[发明专利]基于楼梯间清洁度分析的电度表

说明书

技术领域

本发明涉及清洁度分析领域，尤其涉及一种基于楼梯间清洁度分 析的电度表。

背景技术

现有技术中，楼梯间并不存在清洁度检测设备，楼梯间的灰尘的 清理仍需要清洁人员定期定点前来处理，这样的处理方式耗费大量的 人力和物力，同时对灰尘的处理不够及时，清理效率低下。

更关键的是，现有技术中也没有给类似设备提供合理的设备安置 空间，如果为每一个设备安排独立的设备空间，则楼梯间有限的公共 空间根本容纳不了所有设备，这需要对楼梯间的公共空间或楼梯间的 一些设备进行合理的设计。

因此，需要一种基于楼梯间清洁度分析的电度表，位于楼梯间， 能够充分利用电度表的设备空间，在优化电度表对交流电力参数检测 技术的同时，实现对楼梯间灰尘分布情况的智能化检测和分析，从而 减少对楼梯间公共空间的占用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于楼梯间清洁度分析的 电度表，一方面，通过改良现有电度表的结构以提高对交流电力参数 的检测水平，另一方面，在不占用楼梯间公共空间的同时，达到有的 放矢地对楼梯间灰尘的自适应打扫，从而替换人工打扫方式，节省物 业开销。

根据本发明的一方面，提供了一种基于楼梯间清洁度分析的电度 表，包括电能检测子系统、灰尘检测子系统和无线传输子系统，电能 检测子系统用于检测并输出工频交流电输出的电能，灰尘检测子系统 用于检测楼梯间的灰尘状态，无线传输子系统用于无线发送电能检测 子系统和灰尘检测子系统的输出数据。

