项目背景

 

       学校是能源消耗大户，人均能耗远超全国人均生活用能，而教室不仅是学校实施教学、培养人才的最基本、最重要场所，也是学校的主要用能板块。因此，如何利用数字化、智能化最新前沿技术，实施教室用能精细化管理，成为响应“3060”碳排放国家战略目标，实现教育部“2030零碳校园项目”的重要途径。

 

 

       本案例主要针对带有视频头的公共场所（如教室、自习室、图书阅览室、报告厅等）的用能设备（如空调、照明、风扇、暖气等）进行智能控制，实现如下三个方面的目的：（1）降低能耗、减少碳排放；（2）教室用能管理更便捷，解放人力；（3）培养学生绿色低碳意识，形成崇尚绿色生活的社会氛围。另外，本案例同样适用于带有摄像头的博物馆、科技馆、展览馆等大型公共区域的用能管理。

 

场景建设

 

       如图所示，场景建设主要分为如下三个部分。

（1）教室用能态势感知与传输。通过在教室部署用能感知和控制设备，实时感知教室灯光、风扇、空调等设备的运行状态；然后利用前沿传输系统，将教室设备运行状态和教室使用情况，通过Wi-Fi或其他无线通信技术实时传输至服务器。

 

（2）基于机器视觉的人员检测。针对教室内的视频数据，设计人员检测算法，能够精确、实时感知教室人员的数量情况。

 

（3）教室用能智能化平台建设。主要包括平台前端和后端开发，前端开发主要实现人机友好交互，方便管理者及时了解各个教室的用能情况、远程实时控制教室用能设备等。后端开发主要包括数据库设计以及运维等。

 

       研发团队采用目前最为流行的深度模型（YOLO8）与传统的图像处理技术（减影法）相结合，解决了摄像头远景小目标检测困难问题。研发团队提出的算法能够准确、实时、稳定的感知教室人员情况，为教室用能管理更智能、更绿色、更低碳、更便捷提供了技术支撑。

 

项目基本情况

 

《互动式教室灯光智能控制系统及控制方法》（CN 105934051 B）为了解决高校教室灯光照明智能化控制程度低，造成照明资源浪费的问题。本发明开发了一种教室灯光智能控制系统，系统由红外传感器、光照度传感器、摄像头组成，通过获得的信息控制灯光，以实现智能灯控系统与学生的实时互动，减少开灯资源浪费的同时提高自习教室的利用率。

 

项目主要成员

 

       本项目的主要成员分别是：赵峰、宿子琦、闫龙、陈小波、李希亮、杨斌

       总负责人：赵峰

 

成品展示

 

本发明创造的优点：

       1.对公共场所电器分离控制系统：本发明仅仅通过综合利用物联网技术、计算机视觉技术，只需要所获取的公共场所视频内容，就可以实现了对共场所电器的全面控制，可以通过一个系统，对若干个电器同时发送不同的控制指令，包括远程监控、定时调度、物理开关集成等功能，为大型公共场所提供了更为智能和灵活的控制方法。而以往由于对视频识别不精准，或需要用到多个传感器的臃肿系统，而无法做到这一点。

       2.一种基于计算机视觉，来控制电器的方法，包括： 采用通过集成 Transformer 架构优化后的YOLO模型来精准的采集图像中的人员信息； 为进一步弥补YOLO检测的不稳定性，还提出了与减影法结合的方法。即通过利用平均帧做差所产生的矩阵来判断画面有无目标的技术，克服了远景小目标的监测不精准。 通过将以上集合到程序中，通过设计好的决策树，来对电器进行精准的控制。

       3.一种通过队列，避免模型处理图像所造成画面延时的方法，包括如下步骤：①创建一个队列，用于在“图像输入方法”和“图像处理方法”之间传递图像数据②创建两个进程，一个用于图像输入，另一个用于图像处理。 ③将流程S3中获取的视频流按帧输入进队列中，因为队列又先进先出的特点，只需要控制队列大小，如果队列中的图像帧数量超过1，就从队列中取出一个，以保持队列的大小。这样就保证队列中的图像帧为当前最新的画面。。

       4.网络稳定性优化：通过优化网络通信机制，本发明致力于解决现有技术在网络稳定性方面可能面临的问题，提高远程控制的可靠性和实时性。

       5.物理开关与远程控制的有效集成：本发明创新性地将传统的物理开关与现代的远程控制技术有效集成，确保用户可以灵活选择并在两种控制方式之间切换，从而提高用户体验和系统的可用性。