为人口的增加和机动车数量的迅速发展，城市雾霾问题日益突出，尤其是在发展中国家的大中型城市中。在雾霾严重时，城市居民不得不关闭门窗以避免外部雾霾颗粒流入屋内，以保证自家屋内的雾霾浓度降低在一定程度下，或者，关闭门窗的同时使用空气净化器，降低自己屋内的雾霾浓度。

然而，封闭门窗虽然逃离了雾霾困扰，却容易造成屋内氧气供应不足的情况下，例如，对于存在多个房间的房屋，某些房间存在过多的睡眠人员，其他房屋没有人员，这时，氧气浓度是不均匀的，需要一些手段保证每一个存在人员的房间内的氧气供给。现有技术中并不存在这样的技术方案。

为此，本发明提出了一种智能家居空气自适应互动的技术方案，能够在雾霾天气封闭门窗的情况下，根据房屋内每一个有人房间的内部情况，自适应确定互动方案，从而在有限的条件下维持有人房间的氧气浓度，保障屋内居民的身心健康。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种智能家居空气自适应互动系统，基于房间的氧气浓度检测结果和房间内人员的嘴部开合度，以预先设置的合理权重值进行空气互动的参考值的计算，基于计算结果确定是否启动房屋内的各个房间之间的空气互动，从而避免出现房间之间氧气不均衡的状况，保证有人房间的必要供氧。

根据本发明的一方面，提供了一种智能家居空气自适应互动系统，所述互动系统设置在具有多个房间的房屋内，包括嵌入式处理设备和多个房间氧气浓度检测设备，每一个房间氧气浓度检测设备设置在一个房间内，用于检测对应房间内的氧气浓度，所述嵌入式处理设备和所述多个房间氧气浓度检测设备分别连接，基于接收到的多个房间内的氧气浓度确定对所述多个房间之间的空气自适应互动策略。

更具体地，在所述智能家居空气自适应互动系统中，还包括：互动通风设备，包括一个通风电机和多个通风管道出口，在每一个房间内设置一个通风管道出口，所述通风电机在所述嵌入式处理设备的控制下通过所述多个通风管道出口对多个房间之间执行空气互动，以平衡多个房间之间的氧气浓度；多个红外摄像设备，每一个红外摄像设备设置在一个房间内，用于对对应房间进行拍摄，以获得红外房间图像；多个红外线检测设备，每一个红外线检测设备设置在一个房间内，用于检测对应房间内是否存在人员，在检测到人员时发出人员存在信号，在未检测到人员时发出人员不存在信号；USB输入接口，用于容纳外部U盘，以接收外部U盘内存储的预设灰度阈值、预设像素数量阈值、通风评定阈值、氧气浓度权重、红外图像权重、唇部上限灰度阈值和唇部下限灰度阈值，所述唇部上限灰度阈值和所述唇部下限灰度阈值用于将图像中的人员唇部与背景分离；移动硬盘，与所述USB输入接口连接，用于接收并存储所述预设灰度阈值、所述预设像素数量阈值、所述通风评定阈值、所述氧气浓度权重、所述红外图像权重、所述唇部上限灰度阈值和所述唇部下限灰度阈值；红外图像处理设备，与所述移动硬盘和所述多个红外摄像设备分别连接，包括多个图像处理子设备，每一个图像处理子设备与一个红外摄像设备连接以接收对应的红外房间图像，多个图像处理子设备用于分别并行处理多个房间的红外房间图像；每一个图像处理子设备包括对比度增强器、灰度化处理器、二值图像滤波器、唇部识别器和嘴部开合度识别器，所述对比度增强器与对应的红外摄像设备连接以接收对应的红外房间图像并对对应的红外房间图像进行对比度增强处理，获得红外增强图像，所述灰度化处理器与所述对比度增强器连接以对所述红外增强图像执行灰度化处理，获得红外灰度图像，所述二值图像滤波器与所述灰度化处理器和所述移动硬盘分别连接以对所述红外灰度图像执行基于区域连通的二值图像滤波，获得红外滤波图像，所述唇部识别器与所述二值图像滤波器和所述移动硬盘分别连接，将所述红外滤波图像中灰度值在所述唇部上限灰度阈值和所述唇部下限灰度阈值之间的像素组合以获得红外唇部子图案，所述嘴部开合度识别器与所述唇部识别器连接，基于所述红外唇部子图案确定对应的嘴部开合度并输出，其中，如果所述唇部识别器输出的红外唇部子图案为多个，则所述嘴部开合度识别器输出的嘴部开合度为多个红外唇部子图案对应的多个嘴部开合度的平均值；所述嵌入式处理设备与所述互动通风设备、所述移动硬盘、所述红外图像处理设备、所述多个房间氧气浓度检测设备、所述多个红外摄像设备和所述多个红外线检测设备分别连接，当接收到一个红外线检测设备发出的人员存在信号时，启动发出人员存在信号的红外线检测设备对应房间内的红外摄像设备和房间氧气浓度检测设备，以接收对应房间内氧气浓度和嘴部开合度，将氧气浓度权重与接收到的氧气浓度相乘，将红外图像权重与接收到的嘴部开合度的倒数相乘，将得到的两个乘积相加以获得决定是否启动互动通风的通风评定数值，当所述通风评定数值小于等于通风评定阈值时，所述嵌入式处理设备控制所述通风电机通过所述多个通风管道出口对多个房间之间执行空气互动，以平衡多个房间之间的氧气浓度；其中，所述对所述红外灰度图像执行基于区域连通的二值图像滤波具体包括：将所述红外灰度图像中每一个像素作为被检测像素，采用5×5像素滤波窗口建立以所述被检测像素为中心的连通区域，计算所述连通区域中灰度值大于预设灰度阈值的像素个数，如果计算的像素个数大于等于预设像素数量阈值，则所述被检测像素为非噪声点，保留所述被检测像素，如果计算的像素个数小于预设像素数量阈值，则所述被检测像素为噪声点，对所述被检测像素进行滤除；所述对比度增强器、所述灰度化处理器、所述二值图像滤波器、所述唇部识别器和所述嘴部开合度识别器分别采用不同的FPGA芯片来实现；所述嵌入式处理设备当接收到一个红外线检测设备发出的人员不存在信号时，关闭发出人员不存在信号的红外线检测设备对应房间内的红外摄像设备和房间氧气浓度检测设备。