基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括自動(dòng)控制系統(tǒng)、基于紅外線照射的取暖裝置、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、照射區(qū)域大小可調(diào)裝置、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。其中，基于紅外線照射的取暖裝置、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、照射區(qū)域大小可調(diào)裝置、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置均通過通訊總線與自動(dòng)控制系統(tǒng)連接；全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置與基于紅外線照射的取暖裝置連接；基于紅外線照射的取暖裝置與照射區(qū)域大小可調(diào)裝置連接。本發(fā)明相較于目前的取暖系統(tǒng)，具有較大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，制暖周期短，效率高，使用方便，機(jī)器性能好,有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
【專利說明】基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及節(jié)能型取暖家電設(shè)備領(lǐng)域，尤其設(shè)及的是一種基于紅外照射的智能化 人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，取暖器作為現(xiàn)代取暖設(shè)備取得了較大的發(fā)展，常見的取 暖的基本原理是W電為能源進(jìn)行加熱供暖的取暖設(shè)備，主要利用的是熱福射、空氣對(duì)流等 物理原理，根據(jù)熱源可分為電熱絲制熱源，導(dǎo)熱油制熱源，面素管、石英管制熱源，電熱膜電 暖氣，其中，電熱絲制熱源類取暖設(shè)備主要是利用凹鏡面反射型的取暖器，制熱速度較快， 但是電熱絲較為脆弱，開啟狀態(tài)下較大的震動(dòng)可能會(huì)對(duì)電熱絲造成損壞；導(dǎo)熱油制熱源類 取暖設(shè)備的制暖量往往和其頁片的多少有關(guān)，散熱慢，耗電多；面素管、石英管制熱源類取 暖設(shè)備成本低，但壽命短；電熱膜電暖氣型取暖設(shè)備升溫緩慢，斷電后又容易快速冷卻；由 于該些設(shè)備不僅效率低下，升溫緩慢，壽命短，性能較低，長期使用容易引起人體干燥。
[0003] 上述的取暖方式主要是室內(nèi)全部空氣加熱方式，往往造成大量的熱量散發(fā)到大氣 中，該是一種極大的能源浪費(fèi)。本發(fā)明所提出的取暖方式致力于局部加熱，對(duì)節(jié)能環(huán)保有了 較大的提高。
[0004] 因此，有必要從根本上改變現(xiàn)有的取暖方式和取暖設(shè)備的研發(fā)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于紅外照 射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，旨在提供一種利用紅外照射取暖方式、具有 較大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，制暖周期短，效率高，使用方便，機(jī)器性能好有較好的市場(chǎng)推廣價(jià)值的取 暖系統(tǒng)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，包括照射區(qū)域大小 可調(diào)裝置、基于紅外線照射的取暖裝置、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、自動(dòng)控制系統(tǒng)、人體位 置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；其中照射區(qū)域大小可調(diào)裝置、基于紅外線照射的 取暖裝置、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均與 自動(dòng)控制系統(tǒng)連接；全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置與基于紅外線照射的取暖裝置連接；基于紅 外線照射的取暖裝置與照射區(qū)域大小可調(diào)裝置連接。
[000引所述的全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括固定底座、旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、 橫向電機(jī)、橫向支架、橫向電機(jī)機(jī)架、橫向錐齒輪對(duì)、橫向連接軸、縱向支架、縱向電機(jī)、縱向 電機(jī)機(jī)架、縱向錐齒輪對(duì)、縱向連接軸、取暖裝置連接器；其中旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架與固定底座連 接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定于旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架上，橫向支架與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接，橫向電機(jī)機(jī)架固定于 橫向支架上，橫向電機(jī)固定于橫向電機(jī)機(jī)架上，橫向連接軸設(shè)置于橫向支架上，橫向錐齒輪 對(duì)分別裝配于橫向連接軸和橫向電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，縱向支架裝配于橫向連接軸上，縱向電機(jī)機(jī) 架固定于縱向支架上，縱向電機(jī)固定于縱向電機(jī)機(jī)架上，縱向連接軸設(shè)置于縱向支架上，縱 向錐齒輪對(duì)分別裝配于縱向連接軸和縱向電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，取暖裝置連接器設(shè)置于縱向連接軸 上。