CN104484980A - 一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端及系统，涉及老年人智能健康辅助领域，可以不需老年人主动参与，且不涉及任何视频、图像、声音信息，有效地保护老年人个人隐私。所述室内安全监测终端包括：位于室内的若干监测节点和主控节点；所述监测节点，用于对该监测节点连接的2个区域的人员出入情况进行监测；所述主控节点，用于对每个监测节点进行轮流查询，获得人员在各区域的出入情况，并判断人员的出入情况是否违反安全监测规则，若违反则报警。

Description

一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端及系统

技术领域

本发明涉及老年人智能健康辅助领域，尤其涉及一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端及系统。

背景技术

21世纪人类进入老龄化时代，人口老龄化已经成为全球最为关注的社会问题，也已成为影响我国社会经济发展的重大战略性问题。随着老龄化趋势的不断加深，独居老年人数量也逐步攀升。人身安全状况监测是独居老年人群面临最亟待解决的两个问题。目前，独居老年人室内安全状况监测基本全部依靠人工看护，而人工看护存在成本高昂和不便于保护老年人隐私等方面的问题。

目前，针对独居老年人室内安全监测问题，应用比较广泛的技术主要包括基于视频的监测技术和基于可穿戴感知设备的监测技术。基于视频的监测技术不可避免地带来隐私泄漏等问题。基于可穿戴设备的监测技术一方面存在妨碍老年人正常活动的缺点，另一方面，该类设备一般需要老年人主动参与。上述两类技术的不足限制了其应用范围。

发明内容

本发明的实施例提供一种一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端及系统，可以不需老年人主动参与，且不涉及任何视频、图像、声音信息，有效地保护老年人个人隐私。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端，包括：位于室内的若干监测节点，主控节点；

所述监测节点，用于对所述监测节点连接的2个区域的人员出入情况进行监测，当有新的出入事件时，将所述出入事件存放在自身的上传队列里，所述出入事件包括人员出入情况；

所述主控节点，用于对每个监测节点进行轮流查询；

所述监测节点，还用于在接收到所述主控节点的查询时，将存放在自身的上传队列里的出入事件打成数据包发送给所述主控节点；其中，所述数据包的格式为<NodeID，I\O_Flag>；其中，NodeID为监测节点的身份标识，I\O_Flag为人员的进出标记；

所述主控节点，还用于接收所述监测节点发送的数据包，并在数据包中加入本地时间戳，将其扩展为：<NodeID，I\O_Flag，Timestamp>，并将扩展后的<NodeID，I\O_Flag，Timestamp>存入Node_Location表中；所述主控节点中预先存储有NodeID对应的监测节点连接的两个区域From和To以及标记两个区域的联通顺序的InNum；

所述主控节点，还用于查询获得所述NodeID对应的所述监测节点连接的2个区域From和To，并判断所述I\O_Flag与查询到的InNum是否一致，则一致则表示用户从From进入到To，反之则表示用户从To进入到From；所述主控节点内预存有每个区域对应的若干条安全监测规则，每条安全监测规则包含两个元素：起始时间start_time和持续时间duration；

所述主控节点，还用于查询所述所述人员进入到的区域对应的若干条安全监测规则，以start_time距离所述Timestamp最近的安全监测规则作为当前的安全监测规则，判断所述人员待在该区域的时间是否超过所述区域当前的安全监测规则的持续时间；若超过，则通过声音提示进行前期预警；若在前期预警结束前接收到任意一个监测节点的数据包，则解除预警；若在前期预警结束后仍未接收到任意一个监测节点的数据包，则通过以太网给指定IP地址发送报警信息。

所述监测节点包括：处理器，2对红外发射/接收对管，RS485通信收发器，供电电路；

每一对所述红外发射/接收对管的发射二极管、接收二极管正对齐；两个红外发射二极管持续发射红外线，当无人员遮挡时，对应的红外接收二极管正常接收红外信号输出高电平；当有人员遮挡时，对应的红外接收二极管接收不到红外信号输出低电平；两个红外接收二极管的信号输出引脚被连接到处理器的外部中断引脚，使处理器可以得知两束红外信号被遮挡的情况；

