一种教室中央空调与照明的节能控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术属于节能控制技术领域，公开了一种中央空调与照明的节能控制系统及控制方法，所述控制方法包括：教师区域划分，采集图像，区域化分的教室采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后进行二值化图像处理；对于判定有人的区域，空调和照明会自动开启，若判定无人，则空调和照明会自动关闭；得到模糊控制规则，当采样得到的偏差作为模糊控制器的输入，得到相应的空置量，使用模糊控制算法实现教室温度的节能控制。控制系统包括：视频监控采集模块、温湿度采集模块、中控室上位机。经过实际项目运行测试，达到了预期的设计效果，对实现建筑的智能化控制具有一定的理论意义和实用价值。

An energy-saving control system and control method for the central air conditioning and lighting of the classroom

The invention belongs to the technical field of energy saving and energy-saving control, control system and control method of central air conditioning and lighting of the public, the control method includes: teachers division, image acquisition, classroom background image and the target image of the regional background subtraction after binarization image processing; to judge the people the area of air conditioning and lighting will automatically open, if the judge is unmanned, air conditioning and lighting will automatically shut down; fuzzy control rules, when the deviation sampling are used as the input of the fuzzy controller, get empty corresponding, the use of energy-saving control fuzzy control algorithm, temperature. The control system includes video monitoring and acquisition module, temperature and humidity acquisition module, middle control room upper computer. After the actual project running test, it has achieved the expected design effect, and has a certain theoretical and practical value to realize the intelligent control of the building.

【技术实现步骤摘要】
一种教室中央空调与照明的节能控制系统及控制方法
本专利技术属于节能控制
，尤其涉及一种中央空调与照明的节能控制系统及控制方法。
技术介绍
近年来随着高校规模的不断扩大，学生人数、教职员工人数急剧增多，各高校校园建筑面积都比过去有了大幅度的提高，特别是建筑能耗费用成倍增长，造成学生培养成本加大，学校资金紧张。高校现已成为重要的能源消耗大户，按照日本和中国的能源单位分类标准，基本上都处于一类能源管理单位(即年能耗折耗电1200万Kw.h以上)，使用能源费用支出过大，严重影响高校教学和科研。虽然高校已认识到建筑节能的重要性，开展了一系列建筑节能工作，节能效果不佳，大部分仍然是高能耗建筑。目前我国大部分高校都依赖人工进行教室中央空调和灯光的管理，常出现教室空无一人却灯火辉煌、空调全开的情况，只有两三个人却开几十盏灯打开所有中央空调，或者白天光线足够强却依然开灯，天气舒适依然开着空调。管理员因教室数量巨大而无法及时对所有的教室都实施有效的控制，造成了不必要的电能浪费和经济损失。综上所述，现有技术存在的问题是：目前高校建筑能耗高，能源浪费严重。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种中央空调与照明的节能控制系统及控制方法。本专利技术是这样实现的，一种中央空调与照明的节能控制方法，所述中央空调与照明的节能控制方法包括以下步骤：步骤一，教师区域划分，采集图像，区域化分的教室采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后进行二值化图像处理；对于判定有人的区域，空调和照明会自动开启，若判定无人，则空调和照明会自动关闭；步骤二，得到模糊控制规则，当采样得到的偏差作为模糊控制器的输入，得到相应的空置量，使用模糊控制算法实现教室温度的节能控制。进一步，采集一张教室内无人的图像作为背景图片，在教室有人的情况下采集一张图片作为目标图片；将两张图片进行处理；采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后的二值化图像处理；存在人物的区域为白色，判断教室内是否有人存在。进一步，所述区域划分教室的长为2a，宽为2b；教室图片的中点为O'点；得到在XOY坐标系中点A的坐标(g,f)，点O'的坐标为(a,b)；以X'O'Y'建立新的坐标系，通过坐标移动，得到点A在X'O'Y'坐标系中的坐标(g',f')，其中g'＝g-a,f'＝f-b，得到：进一步，所述经过区域化分的教室二值化图片中各个区域的像素点进行统计：A：区域中为1的像素点个数；B：区域中总的像素点个数；C：误差调整参数，取值(-1,1)；X：比例值，精确到小数点后2位。进一步，在各个区域中，判别是否有人的X取值：进一步，所述模糊控制规则：R1:ifE＝NBthenU＝PB；R2:ifE＝NMthenU＝PM；R3:ifE＝NSthenU＝PS；R4:ifE＝ZthenU＝Z；R5:ifE＝PSthenU＝NS；R6:ifE＝PMthenU＝NM；R7:ifE＝PBthenU＝NB；归纳为E×U的模糊关系R：进一步，所述得到系统模糊控制规则R后，当采样得到的偏差E作为模糊控制器的输入，就能得到相应的空置量U：E＝PS＝[000.20.510.50.2]；用Zadeh的表示方法：本专利技术的另一目的在于提供一种使用所述中央空调与照明的节能控制方法的中央空调与照明的节能控制系统，所述中央空调与照明的节能控制系统包括：视频监控采集模块，用于对教室进行图像的采集，得到教室内人员分布情况；温湿度采集模块，用于通过温湿度传感器进行教室内温度和湿度的采集；中控室上位机，通过有线或无线与视频监控采集模块和温湿度采集模块连接，用于根据视频监控采集模块和温湿度采集模块采集的数据进行预处理，并根据预先设置的阈值对教室内的空调、风机盘管设备和照明设备的启停。本专利技术的另一目的在于提供一种使用所述中央空调与照明的节能控制方法的高效教室。本专利技术的优点及积极效果为：为了克服传统教室人工控制照成的浪费问题，本专利技术采用视觉检测技术识别光线强弱，和人数多少，用温温湿度传感器加上独有的教室温湿度控制的控制算法，实现每个教室的空调和灯光实时监控。本专利技术杜绝了教室各区域在无人时不关空调和关灯的现象，实现了对教室中央空调和照明系统的科学自动化、智能管理，达到了较好的节能降耗效果。本专利技术选取了11月和3月(气候环境和课程安排情况都非常接近)的用电数据作为对比，来对系统的节能效果进行分析。一周内的用电情况如图7所示。一个月内的用电情况如图8所示；系统运行之后，可以节约14.14％的电能，达到了节能的要求。经过实际项目运行测试，达到了预期的设计效果，对实现建筑的智能化控制具有一定的理论意义和实用价值。附图说明图1是本专利技术实施例提供的中央空调与照明的节能控制系统结构示意图；图中：1、视频监控采集模块；2、温湿度采集模块；3、中控室上位机；4、教室。图2是本专利技术实施例提供的中央空调与照明的节能控制方法流程图；图3是本专利技术实施例提供的理论上区域划分示意图。图4是本专利技术实施例提供的区域坐标划分示意图。图5是本专利技术实施例提供的区域划分的二值化图像示意图。图6是本专利技术实施例提供的控制结构示意图。图7是本专利技术实施例提供的一周内用电情况示意图。图8是本专利技术实施例提供的一月内用电情况示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的高校教室中央空调与照明智能节能系统，有利于加快在高等院校建筑中全面推进建筑节能，是节约能源、保护环境、改善建筑功能、降低学校经费开支的重要措施，对建设“节能型”高校具有十分重要的意义。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的中央空调与照明的节能控制系统包括：视频监控采集模块1，用于对教室进行图像的采集，得到教室内人员分布情况；温湿度采集模块2，用于通过温湿度传感器进行教室内温度和湿度的采集；中控室上位机3，通过有线或无线与视频监控采集模块1和温湿度采集模块2连接，用于根据视频监控采集模块和温湿度采集模块采集的数据进行预处理，并根据预先设置的阈值对教室3内的空调、风机盘管设备和照明设备的启停。如图2所示，本专利技术实施例提供的中央空调与照明的节能控制方法包括以下步骤：S201：教师区域划分，采集图像，区域化分的教室采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后进行二值化图像处理；对于判定有人的区域，空调和照明会自动开启，若判定无人，则空调和照明会自动关闭；S202：得到模糊控制规则，当采样得到的偏差作为模糊控制器的输入，得到相应的空置量，使用模糊控制算法实现教室温度的节能控制。下面结合附图对本专利技术的应用原理作进一步的描述1、人物识别与定位，教室内人员采用图像技术对摄像机上传的图片进行处理，从而得到教室内人员的分布情况。1.1人物识别，对教室内的人物识别，采用了背景减除；根据背景模型与当前采集图像的对比，找到有差异的像素归为前景目标，没有差异的像素归类为背景，即是背景减除；摄像头采集一张教室内无人的图像作为背景图片，然后在教室有人的情况下采集一张图片作为目标图片；将两张图片进行处理；采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后的二值化图像处理；存在人物的区域为白色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中央空调与照明的节能控制方法，其特征在于，所述中央空调与照明的节能控制方法包括以下步骤：步骤一，教师区域划分，采集图像，区域化分的教室采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后进行二值化图像处理；对于判定有人的区域，空调和照明会自动开启，若判定无人，则空调和照明会自动关闭；步骤二，得到模糊控制规则，当采样得到的偏差作为模糊控制器的输入，得到相应的空置量，使用模糊控制算法实现教室温度的节能控制。