所述的全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置通過控制系統(tǒng)對(duì)圖像傳感器數(shù)據(jù)的綜合分析，從而根 據(jù)分析結(jié)果中人體具體位置的定位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)工作，使紅外發(fā)射燈轉(zhuǎn)動(dòng)至合適的照 射角度，一般W包圍人體為合理照射范圍。
[0009] 所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、橫向電機(jī)、縱向電機(jī)均可由直流電機(jī)、同步電機(jī)或異步電機(jī)代 替，驅(qū)動(dòng)立個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0010] 所述的照射區(qū)域大小可調(diào)裝置進(jìn)一步包括電機(jī)，電機(jī)支架，絲杠，絲母，平凹鏡座， 外框，限位板，調(diào)整墊片，平凹透鏡；所述的電機(jī)固定于電機(jī)支架上，電機(jī)支架通過螺紋連接 與外框連接；電機(jī)伸出轉(zhuǎn)軸與絲杠（17)連接，絲杠旋進(jìn)絲母中；平凹透鏡壓緊于平凹鏡座 內(nèi)，平凹鏡座的后基準(zhǔn)面與外框的后基準(zhǔn)面保持一致；限位板通過螺紋連接與外框聯(lián)接， 在平凹鏡座的兩側(cè)與限位板之間分別加入調(diào)整墊片；將絲母連接到平凹鏡座上；利用絲母 與平凹鏡座的固定連接，使絲杠、絲母推動(dòng)與平凹透鏡連接在一起的鏡座產(chǎn)生位移，進(jìn)行調(diào) 焦。所述的照射區(qū)域大小可調(diào)裝置根據(jù)預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)中諸如房間的大小、人的體積差異等 可對(duì)紅外燈照射區(qū)域進(jìn)行小范圍的調(diào)節(jié)。
[0011] 所述的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
[0012] 所述的基于紅外線照射的取暖裝置進(jìn)一步包括大功率紅外線發(fā)射燈，通過自動(dòng)控 制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序，在不同室溫環(huán)境下發(fā)出不同光強(qiáng)度的紅外線，光強(qiáng)度的變化由所述自 動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
[0013] 所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括總控制器、通訊總線、接口電路、顯示器、電子控制單元、信 號(hào)采集儀、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、分析系統(tǒng)；所述的總控制器、通訊總線、接口電路、顯示器、 電子控制單元、信號(hào)采集儀、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、分析系統(tǒng)通過接口電路與總控制器連接。 實(shí)現(xiàn)AD/DA轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)綜合分析、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光強(qiáng)調(diào)節(jié)等功能。
[0014] 所述人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)進(jìn)一筆包括；微型攝像機(jī)、電子控制單元、通訊總 線、接口電路、DSP數(shù)字信號(hào)處理器。
[0015] 所述的室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括溫度測(cè)量裝置，通過測(cè)量當(dāng)前室溫，并將溫 度模擬信號(hào)傳送到所述自動(dòng)控制系統(tǒng)?；趫D像傳感器的圖像采集的基礎(chǔ)上，通過人體識(shí) 別控制算法，對(duì)人的當(dāng)前位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)追蹤，并將位置數(shù)據(jù)的分析結(jié)果傳送到自動(dòng) 控制系統(tǒng)。
[0016] 所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器為Keystone多核處理器C667X。
[0017] 人體照射范圍識(shí)別算法的重點(diǎn)是圖像區(qū)域特征識(shí)別。攝像頭的頭部區(qū)域捕獲的圓 祀。人體識(shí)別控制算法包括預(yù)先分析、圖像提取、頭識(shí)別識(shí)別操作等步驟；預(yù)先分析步驟中 所述使用八個(gè)方向的數(shù)組跟隨模式下，首先在原始圖像中的正面和參考背景圖像減法進(jìn)行 模糊均值法，W獲得它的兩個(gè)闊值，用于二值圖像處理用形態(tài)學(xué)開操作和去毛刺加工。圖像 提取步驟包括；