所述处理器，用于根据两束红外信号被遮挡的顺序判定出人员通过的方向，并生成一个出入事件，放入上传队列；

所述RS485通信收发器，用于通过RS485接口传输所述监测节点与所述主控节点之间的通信信息。

所述供电电路，用于为所述监测节点提供5V的电源。

一种系统，包括上述的基于红外对管传感器的室内安全监测终端，以及服务器端和查阅终端；

所述室内安全监测终端，用于将用户日常行为数据的收集及异常状况的检测的日志信息上报给服务器；以及将报警信息发送给所述服务器端；

所述服务器端，用于记录日志信息和接收报警信息，接收到报警信息后如果是上班时间，则在屏幕上显示报警信息；如果在非上班时间，则通过短信猫功能，将所述报警信息以短信方式发送给工作人手机；

所述服务器端，还用于负责用户注册，及充当Web服务器，像所述查阅终端提供日志数据和报警信息；

所述查阅终端，用于向所述服务器端进行用户注册，并在注册通过后通过网页的形式浏览注册用户的日志数据和报警信息。

上述技术方案提供的室内安全监测终端及系统，不需要老年人主动参与，完全以自然状态下老年人在室内的移动行为作为安全监测的判断依据。同时，该终端不涉及任何视频、图像、声音信息，有效地保护老年人个人隐私。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种监测节点的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端，如图1所示，所述室内安全监测终端包括：位于室内的若干监测节点1，主控节点2。所有监测节点采用统一供电方式，并通过数据总线与主控节点2相连。

主控节点采用轮训的方式查询每个监测节点，获取人员的进出门数据。每个监测节点与固定的某个室内区域(例如卧室、厨房、卫生间等)绑定。事先根据用户长期在室内的活动规律，构建安全监测规则文件，设定在每个区域内的若干监测规则(进入时间、大致停留时间等)。ARM主控节点上的逻辑处理程序，根据监测规则对老年人潜在的不安全行为进行预警或发送警报。每个家庭中的ARM主控节点通过Internet与社区中心的服务器链接。一旦检测到独居老年人可能发生危险状况且在规定时间内未取消预报警提示，则立刻将报警信息发送到社区中心的服务器上，及时寻求救助。

所述监测节点1，用于对其所在位置的人员出入情况进行监测，当有新的出入事件时，监测节点1将其存放在自身的上传队列里。

如图2所示，所述监测节点1包括：处理器11，2对红外发射/接收对管12，RS485通信收发器13，供电电路14。

其中，每一对红外发射/接收对管12的发射二极管121、接收二极管122正对齐；两个红外发射二极管121持续发射红外线，当无人员遮挡时，对应的红外接收二极管122可以正常接收红外信号输出高电平；当有人员遮挡时，对应的红外接收二极管122接收不到红外信号输出低电平。两个红外接收二极管122的信号输出引脚被连接到处理器11的外部中断引脚，使处理器11可以得知两束红外信号被遮挡的情况。在这里，所述处理器11可以是ATMega8。

红外对管包括一个红外线发射管与一个红外线接受管，采用850NM波长。对置发射管与接收端，在无遮挡情况下，接收管输出高电平；当因外物遮挡，接收端接收不到来自发射管的红外信号时输出低电平。根据该原理，可通过布置在室内若干门框上的红外对管实现监测独居老年人在室内各区域的移动和停留状况。单个红外对管仅能监测是否有人通过，但并不能判断通过方向，即不能判断是进门还是出门。为解决该问题，本发明在水平方向布置两个红外对管。通过两个红外对管输出低电平的先后顺序判断通过方向。两个水平布置的红外对管模块可形成一个监测节点。

所述处理器11根据两束红外信号被遮挡的顺序判定出人员通过的方向，并生成一个出入事件，放入上传队列。

所述RS485通信收发器13，用于通过RS485接口传输所述监测节点1与所述主控节点2之间的通信信息。

所述供电电路14，用于为所述监测节点1提供5V的电源。

在数据通讯过程中，当监测节点1收到来自主控节点2的数据包时，立即根据通信协议接收、校验、解析该数据包，并确认该数据包的接收者是否为本节点。如果确认成功，监测节点根据包的类型执行相应操作。本终端中包含两种数据包：Ping指令、事件查询指令。当监测监点收到来自主控节点的Ping指令后，直接发送一个Ping回复，告知主控节点本节点存在；当监测节点收到事件查询指令后，节点将上传队列中的出入事件打包回复给主控节点2，并清空所述上传队列。