【技术特征摘要】
1.一种中央空调与照明的节能控制方法，其特征在于，所述中央空调与照明的节能控制方法包括以下步骤：步骤一，教师区域划分，采集图像，区域化分的教室采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后进行二值化图像处理；对于判定有人的区域，空调和照明会自动开启，若判定无人，则空调和照明会自动关闭；步骤二，得到模糊控制规则，当采样得到的偏差作为模糊控制器的输入，得到相应的空置量，使用模糊控制算法实现教室温度的节能控制。2.如权利要求1所述的中央空调与照明的节能控制方法，其特征在于，采集一张教室内无人的图像作为背景图片，在教室有人的情况下采集一张图片作为目标图片；将两张图片进行处理；采集的背景图片和目标图片得到背景相减之后的二值化图像处理；存在人物的区域为白色，判断教室内是否有人存在。3.如权利要求1所述的中央空调与照明的节能控制方法，其特征在于，所述区域划分教室的长为2a，宽为2b；教室图片的中点为O'点；得到在XOY坐标系中点A的坐标(g,f)，点O'的坐标为(a,b)；以X'O'Y'建立新的坐标系，通过坐标移动，得到点A在X'O'Y'坐标系中的坐标(g',f')，其中g'＝g-a,f'＝f-b，得到：4.如权利要求1所述的中央空调与照明的节能控制方法，其特征在于，所述经过区域化分的教室二值化图片中各个区域的像素点进行统计：A：区域中为1的像素点个数；B：区域中总的像素点个数；C：误差调整参数，取值(-1,1)；X：比例值，精确到小数点后2位。5.如权利要求1所述的中央空调与照明的节能控制方法，其特征在于，在各个区域中，判别是否有人的X取值：6.如权利要求1所述的中央空调与照明的节能控制方法，其特征在于，所述模糊控制规则：R1:ifE＝NBthenU＝PB；R2:ifE＝NMthenU＝PM；R3:ifE＝NSthenU＝PS；R4:ifE＝ZthenU＝Z；R5:ifE＝PSthenU＝NS；R6:ifE＝PMthenU＝NM；R7:ifE＝PBthenU＝NB；归纳为E×U的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李理，彭章君，刘柯岐，刘知贵，王冬梅，彭纳，杨帅，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51