[001引 A、一行行由上到圖像捜索的白色像素，在一個(gè)白色的像素的第一次相遇，坐標(biāo)點(diǎn) 記錄為狂0, Y0)。狂0, Y0)為中心從代碼的順序開始時(shí)，在順時(shí)針方向上8個(gè)8路的方向 來判斷相鄰像素是白色像素。當(dāng)設(shè)及到的白色像素，坐標(biāo)記錄的值，設(shè)定為狂1，Y1)。和記 錄的八個(gè)方向的代碼矢量V0的狂0，Y0)到狂1，Y1) (V0稱為狂1，電流矢量的Y1)是狂0， 該子矢量的YO))。
[0019] B、用狂1，Yl)為中心八捜索方向代碼（VO+4) % 8-1，獲得方向的代碼，分別用8 和7代替出現(xiàn)的0或-1。按照順序檢測(cè)白色像素點(diǎn)是否為狂1，Y1)的相鄰像素點(diǎn)。一旦 碰到白色素點(diǎn)，坐標(biāo)記錄為狂2, Y2)。由此可W當(dāng)前矢量狂2, Y2)和子矢量狂1，Y1)。
[0020] D、用膽，Y。為中心按照方法C，繼續(xù)捜索后面的圖像點(diǎn)，直到點(diǎn)回到開頭狂0， Y0)。由此獲得區(qū)域的圖像。該樣得到的圖像特征是；沿著圖像順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其在區(qū)域 內(nèi)的像素是在右側(cè)。
[0021] 閥值是根據(jù)人頭識(shí)別運(yùn)算計(jì)算出來的區(qū)域圓形度設(shè)置的。當(dāng)閥值大于區(qū)域圓形度 時(shí)認(rèn)為是人頭。利用重屯、（設(shè)為（X，y))來確定人頭中屯、。將設(shè)置的n+1個(gè)圖像點(diǎn)分別設(shè) 為狂0, Y0)，狂1，Y1)，...，狂N，YN)。
[0022] s = ^Efi〇xi y =
[0023] 檢測(cè)每個(gè)過濾的圖像，并立即識(shí)別人頭，并作不同的標(biāo)記。如果由圖像包圍的區(qū)域 被確定不會(huì)成功，可W設(shè)置它的所有像素的灰度為0;如果是成功的，可W對(duì)所有的像素的 灰度區(qū)域設(shè)置為一個(gè)介于0-255的值（灰度值與存在于二值化圖像是不同的）。處理當(dāng)前 配置文件后，再尋找下一個(gè)圖像。當(dāng)整個(gè)圖像捜索完成后，所有的人頭參數(shù)就可W被檢測(cè) 到。
[0024] 本發(fā)明的工作流程為：
[0025] 首先是啟動(dòng)節(jié)能取暖系統(tǒng)總開關(guān)，此時(shí)系統(tǒng)等待輸入預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)，若輸入結(jié)束， 則基于紅外線照射的取暖裝置內(nèi)置的大功率紅外線發(fā)射燈控制電路接通，紅外光開啟；總 系統(tǒng)自動(dòng)接入控制系統(tǒng)核屯、控制單元，從而總系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)工作狀態(tài)，且每個(gè)周期刷新一 次收集到的各類數(shù)據(jù)。人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)被開啟，進(jìn)行人體位置追蹤，并將位置數(shù) 據(jù)傳輸?shù)胶送?、控制單元并保存，緊接著全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置啟動(dòng)，核屯、控制單元根據(jù) 得到的位置數(shù)據(jù)計(jì)算出旋轉(zhuǎn)電機(jī)、橫向電機(jī)、縱向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)至相應(yīng) 位置。人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)再次追蹤位置，并將數(shù)據(jù)告知核屯、控制單元，核屯、控制單 元將本次數(shù)據(jù)與上次存入的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷，若位置變化，則全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 開始工作，使紅外發(fā)射燈轉(zhuǎn)動(dòng)至合適的照射角度；若位置未變化，則繼續(xù)進(jìn)行下一項(xiàng)步驟。 測(cè)量需要照射的人體與節(jié)能取暖系統(tǒng)的距離L并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶送?、控制單元并保存，?屯、控制單元根據(jù)預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)和L進(jìn)行分析，照射區(qū)域大小可調(diào)裝置啟動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)焦， 據(jù)預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)中諸如房間的大小、人的體積差異等可對(duì)紅外燈照射區(qū)域進(jìn)行小范圍的調(diào) 節(jié)。當(dāng)上步工作結(jié)束，室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)，該系統(tǒng)將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶送?、控制單元并?存，核屯、控制單元根據(jù)溫度分析得出紅外光的強(qiáng)度參數(shù)，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，緊接著室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)再次進(jìn)行檢測(cè)并反饋給核屯、控制單元，若溫度有變化，則再次進(jìn)行紅外光的強(qiáng)度調(diào)節(jié)， 若沒有變化，則室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作結(jié)束，總系統(tǒng)再次進(jìn)入循環(huán)工作系統(tǒng)。
