[发明专利]智能化火表

说明书

本发明是申请号为2016101847137、申请号为2016年3月28日、 发明名称为“智能化火表”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及火表领域，尤其涉及一种智能化火表。

背景技术

火表，通常设置在楼梯间，占据一定的公共设备面积，其主要功 能是测量交流电力线路的各种参数，主要是电能参数。

然而，楼梯间需要更多的电子设备去完成各种监控任务，例如， 需要对楼梯间的灰尘状况进行检查和分析，以在灰尘过多、需要清洁 时，及时通知楼梯间所在居民楼的物业管理中心，方便物业管理中心 安排清洁人员前往该楼梯间进行打扫。

现有技术中，楼梯间并不存在这样的电子设备，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电子设备提供合理的设备 安置空间，如果为每一个电子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电子设备，因此，需要对楼梯间的公 共空间进行合理的设计。

因此，需要一种能够集成新的电子监控设备的火表，位于楼梯间， 在优化本身对交流电力参数检测技术的同时，兼容楼梯间灰尘监控的 电子设备，从而达到减少电子设备占据空间的目的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化火表，改造现有技 术中各个楼梯间火表，对其结构进行改良，提高其对交流电力参数检 测的精度，另外，设计一套新的集成激光检测和图像检测的灰尘检测 设备，并将灰尘检测设备集成在楼梯间火表上，从而提高火表的智能 化水准。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化火表，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。

更具体地，在所述智能化火表中，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；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。