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基于视频识别的地面干燥系统


基于视频识别的地面干燥系统 【摘要】 为了解决雨天公共大厅及走廊的地面湿滑问题,本文提出一种基于 视频识别的地面干燥技术。该技术利用摄像头获取地面湿滑情况,利用 matlab 监控软件进行识别计算, 利用单片机控制干燥风扇的启停与转速,监控软件与单 片机之间通过串口连接。 文中介绍了技术原理与所开发的原型验证系统,系统运 行情况表明了该技术的可行性。 【关键词】视频识别;地面干燥; Matlab;单片机 1.引言 公共大厅及走廊平时人来熙攘川流不息,但下雨天由于鞋底沾带雨水,使得 地面湿滑难行,安全事故易发,老人与孩子更是令人担心。由于地面湿滑引发的 安全事故与法律纠纷也屡见报端。为了解决雨天室内地面湿滑问题,我们可以采 用地面防滑溶剂或者推杆式地面烘干器, 但是这两种方法都需要专人维护或者操 作,自动化程度不高。有鉴于此,本文提出一种基于视频识别的地面干燥系统设 计方案,该系统无需专人值守,可自动运行。本文围绕原型验证系统,介绍该技 术的各个细节。 2.系统总体方案 本系统利用摄像头监视地面,通过地面色差识别潮湿区域。潮湿面积与潮湿 下限设定进行比较后,确定是否需要鼓风干燥。干燥风扇采用开环比例控制,风 扇转速正比于当前潮湿面积与下限设定值之差。系统每 0.5 秒钟采集一次图像, 进行一次识别与控制计算,开启后可持续自动运行。系统由两部分组成:视频监 控软件和干燥风扇单片机控制系统。监控软件利用 Matlab 开发,负责摄像头的 驱动、潮湿面积识别、参数设定和实时信息显示,风扇控制系统是一个单片机系 统,利用串行口与监控软件通讯,负责风扇的调速控制与测速。监控软件与单片 机之间的通讯协议非常简单,每 0.5 秒互发一个字节的数据。监控软件下发数据 给定风扇转速,取值范围在 0~100 之间,表示占最高转速的百分比。0 表示停 止干燥,100 表示全速转动。单片机上传值表示测速值,单位为“转数/0.5 秒”。 3.干燥风扇单片机控制系统 3.1 硬件设计 图 1 风扇控制电路原理图 硬件主要解决风扇的驱动、调速与测速问题。原型验证系统采用 CPU 四线 风扇,四条线分别是驱动电源(黄色) 、驱动地(黑色) 、调速(蓝色)与测速(绿 色) 。调速线接受 PWM 波输入,波形占空比对应最高转速百分比,测速线输出 脉冲信号,风扇内部封装有霍尔传感器,每转一圈输出一个高电平脉冲,记录单 位时间内的脉冲数,即可获得风扇的转速[1]。硬件电路原理图如图 1 所示。风 扇利用 12V 稳压电源独立供电,通过继电器控制电源通断,从而控制风扇的启 停,继电器利用 P3.7 口控制。调速 PWM 波形由 P1.1 口输出,测速脉冲信号引 到 P3.3 外部中断 INT1 口,利用中断捕获脉冲信号。 3.2 单片机软件设计 单片机系统的任务主要有串行通讯、根据给定风扇转速启停风扇、生成调速 PWM 波和响应外部中断进行测速,程序架构采用基于中断的轮转结构[2]。主程 序在完成初始化工作之后进入无限循环, 先根据串口的最新数据启停继电器并确 定 PWM 调速信号占空比, 再判断 0.5 秒定时是否到达, 如果到达则发送测速值。 外部中断服务程序仅对测速脉冲进行计数, 定时器 0 中断服务程序用于生成调速 PWM 波高低电平,并实现 0.5 秒计时。 3.3 基于继电器与定时器的风扇调速 对风扇我们采用继电器控电,PWM 波调速和脉冲测速的控制方法。P1 作 为 PWM 波输出引脚,T0 用作 PWM 波波形生成定时器。对定时器的初始化采 用总线方式,TMOD=0x2


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