[0026] 本發(fā)明的控制系統(tǒng)工作流程為：
[0027] 1、存入用戶輸入預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)；
[002引 2、進(jìn)入循環(huán)工作狀態(tài)；
[0029] 3、執(zhí)行人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)據(jù)傳輸并保存；
[0030] 4、執(zhí)行室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)據(jù)傳輸并保存；
[0031] 5、測(cè)量人體與取暖裝置的距離參數(shù)并保存；
[0032] 6、進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析，根據(jù)預(yù)設(shè)算法得出調(diào)節(jié)參數(shù)；
[0033] 7、將調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)執(zhí)行程序；
[0034] 8、根據(jù)執(zhí)行程序分別對(duì)基于紅外照射的取暖裝置、照射區(qū)域大小可調(diào)裝置、全方 位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送啟動(dòng)并執(zhí)行命令；
[0035] 9、等待周期時(shí)間；
[0036] 10、周期時(shí)間到，再次進(jìn)行步驟3、4、5 ;
[0037] 11、調(diào)入人體位置數(shù)據(jù)、室溫?cái)?shù)據(jù)、人體與取暖裝置的距離數(shù)據(jù)；
[003引 12、將上一步的參數(shù)數(shù)據(jù)分別與其上一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；
[0039] 13、若人體位置數(shù)據(jù)與上一次不同，則將當(dāng)前數(shù)據(jù)替代上次數(shù)據(jù)，否則不變；若室 溫?cái)?shù)據(jù)與上一次不同，則將當(dāng)前數(shù)據(jù)替代上次數(shù)據(jù)，否則不變；若人體與取暖裝置的距離數(shù) 據(jù)與上一次不同，則將當(dāng)前數(shù)據(jù)替代上次數(shù)據(jù)，否則不變；
[0040] 14、調(diào)入最新參數(shù)數(shù)據(jù)；
[0041] 15、進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析，根據(jù)預(yù)設(shè)算法得出調(diào)節(jié)參數(shù)；
[0042] 16、將調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)執(zhí)行程序；
[0043] 17、根據(jù)執(zhí)行程序分別對(duì)基于紅外照射的取暖裝置、照射區(qū)域大小可調(diào)裝置、全方 位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送啟動(dòng)并執(zhí)行命令；
[0044] 19、等待周期時(shí)間；
[0045] 20、周期時(shí)間到，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)工作。
[0046] 本發(fā)明所提供的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其有益 效果是；具有較大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，制暖周期短，效率高，使用方便，機(jī)器性能好有較好的市場(chǎng)推 廣價(jià)值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0047] 圖1本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的系統(tǒng)組成 示意圖；
[0048] 圖2本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0049] 圖中，si-照射區(qū)域大小可調(diào)裝置；s2-基于紅外線照射的取暖裝置；S3-全方位角 度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置；s4-自動(dòng)控制系統(tǒng)；s5-人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)；s6-室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)。
[0050] 圖3本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的全方位角 度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖中，1-固定底座；2-旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架；3-旋轉(zhuǎn)電機(jī)；4-橫向電機(jī)；5-橫向支架； 6-橫向電機(jī)機(jī)架；7-橫向錐齒輪對(duì)；8-橫向連接軸；9-縱向支架；10-縱向電機(jī)；11-縱向 電機(jī)機(jī)架；12-縱向錐齒輪對(duì)；13-縱向連接軸14-取暖裝置連接器。