更具体地，在所述基于楼梯间清洁度分析的电度表中，包括：灰 尘浓度检测设备，包括激光发射器、光敏元件、信号放大器、内置 RAM和AT89C51单片机，激光发射器用于向空气中发射探测激光， 光敏元件用于接收探测激光被尘埃粒子散射后的散射激光，并将散射 激光转换为对应的脉冲信号，信号放大器与光敏元件连接，用于将脉 冲信号进行放大，内置RAM用于预先存储基准激光粒子信号的相关 信息，AT89C51单片机分别与信号放大器和内置RAM连接，对放大 后的脉冲信号进行数字信号处理，将处理结果与基准激光粒子信号的 相关信息进行比较，以判断并输出空气中的灰尘浓度；CCD图像传 感器，设置在电度表的外框上，面向楼梯间进行拍摄以获得高清楼梯 间图像；复杂度检测设备，与CCD图像传感器连接，用于接收高清 楼梯间图像，并基于高清楼梯间图像计算并输出图像复杂度；灰度转 化设备，与CCD图像传感器连接，用于接收高清楼梯间图像，针对 高清楼梯间图像中的每一个像素点，提取其R、G、B三颜色通道分 量，对R、G、B三颜色通道分量赋予不同的权重值以进行加权平均， 以获得对应的灰度值，所有像素点的灰度值组成灰度化图像；图像滤 波设备，分别与复杂度检测设备和灰度转化设备连接，用于基于图像 复杂度确定选择的滤波策略，当图像复杂度在预设复杂度范围下限以 下时，选择高斯滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图像复杂度在预 设复杂度范围上限以上时，选择均值滤波策略对灰度化图像进行滤波， 当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，选择中值滤波策略对灰度化 图像进行滤波；全局二值化设备，分别与复杂度检测设备和图像滤波 设备连接，用于基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略，在 确定全局二值化阈值之后，使用全局二值化阈值将灰度化图像进行二 值化处理，使得处理后的二值化图像的像素值只有0或255这二种选 择，其中基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略具体包括： 当图像复杂度在预设复杂度范围下限以下时，采用双峰法确定全局二 值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，采用最大类 间方差法确定全局二值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围以内 时，采用平均值法确定全局二值化阈值；图像校正设备，与全局二值 化设备连接以接收二值化图像，用于对二值化图像依次进行旋转校正 处理、冗余裁剪处理和图像归一化处理，以获得校正图像；图像分割 设备，分别与图像校正设备和灰度转化设备连接，用于基于预设楼宇 地面轮廓检测校正图像中楼宇地面的位置，并基于楼宇地面的位置从 灰度化图像处分割出对应的灰度化地面图像；清洁度检测设备，与图 像分割设备连接，用于基于灰度化地面图像的全部像素点的灰度值计 算灰度化地面图像的灰度平均值，并将灰度平均值与预设灰度值进行 比较，当灰度平均值小于等于预设灰度值，发出需要清洁信号，当灰 度平均值小于预设灰度值，发出不需要清洁信号；校准电阻，为一滑 动变阻器，电阻值为2MΩ，一个固定端与工频交流电的零线连接， 滑动端与第二电阻的一端连接；第二电阻，电阻值为1MΩ，另一端 与第一电阻的一端连接，同时，另一端作为采样电压的一测量端输出； 第一电阻，电阻值为1.5KΩ，另一端与工频交流电的火线连接；第 一电容，电容值为220pf，一端与第二电阻的另一端连接，另一端接 地；第三电阻，电阻值为470Ω，一端与工频交流电的火线连接，另 一端作为采样电压的另一测量端输出；第二电容，电容值为220pf， 一端与第三电阻的另一端连接，另一端接地；第三电容，电容值为 0.018uf，一端与第二电阻的另一端连接，另一端与第三电阻的另一端 连接；第四电阻，电阻值为0.6mΩ，插入在工频交流电的火线上， 即两端都与工频交流电的火线连接；第五电阻，电阻值为470Ω，一 端与第四电阻的一端连接，另一端作为采样电流的一测量端输出；第 六电阻，电阻值为470Ω，与第四电阻的另一端连接，另一端作为采 样电流的另一测量端输出；第四电容，电容值为220pf，一端与第五 电阻的另一端连接，另一端接地；第五电容，电容值为220pf，一端 与第六电阻的另一端连接，另一端接地；第六电容，电容值为0.018uf， 一端与第五电阻的另一端连接，另一端与第六电阻的另一端连接；电 容降压电路，与工频交流电的零线和火线连接，用于将工频交流电转 变为5V低压直流电，以用作电能检测设备的电源；电能检测设备， 包括电压测量电路、电流测量电路和微处理器，电压测量电路与采样 电压的两个测量端分别连接以检测并输出工频交流电的实时采样电 压，电流测量电路与采样电流的两个测量端分别连接以检测并输出工 频交流电的实时采样电流，微处理器分别与电压测量电路和电流测量 电路，基于工频交流电的实时采样电压和工频交流电的实时采样电流， 确定并输出工频交流电的有功功率和无功功率；隔离设备，位于电能 检测设备和飞思卡尔MC9S12芯片之间，采用光电耦合电路，用于实 现模拟电路部分与数字电路部分的隔离，避免相互干扰；时分双工通 信接口，与飞思卡尔MC9S12芯片连接，用于将灰尘过多信号发送到 远端的物业管理中心，以触发物业管理中心派遣清洁人员前往对应的 楼梯间进行清扫工作，还用于无线发送工频交流电的有功功率和无功 功率；AC/DC电源设备，包括变压器降压电路、全桥整流电路、滤 波电路和稳压电路，与工频交流电的零线和火线连接，用于将220V 的工频交流电转换为5V或3.3V的直流电；飞思卡尔MC9S12芯片， 通过隔离电路与电能检测设备连接，用于接收工频交流电的有功功率 和无功功率；飞思卡尔MC9S12芯片还分别与灰尘浓度检测设备和清 洁度检测设备连接，当接收到的灰尘浓度大于等于预设浓度阈值且接 收到需要清洁信号时，发出灰尘过多信号，当接收到的灰尘浓度小于 预设浓度阈值或接收到不需要清洁信号时，发出灰尘正常信号； ZIGBEE通信接口，与飞思卡尔MC9S12芯片连接，用于接收并向附 近的无线抄表设备发送有功功率和无功功率；串行可擦除存储器 AT24C16B，具有1万次擦写循环，与飞思卡尔MC9S12芯片连接， 用于接收工频交流电的有功功率和无功功率。