[发明专利]智能化火表

权利要求书

1.一种智能化火表，所述火表包括电能检测设备、楼梯间灰尘 状态检测设备和主控设备，电能检测设备用于检测并输出三相电力线 路输出的电能，楼梯间灰尘状态检测设备用于检测楼梯间的灰尘状态， 主控设备分别与电能检测设备和楼梯间灰尘状态检测设备连接。

2.如权利要求1所述的智能化火表，其特征在于，所述火表包 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；

CMOS视觉传感器，设置在火表的外框上，面向电梯间进行拍摄 以获得高清楼梯间图像；

复杂度检测设备，与CMOS视觉传感器连接，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CMOS视觉传感器连接，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，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；

电流传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电 流信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电流信号较小的 微电流信号；

电压传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电 压信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电压信号较小的 微电压信号；

抗混叠滤波电路，分别与电流传感器和电压传感器连接，用于对 接收到的微电流信号和微电压信号进行抗混叠滤波处理，以输出处理 后的微电流信号和微电压信号；

三相电能计量设备，与抗混叠滤波电路连接，基于处理后的微电 流信号和微电压信号确定三相电力线路中各相以及合相的有功功率、 无功功率和视在功率；

整流设备，与三相电力线路连接，用于将三相电力线路的交流电 整流为直流电；

稳压设备，与整流设备连接，用于对直流电进行稳压处理；

变压设备，与稳压设备连接，用于对稳压后的直流电进行变压处 理以获得各个电子设备所需要的工作电压，各个电子设备所需要的工 作电压包括36V、12V、5V和3.3V；

日历时钟设备，包括日历时钟芯片和锂电池，日历时钟芯片用于 提供实时时钟数据，还通过同步串行接口I2C与凌阳SPCE061A芯片 连接，锂电池与日历时钟芯片连接，用于在断电情况下为日历时钟芯 片提供备用电力支持；

液晶显示设备，包括笔段式液晶显示驱动器和液晶显示屏，笔段 式液晶显示驱动器通过同步串行接口I2C与凌阳SPCE061A芯片连接， 用于控制液晶显示屏上的显示内容；

FLASH存储设备，采用AT45DB081芯片，通过串行外设接口 SPI与凌阳SPCE061A芯片进行双向数据交换；

集成通信设备，与凌阳SPCE061A芯片连接，包括红外发射器、 红外接收器、光耦器件、RS485驱动器和RS485通信接口，红外发 射器采用38kHz的调制光，通信速率为1200bps，红外接收器采用集 电极开路方式输出从接收到的红外光中解调出来的数字信号，RS485 驱动器与RS485通信接口连接，光耦器件用于将红外发射器和红外 接收器隔离于RS485驱动器和RS485通信接口；

凌阳SPCE061A芯片，分别与变压设备、日历时钟设备、液晶显 示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电能计量设备连接， 用于实现对变压设备、日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储 设备、集成通信设备和三相电能计量设备的控制；凌阳SPCE061A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；

频分双工通信接口，与凌阳SPCE061A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；

FLASH存储设备还存储了预设灰度值；

清洁度检测设备还与FLASH存储设备连接。