[0化2] 圖4本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的照射區(qū)域 大小可調(diào)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053] 圖中，15-電機(jī)，16-電機(jī)支架，17-絲杠，18-絲母，19-平凹鏡座，20-外框，21-限 位板，22-調(diào)整墊片，23-平凹透鏡。
[0054] 圖5本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的工作流程 圖；
[0055] 圖6本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 電路圖；
[0056] 圖7本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 工作流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0057] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，W下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明，所有針對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。 [0化引請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的 系統(tǒng)組成示意圖。如圖2所示，為本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取 暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1、圖2所示，一種基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié) 能取暖系統(tǒng)，至少包括照射區(qū)域大小可調(diào)裝置si、基于紅外線照射的取暖裝置s2、全方位 角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置S3、自動(dòng)控制系統(tǒng)s4、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)巧、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)s6 ;其中照射區(qū)域大小可調(diào)裝置si、基于紅外線照射的取暖裝置s2、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū) 動(dòng)裝置S3、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)巧、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)s6均與自動(dòng)控制系統(tǒng)s4連 接；全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置S3與基于紅外線照射的取暖裝置s2連接；基于紅外線照射 的取暖裝置s2與照射區(qū)域大小可調(diào)裝置si連接。
[0化9] 請(qǐng)參閱圖3,為本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的 全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述的全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置S3進(jìn) 一步包括固定底座1、旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架2、旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、橫向電機(jī)4、橫向支架5、橫向電機(jī)機(jī)架 6、橫向錐齒輪對(duì)7、橫向連接軸8、縱向支架9、縱向電機(jī)10、縱向電機(jī)機(jī)架11、縱向錐齒輪對(duì) 12、縱向連接軸13、取暖裝置連接器14 ;其中旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架2與固定底座1連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī) 3固定于旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架2上，橫向支架5與旋轉(zhuǎn)電機(jī)3轉(zhuǎn)軸連接，橫向電機(jī)機(jī)架6固定于橫 向支架5上，橫向電機(jī)4固定于橫向電機(jī)機(jī)架6上，橫向連接軸8設(shè)置于橫向支架5上，橫 向錐齒輪對(duì)7分別裝配于橫向連接軸8和橫向電機(jī)4的轉(zhuǎn)軸，縱向支架9裝配于橫向連接 軸8上，縱向電機(jī)機(jī)架11固定于縱向支架9上，縱向電機(jī)10固定于縱向電機(jī)機(jī)架11上，縱 向連接軸13設(shè)置于縱向支架9上，縱向錐齒輪對(duì)12分別裝配于縱向連接軸13和縱向電機(jī) 10的轉(zhuǎn)軸，取暖裝置連接器14設(shè)置于縱向連接軸13上。所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、橫向電機(jī)4、縱 向電機(jī)10均可由直流電機(jī)、同步電機(jī)或異步電機(jī)代替，驅(qū)動(dòng)=個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。全方位 角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置通過控制系統(tǒng)對(duì)圖像傳感器數(shù)據(jù)的綜合分析，從而根據(jù)分析結(jié)果中人體 具體位置的定位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，使紅外發(fā)射燈轉(zhuǎn)動(dòng)至合適的照射角度，一般W包圍人體 為合理照射范圍。
