[發明專利]智能化火表

在審

• 申請號: 201610299090.8
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105785120A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 無錫智谷銳拓技術服務有限公司
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06;G01N15/06;G06T7/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

本發明是申請號為2016101847137、申請號為2016年3月28日、 發明名稱為“智能化火表”的專利的分案申請。

技術領域

本發明涉及火表領域，尤其涉及一種智能化火表。

背景技術

火表，通常設置在樓梯間，占據一定的公共設備面積，其主要功 能是測量交流電力線路的各種參數，主要是電能參數。

然而，樓梯間需要更多的電子設備去完成各種監控任務，例如， 需要對樓梯間的灰塵狀況進行檢查和分析，以在灰塵過多、需要清潔 時，及時通知樓梯間所在居民樓的物業管理中心，方便物業管理中心 安排清潔人員前往該樓梯間進行打掃。

現有技術中，樓梯間并不存在這樣的電子設備，樓梯間的灰塵的 清理仍需要清潔人員定期定點前來處理，這樣的處理方式耗費大量的 人力和物力，同時對灰塵的處理不夠及時，清理效率低下。

更關鍵的是，現有技術中也沒有給類似電子設備提供合理的設備 安置空間，如果為每一個電子設備安排獨立的設備空間，則樓梯間有 限的公共空間根本容納不了所有電子設備，因此，需要對樓梯間的公 共空間進行合理的設計。

因此，需要一種能夠集成新的電子監控設備的火表，位于樓梯間， 在優化本身對交流電力參數檢測技術的同時，兼容樓梯間灰塵監控的 電子設備，從而達到減少電子設備占據空間的目的。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種智能化火表，改造現有技 術中各個樓梯間火表，對其結構進行改良，提高其對交流電力參數檢 測的精度，另外，設計一套新的集成激光檢測和圖像檢測的灰塵檢測 設備，并將灰塵檢測設備集成在樓梯間火表上，從而提高火表的智能 化水準。

根據本發明的一方面，提供了一種智能化火表，所述火表包括電 能檢測設備、樓梯間灰塵狀態檢測設備和主控設備，電能檢測設備用 于檢測并輸出三相電力線路輸出的電能，樓梯間灰塵狀態檢測設備用 于檢測樓梯間的灰塵狀態，主控設備分別與電能檢測設備和樓梯間灰 塵狀態檢測設備連接。

