基于图像识别的办公建筑电力节能系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

（1）研究背景：传统的电气设备用电节能控制（包括照明灯具开关控制和设备插座控制）主要依靠人工控制和定时控制达到节能目的，人工控制和定期巡查控制是一项需要耗费大量人力物力的工作，而且这样的控制方式简单粗暴，缺乏灵活性和对紧急情况下的应对措施，所以这样的控制方式对于目前办公建筑中大量用电设备来说已经不能满足大范围节电的需求。

以照明灯具开关控制为例，主要存在以下几个问题：① 手动、光控、钟控：易受季节、天气自然环境和人为因素影响，经常该亮时不亮，该灭时不灭，造成能源浪费；② 无法远程修改开关灯时间：不能根据实际情况（天气突变、重大事件、节日）修改开关时间，也无法进行led灯调光，无法实现灯光亮度的调节实现二次节能；③ 不具备照明状态检测：故障依据主要来源于巡视人员上报和周围使用者的投诉，对故障信息的反馈缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控建筑物系统的路灯运行状况；④人工巡检的繁杂：传统管理部门进行检查只会以少量的人力进行，只能以逐个配电柜为单元进行调整和维护检查，不仅费时费力，而且增加了人为误操作的可能性，一旦有误操作的行为出现，带来的损失是无法估量的。

设备插座控制也存在类似的问题而无法进行有效节能的控制，所以更有效率的控制手段和节能方案成为管理部门关注的重点。

2. 研究内容和预期目标

2.1主要研究内容（1）课题设计的底层通讯网络是通过wifi局域网络实现的，在wifi网络的便携性和普适性的基础之上，设计可以在wifi网络下运行的数据采集和信息传输模块，即时获取运行状态信息；（2）设计可以进行图像识别的人员数量检测和人员行为识别模块，对系统运行环境的周围信息进行实时检测，以达到对变化环境智能化和快速化的决策反应，这其中包含识别系统的功能规划设计、软硬件设计、程序编写和系统调试，从而形成良好的人机交互；（3）针对系统监测建筑物的用电数据，可以实现数据的智能化处理和数据上传，尽可能的使建筑物电力数据的数字化和可视化，方便决策者对建筑物总体电力需求的了解，做出节能控制的目的；（4）基于嵌入式单片机ESP32，设计满足要求的程序，实现系统设计所要求的功能；（5）基于以上功能，搭建一套基于图像识别的开关控制软硬件系统和监测电力可视化的平台，实现云端电力监测和电力控制，实现对能源的高效利用。

2.2预期目标（1） 完成基于wifi的数据采集和数据传输模块设计，获取当前系统数据并使各个硬件模块在wifi网络下顺利进行通信；（2） 设计基于图像识别的软硬件系统，能够进行人员数量检测和电力开关的控制；（3） 搭建云端平台，在平台基础上设计基于web的友好的人机交互界面，用于数据的记录和查询；（4）进行整体系统调试，实现软硬件的良好运行。

3. 研究的方法与步骤

3.1本课题采用的研究方法：（1）功能分块设计：根据系统的设计要求，将总体要求细化为若干功能块，逐步实现，最后进行功能融合；（2）已有功能优化：基于esp32嵌入式开发平台，利用已有例程，对程序功能进一步丰富和完善；（3）仿真和实际设计相结合：在设计中，可以基于软件平台进行设计的尽可能进行仿真的设计和验证，给系统设计带来便捷。

3.2本课题设计的主要步骤：（1）查询和上网搜索相关资料，了解办公建筑物智能化节能设计的研究意义；（2）根据功能要求进行系统总体的流程设计，理清楚各个部分之间的关系和作用，然后在总体的基础之上进行功能的详细划分和设计；（3）对细化的功能进行软硬件设计，先进行理论上的设计和验证，然后在理论设计基础之上对真实硬件进行测试，逐步实现功能要求；（4）各部分功能设计和测试完成之后，在依次进行功能整合，进行软硬件的整体调试，发现错误和问题后，即时进行修改；（5）最后，整理各阶段的设计和记录文档，准备撰写论文稿。

4. 参考文献

[1]卢坤．基于物联网的家居环境监控系统研究[d]．南京信息工程大学，2016．

[2]侯琛，赵千川，李海涛，张浩．物联网中的嵌入式终端．电子测量技术2014，37(101)：113-117．

[3]孙其博，刘杰，黎葬，范春晓，孙娟娟．物联网：概念、架构与关键技术研究综述．北京邮电大学学报，2010，33(03)：1-8．

5. 计划与进度安排

（1）2022.02.10 ～2022.03.05 查阅资料，翻译外文资料和撰写开题报告；（2）2022.03.06 ～2022.03.25 研究基于图像识别的开关控制原理；（3）2022.03.26 ～2022.04.20 设计基于ESP32 WIFI平台的图像识别模块和开关控制模块，并采用常用EDA软件绘制符合计算机辅助设计制图相关标准规范要求的原理图和PCB图；（4）2022.04.21 ～2022.05.02 查阅相关资料，根据所设计的摄像头无线开关控制功能，完成相应的硬件和软件设计；（5）2022.05.03 ～2022.05.31 根据所设计的软硬件，撰写毕业论文；（6）2022.06.01 ～2022.06.10 论文评审、毕业设计答辩准备、参加毕业设计答辩。