[0060] 請(qǐng)參閱圖4,為本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的 照射區(qū)域大小可調(diào)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，照射區(qū)域大小可調(diào)裝置si包括電機(jī)15， 電機(jī)支架16,絲杠17,絲母18,平凹鏡座19,外框20,限位板21，調(diào)整墊片22,平凹透鏡23 ; 所述的電機(jī)15固定于電機(jī)支架16上，電機(jī)支架16通過螺紋連接與外框20連接；電機(jī)15 伸出轉(zhuǎn)軸與絲杠17連接，絲杠17旋進(jìn)絲母18中；平凹透鏡23壓緊于平凹鏡座19內(nèi)，平凹 鏡座19的后基準(zhǔn)面與外框20的后基準(zhǔn)面保持一致；限位板21通過螺紋連接與外框20聯(lián) 接，在平凹鏡座19的兩側(cè)與限位板21之間分別加入調(diào)整墊片22 ;將絲母18連接到平凹鏡 座19上；利用絲母18與平凹鏡座19的固定連接，使絲杠17、絲母18推動(dòng)與平凹透鏡23連 接在一起的鏡座產(chǎn)生位移，進(jìn)行調(diào)焦所述的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
[0061] 請(qǐng)參閱圖5,為本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的 工作流程圖。首先是啟動(dòng)節(jié)能取暖系統(tǒng)總開關(guān)，此時(shí)系統(tǒng)等待輸入預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)，若輸入結(jié) 束，則基于紅外線照射的取暖裝置內(nèi)置的大功率紅外線發(fā)射燈控制電路接通，紅外光開啟； 總系統(tǒng)自動(dòng)接入控制系統(tǒng)核屯、控制單元，從而總系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)工作狀態(tài)，且每個(gè)周期刷新 一次收集到的各類數(shù)據(jù)?；诩t外線照射的取暖裝置、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)、室溫實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、照射區(qū)域大小可調(diào)裝置、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)啟動(dòng)。人體位置實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)追蹤系統(tǒng)進(jìn)行人體位置追蹤，并將位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶送?、控制單元并保存，緊接著，核屯、控 制單元根據(jù)得到的位置數(shù)據(jù)計(jì)算出旋轉(zhuǎn)電機(jī)、橫向電機(jī)、縱向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，并驅(qū)動(dòng)電機(jī) 運(yùn)動(dòng)至相應(yīng)位置。單個(gè)周期時(shí)間到，人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)再次追蹤位置，并將數(shù)據(jù)告 知核屯、控制單元，核屯、控制單元將本次數(shù)據(jù)與上次存入的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷，若位置變化， 則全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置開始工作，使紅外發(fā)射燈轉(zhuǎn)動(dòng)至合適的照射角度；若位置未變 化，則繼續(xù)進(jìn)行下一項(xiàng)步驟；基于紅外線照射的取暖裝置測(cè)量需要照射的人體與節(jié)能取暖 系統(tǒng)的距離L并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶送?、控制單元并保存，核屯、控制單元根?jù)預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)和 L進(jìn)行分析，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)焦，據(jù)預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)中諸如房間的大小、人的體積差異等可對(duì)紅外 燈照射區(qū)域進(jìn)行小范圍的調(diào)節(jié)。單個(gè)周期時(shí)間到，距離L再次被測(cè)量，若L發(fā)生變化，系統(tǒng) 再次自動(dòng)調(diào)焦，若未發(fā)生變化，則進(jìn)行下一步。室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶送?、?制單元并保存，核屯、控制單元根據(jù)溫度分析得出紅外光的強(qiáng)度參數(shù)，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，緊接著室 溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)再次進(jìn)行檢測(cè)并反饋給核屯、控制單元，若溫度有變化，則再次進(jìn)行紅外光 的強(qiáng)度調(diào)節(jié)，若沒有變化，則室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作結(jié)束，總系統(tǒng)再次進(jìn)入循環(huán)工作系統(tǒng)。
