[发明专利]用于灰尘检测的电能表

说明书

技术领域

本发明涉及图像识别领域，尤其涉及一种用于灰尘检测的电能表。

背景技术

电梯间的卫生清理一般由电梯间所在居民楼的物业管理中心负 责，通过聘用清洁人员的方式，每隔固定时间前往每一个电梯间进行 定点打扫灰尘，这种方式没有考虑到电梯间的灰尘的实际分布情况， 例如，秋天和冬天灰尘的积累速度是不同的，因而很容易导致灰尘清 理频率不合理，过于依赖人工，耗费大量人力和物力，反而在一定程 度上提高了居民的物业费用。

然而，如果设计一套电梯间灰尘状况检测设备，为每一个电梯间 安置这样的设备，将导致原本紧张的电梯间公共空间更加拥挤不堪， 因此，需要将一些能够功能合并和集成的电子设备放置在同一个设备 空间内，从而减少对电梯间公共空间的占用。

因此，需要一种用于灰尘检测的电能表，能够对现有电梯间电能 表进行结构改造，在优化其对交流电力线路的检测精度的同时，通过 合理设计其内部结构，将灰尘检测设备容纳到电能表设备空间内，从 而减少了对电梯间公共空间的占用，实现对电梯间灰尘的自适应清扫。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于灰尘检测的电能表， 能够对电能表的电力参数检测机制进行优化，并对电梯间的灰尘分别 情况进行检测，以在灰尘浓度过高时自动安排人手前往清理，尤其关 键的是，还能够放置在电能表的设备空间内，提高电梯间公共空间的 使用率。

根据本发明的一方面，提供了一种用于灰尘检测的电能表，包括 图像拍摄设备、清洁度检测设备、灰尘浓度检测设备和MSP430单片 机，图像拍摄设备和清洁度检测设备用于基于图像处理以检测电梯间 灰度状况，灰尘浓度检测设备用于基于激光检测以获得电梯间灰尘浓 度，MSP430单片机分别与图像拍摄设备、清洁度检测设备和灰尘浓 度检测设备连接。

更具体地，在所述用于灰尘检测的电能表中，包括：高清摄像头， 设置在电能表的外框上，面向电梯间进行拍摄以获得高清电梯间图像； 复杂度检测设备，与高清摄像头连接，用于接收高清电梯间图像，并 基于高清电梯间图像计算并输出图像复杂度；灰度转化设备，与高清 摄像头连接，用于接收高清电梯间图像，针对高清电梯间图像中的每 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，其中R、G、B三颜色通道分 量的权重值分别为0.3、0.59和0.11；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；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；电流互感器及取样电路，与交流线路中的A相线 路、B相线路和C相线路连接，用于对A相线路、B相线路和C相 线路中的电流信号分别进行取样；电压取样电路，与交流线路中的A 相线路、B相线路和C相线路连接，用于对A相线路、B相线路和C 相线路中的电压信号分别进行取样；电流信号调理电路，与电流互感 器及取样电路连接，用于对取样电流进行信号调理；电压信号调理电 路，与电压取样电路连接，用于对取样电压进行信号调理；AD73360 芯片，分别与电流信号调理电路和电压信号调理电路连接，对调理后 的取样电流和调理后的取样电压分别执行16位A/D转换，获得数字 电流信号和数字电压信号，还通过串行外设接口SPI与MSP430单片 机进行数据通信；EEPROM存储芯片，通过串行外设接口SPI与 MSP430单片机进行双向数据交换；系统供电电源模块，与交流线路 中的A相线路、B相线路和C相线路连接，用于执行交流电到直流 电的转换，为各个电子器件提供直流电力供应；GPRS通信接口，与 MSP430单片机连接，用于接收并输出交流线路的有功功率和无功功 率，GPRS通信接口还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电梯间进行清扫工 作；显示接口，与MSP430单片机连接，用于接收并显示交流线路的 有功功率和无功功率；电力线载波通讯设备，与MSP430单片机连接， 包括载波接收电路和载波发送电路，载波接收电路由耦合电路、带通 滤波器和模拟前端组成，载波发送电路由信号耦合电路、谐振功率放 大器和扩频调制信号输入接口组成；MSP430单片机，分别与 AD73360芯片、EEPROM存储芯片、GPRS通信接口和显示接口连 接，用于接收AD73360芯片通过串行外设接口SPI输出的数字电流 信号和数字电压信号，基于数字电流信号和数字电压信号确定数字电 流信号的有效值、数字电压信号的有效值以及交流线路的有功功率和 无功功率；MSP430单片机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。