更具體地，在所述智能化火表中，包括：灰塵濃度檢測設備，包 括激光發射器、光敏元件、信號放大器、內置RAM和AT89C51單 片機，激光發射器用于向空氣中發射探測激光，光敏元件用于接收探 測激光被塵埃粒子散射后的散射激光，并將散射激光轉換為對應的脈 沖信號，信號放大器與光敏元件連接，用于將脈沖信號進行放大，內 置RAM用于預先存儲基準激光粒子信號的相關信息，AT89C51單片 機分別與信號放大器和內置RAM連接，對放大后的脈沖信號進行數 字信號處理，將處理結果與基準激光粒子信號的相關信息進行比較， 以判斷并輸出空氣中的灰塵濃度；CMOS視覺傳感器，設置在火表的 外框上，面向電梯間進行拍攝以獲得高清樓梯間圖像；復雜度檢測設 備，與CMOS視覺傳感器連接，用于接收高清樓梯間圖像，并基于 高清樓梯間圖像計算并輸出圖像復雜度；灰度轉化設備，與CMOS 視覺傳感器連接，用于接收高清樓梯間圖像，針對高清樓梯間圖像中 的每一個像素點，提取其R、G、B三顏色通道分量，對R、G、B三 顏色通道分量賦予不同的權重值以進行加權平均，以獲得對應的灰度 值，所有像素點的灰度值組成灰度化圖像，其中R、G、B三顏色通 道分量的權重值分別為0.3、0.59和0.11；圖像濾波設備，分別與復 雜度檢測設備和灰度轉化設備連接，用于基于圖像復雜度確定選擇的 濾波策略，當圖像復雜度在預設復雜度范圍下限以下時，選擇高斯濾 波策略對灰度化圖像進行濾波，當圖像復雜度在預設復雜度范圍上限 以上時，選擇均值濾波策略對灰度化圖像進行濾波，當圖像復雜度在 預設復雜度范圍以內時，選擇中值濾波策略對灰度化圖像進行濾波； 全局二值化設備，分別與復雜度檢測設備和圖像濾波設備連接，用于 基于圖像復雜度確定全局二值化閾值的確定策略，在確定全局二值化 閾值之后，使用全局二值化閾值將灰度化圖像進行二值化處理，使得 處理后的二值化圖像的像素值只有0或255這二種選擇，其中基于圖 像復雜度確定全局二值化閾值的確定策略具體包括：當圖像復雜度在 預設復雜度范圍下限以下時，采用雙峰法確定全局二值化閾值，當圖 像復雜度在預設復雜度范圍上限以上時，采用最大類間方差法確定全 局二值化閾值，當圖像復雜度在預設復雜度范圍以內時，采用平均值 法確定全局二值化閾值；圖像校正設備，與全局二值化設備連接以接 收二值化圖像，用于對二值化圖像依次進行旋轉校正處理、冗余裁剪 處理和圖像歸一化處理，以獲得校正圖像；圖像分割設備，分別與圖 像校正設備和灰度轉化設備連接，用于基于預設樓宇地面輪廓檢測校 正圖像中樓宇地面的位置，并基于樓宇地面的位置從灰度化圖像處分 割出對應的灰度化地面圖像；清潔度檢測設備，與圖像分割設備連接， 用于基于灰度化地面圖像的全部像素點的灰度值計算灰度化地面圖 像的灰度平均值，并將灰度平均值與預設灰度值進行比較，當灰度平 均值小于等于預設灰度值，發出需要清潔信號，當灰度平均值小于預 設灰度值，發出不需要清潔信號；電流傳感器，與三相電力線路連接， 用于對三相電力線路中的電流信號進行大小轉換，輸出相對于三相電 力線路中的電流信號較小的微電流信號；電壓傳感器，與三相電力線 路連接，用于對三相電力線路中的電壓信號進行大小轉換，輸出相對 于三相電力線路中的電壓信號較小的微電壓信號；抗混疊濾波電路， 分別與電流傳感器和電壓傳感器連接，用于對接收到的微電流信號和 微電壓信號進行抗混疊濾波處理，以輸出處理后的微電流信號和微電 壓信號；三相電能計量設備，與抗混疊濾波電路連接，基于處理后的 微電流信號和微電壓信號確定三相電力線路中各相以及合相的有功 功率、無功功率和視在功率；整流設備，與三相電力線路連接，用于 將三相電力線路的交流電整流為直流電；穩壓設備，與整流設備連接， 用于對直流電進行穩壓處理；變壓設備，與穩壓設備連接，用于對穩 壓后的直流電進行變壓處理以獲得各個電子設備所需要的工作電壓， 各個電子設備所需要的工作電壓包括36V、12V、5V和3.3V；日歷 時鐘設備，包括日歷時鐘芯片和鋰電池，日歷時鐘芯片用于提供實時 時鐘數據，還通過同步串行接口I2C與凌陽SPCE061A芯片連接，鋰 電池與日歷時鐘芯片連接，用于在斷電情況下為日歷時鐘芯片提供備 用電力支持；液晶顯示設備，包括筆段式液晶顯示驅動器和液晶顯示 屏，筆段式液晶顯示驅動器通過同步串行接口I2C與凌陽SPCE061A 芯片連接，用于控制液晶顯示屏上的顯示內容；FLASH存儲設備， 采用AT45DB081芯片，通過串行外設接口SPI與凌陽SPCE061A芯 片進行雙向數據交換；集成通信設備，與凌陽SPCE061A芯片連接， 包括紅外發射器、紅外接收器、光耦器件、RS485驅動器和RS485 通信接口，紅外發射器采用38kHz的調制光，通信速率為1200bps， 紅外接收器采用集電極開路方式輸出從接收到的紅外光中解調出來 的數字信號，RS485驅動器與RS485通信接口連接，光耦器件用于 將紅外發射器和紅外接收器隔離于RS485驅動器和RS485通信接口； 凌陽SPCE061A芯片，分別與變壓設備、日歷時鐘設備、液晶顯示設 備、FLASH存儲設備、集成通信設備和三相電能計量設備連接，用 于實現對變壓設備、日歷時鐘設備、液晶顯示設備、FLASH存儲設 備、集成通信設備和三相電能計量設備的控制；凌陽SPCE061A芯片 還分別與灰塵濃度檢測設備和清潔度檢測設備連接，當接收到的灰塵 濃度大于等于預設濃度閾值且接收到需要清潔信號時，發出灰塵過多 信號，當接收到的灰塵濃度小于預設濃度閾值或接收到不需要清潔信 號時，發出灰塵正常信號；頻分雙工通信接口，與凌陽SPCE061A芯 片連接，用于將灰塵過多信號發送到遠端的物業管理中心，以觸發物 業管理中心派遣清潔人員前往對應的樓梯間進行清掃工作。