[0062] 請(qǐng)參閱圖6,為本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的 控制系統(tǒng)電路圖。控制系統(tǒng)W AT89S52單片機(jī)為核屯、控制單元。
[0063] 請(qǐng)參閱圖7,為本發(fā)明基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)的 控制系統(tǒng)工作流程圖。人體識(shí)別控制算法的核屯、是圖像區(qū)域特征識(shí)別。人體識(shí)別算法包含 預(yù)先分析、圖像提取、頭識(shí)別操作等步驟；預(yù)先分析步驟中所述使用八個(gè)方向的數(shù)組跟隨模 式下，首先在原始圖像中的正面和參考背景圖像減法進(jìn)行模糊C-均值算法，W獲得它的兩 個(gè)灰度闊值，用于二值圖像處理用形態(tài)學(xué)開操作和去毛刺加工。圖像提取步驟包括
[0064] C、一行行由上到圖像捜索的白色像素，在一個(gè)白色的像素的第一次相遇，坐標(biāo)點(diǎn) 記錄為狂0, Y0)。
[0065] D、用狂0，Y0)為中心從代碼的順序開始時(shí)，在順時(shí)針方向上8個(gè)8路的方向來判 斷相鄰像素是白色像素。當(dāng)設(shè)及到的白色像素，坐標(biāo)記錄的值，設(shè)定為狂1，Y1)。和記錄的 八個(gè)方向的代碼矢量V0的狂〇，YO)到狂1，Y1) (V0稱為狂1，電流矢量的Y1)是狂0,該子 矢量的Y0))。
[0066] E、用狂1，Y1)為中心八捜索方向方向代碼（V0+4) % 8-1，獲得方向的代碼，分別 用8和7代替出現(xiàn)的0或-1。按照順序檢測(cè)白色像素點(diǎn)是否為狂1，Y1)的相鄰像素點(diǎn)。一 旦碰到白色素點(diǎn)，坐標(biāo)記錄為狂2, Y2)。由此可W當(dāng)前矢量狂2, Y2)和子矢量狂1，Y1)。
[0067] D、用膽，Y。為中心按照方法C，繼續(xù)捜索后面的圖像點(diǎn)，直到點(diǎn)回到開頭狂0， Y0)。由此獲得區(qū)域的圖像。該樣得到的圖像特征是；沿著圖像順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其在區(qū)域 內(nèi)的像素是在右側(cè)。
[0068] 閥值是根據(jù)人頭識(shí)別運(yùn)算計(jì)算出來的區(qū)域圓形度設(shè)置的。當(dāng)閥值大于區(qū)域圓形度 時(shí)認(rèn)為是人頭。利用重屯、（設(shè)為（X，y))來確定人頭中屯、。將設(shè)置的n+1個(gè)圖像點(diǎn)分別設(shè) 為狂0, Y0)，狂1，Y1)，...，狂N，YN)。
[0069]
【權(quán)利要求】
1. 一種基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其特征在于，包括照 射區(qū)域大小可調(diào)裝置（Si)、基于紅外線照射的取暖裝置（S2)、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 (s3)、自動(dòng)控制系統(tǒng)（s4)、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)（s5)、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（s6);其中 照射區(qū)域大小可調(diào)裝置（si)、基于紅外線照射的取暖裝置（s2)、全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 (S3)、人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)（s5)、室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（s6)均與自動(dòng)控制系統(tǒng)（s4)連 接；全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置（s3)與基于紅外線照射的取暖裝置（s2)連接；基于紅外線 照射的取暖裝置（s2)與照射區(qū)域大小可調(diào)裝置（si)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，所 述的全方位角度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置（s3)進(jìn)一步包括固定底座（1)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架（2)、旋轉(zhuǎn)電機(jī) (3)、橫向電機(jī)（4)、橫向支架（5)、橫向電機(jī)機(jī)架（6)、橫向錐齒輪對(duì)（7)、橫向連接軸（8)、縱 向支架（9)、縱向電機(jī)（10)、縱向電機(jī)機(jī)架（11)、縱向錐齒輪對(duì)（12)、縱向連接軸（13)、取暖 裝置連接器（14);其中旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)架（2)與固定底座（1)連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)（3)固定于旋轉(zhuǎn) 電機(jī)機(jī)架⑵上，橫向支架（5)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)（3)轉(zhuǎn)軸連接，橫向電機(jī)機(jī)架（6)固定于橫向支 架（5)上，橫向電機(jī)⑷固定于橫向電機(jī)機(jī)架（6)上，橫向連接軸⑶設(shè)置于橫向支架（5) 上，橫向錐齒輪對(duì)（7)分別裝配于橫向連接軸（8)和橫向電機(jī)（4)的轉(zhuǎn)軸，縱向支架（9)裝 配于橫向連接軸（8)上，縱向電機(jī)機(jī)架（11)固定于縱向支架（9)上，縱向電機(jī)（10)固定于 縱向電機(jī)機(jī)架（11)上，縱向連接軸（13)設(shè)置于縱向支架（9)上，縱向錐齒輪對(duì)（12)分別 裝配于縱向連接軸（13)和縱向電機(jī)（10)的轉(zhuǎn)軸，取暖裝置連接器（14)設(shè)置于縱向連接軸 (13)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī) (3)、橫向電機(jī)（4)、縱向電機(jī)（10)均可由直流電機(jī)、同步電機(jī)或異步電機(jī)代替，驅(qū)動(dòng)三個(gè)方 向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其 特征在于，所述的照射區(qū)域大小可調(diào)裝置（si)進(jìn)一步包括電機(jī)（15)，電機(jī)支架（16)，絲杠 (17)，絲母（18)，平凹鏡座（19)，外框（20)，限位板（21)，調(diào)整墊片（22)，平凹透鏡（23);所 述的電機(jī)（15)固定于電機(jī)支架（16)上，電機(jī)支架（16)通過螺紋連接與外框（20)連接；電 機(jī)（15)伸出轉(zhuǎn)軸與絲杠（17)連接，絲杠（17)旋進(jìn)絲母（18)中；平凹透鏡（23)壓緊于平 凹鏡座（19)內(nèi)，平凹鏡座（19)的后基準(zhǔn)面與外框（20)的后基準(zhǔn)面保持一致；限位板（21) 通過螺紋連接與外框（20)聯(lián)接，在平凹鏡座（19)的兩側(cè)與限位板（21)之間分別加入調(diào)整 墊片（22);將絲母（18)連接到平凹鏡座（19)上；利用絲母（18)與平凹鏡座（19)的固定 連接，使絲杠（17)、絲母（18)推動(dòng)與平凹透鏡（23)連接在一起的鏡座產(chǎn)生位移，進(jìn)行調(diào)焦。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其 特征在于，所述的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其 特征在于，所述的基于紅外線照射的取暖裝置（s2)進(jìn)一步包括大功率紅外線發(fā)射燈，通過 自動(dòng)控制系統(tǒng)（s4)的驅(qū)動(dòng)程序，在不同室溫環(huán)境下發(fā)出不同光強(qiáng)度的紅外線，光強(qiáng)度的變 化由所述自動(dòng)控制系統(tǒng)（s4)調(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其 特征在于，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)（s4)包括總控制器、通訊總線、接口電路、顯示器、電子控制 單元、信號(hào)采集儀、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、分析系統(tǒng)；所述的總控制器、通訊總線、接口電路、 顯示器、電子控制單元、信號(hào)采集儀、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、分析系統(tǒng)通過接口電路與總控制 器連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其 特征在于，所述人體位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)追蹤系統(tǒng)（s5)進(jìn)一筆包括：微型攝像機(jī)、電子控制單元、 通訊總線、接口電路、DSP數(shù)字信號(hào)處理器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系統(tǒng)，其 特征在于，所述的室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（s6)進(jìn)一步包括溫度測(cè)量裝置，通過測(cè)量當(dāng)前室溫， 并將溫度模擬信號(hào)傳送到所述自動(dòng)控制系統(tǒng)（s4)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于紅外照射的智能化人體位置實(shí)時(shí)追蹤節(jié)能取暖系 統(tǒng)，其特征在于，所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器為KeyStone多核處理器C667x。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK104503472SQ201410629313
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】周斯加, 錢金貴 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)