为了实现独居老年人室内安全监测，终端在运行前需要人为地定义监测节点与室内具体区域的绑定关系。

本发明中采用XML表示上述绑定关系，监测节点与室内具体区域的绑定关系(Node_Location)可表示如下：

其中，Nodes表示所有监测节点，node表示某一个监测节点，NodeID为该节点身份标识，From和To分别表示该监测节点安装位置(如门框)连接的两个区域Locatioin_1和Location_2。InNum为1，则人员从Location_1进入到Locatioin_2该监测节点I\O_Flag标记为1，Locatioin_2进入到Location_1该监测节点I\O_Flag标记为0。

这些绑定关系在监测节点和主控节点中都预先设定存储好。

假设NodeID＝1为监测节点的身份标识，该监测节点监测区域Locatioin_1(客厅)与Location_2(卧室)之间的进出情况，I\O_Flag为0标识人员从卧室进入到客厅，I\O_Flag为1标识人员从客厅进入到卧室。这样数据格式<NodeID，I\O_Flag>就可以用来记录人员在客厅和卧室之间的进出情况。

所述主控节点2，用于对每个监测节点1进行轮流查询。

所述监测节点1，还用于在接收到所述主控节点2的查询时，将存放在自身的上传队列里的出入事件打成数据包发送给所述主控节点；其中，所述数据包的格式为<NodeID，I\O_Flag>；其中，NodeID为监测节点的身份标识，I\O_Flag为人员的进出标记(进出标记可按照每个监测节点的实际情况设置为1或者0)。

所述主控节点，还用于接收所述监测节点发送的数据包，并在数据包中加入本地时间戳，将其扩展为：<NodeID，I\O_Flag，Timestamp>。

主控节点2收到的来自于监测节点的数据包格式为<NodeID，I\O_Flag>。其中，NodeID为监测节点的身份标识，I\O_Flag为进出标记，为了方便后续逻辑判断，主控节点2在收到该数据包后为其加入本地时间戳，将其扩展为：<NodeID，I\O_Flag，Timestamp>。

为了实现独居老年人室内安全监测，终端在运行前不仅需要人为地定义监测节点与室内具体区域的绑定关系还需要定义安全监测规则，本发明中采用XML表示该安全监测规则。

一般地，相对于年轻人而言，老年人具有较为规律的作息习惯。因此我们可以通过定义一些符合特定老年人作息习惯的安全规则作为判断是否可能发生危险情况的依据，规则的描述形式如下所述：

其中Zones表示所有区域，zone表示某个特定的区域，Location表示该区域的名字(例如厨房、卧室、卫生间等)。routine表示用户在该区域的一条安全监测规则，每条规则包含两个元素：起始时间start_time和持续时间duration，一个区域可以有多条安全监测规则。

所述主控节点中预先存储有NodeID对应的监测节点连接的两个区域From和To；以及标记两个区域的联通顺序的InNum；若I\O_Flag与InNum一致则表明当前用户是从From区域进入到To区域，否则则表示用户是从To区域进入到From区域。I\O_Flag仅是用来区别两个不同的行为，需要和InNum(两个区域的联通顺序)对比之后才知道是从哪个区域到哪个区域，即人员进入到了哪个区域。

当主控节点收到来自监测节点的数据记录<NodeID，I\O_Flag>后，先为该记录打时间戳，形成<NodeID，I\O_Flag，Timestamp>，然后根据NodeID查询，获取该监测节点连接的两个物理位置From和To。若数据记录的I\O_Flag与查询到的InNum一致，则表示该数据记录表示用户从From进入到To，反之则表示用户从To进入到From。接着查询安全规则表中Location与To(假设现在用户进入到To区域)一致的zone，获取其所有安全规则(即区域To中所有routine)。最后以start_time距离Timestamp最近的routine作为当前的安全监测规则。若用户在区域To待的时间明显超过当前安全规则的持续时间duration，主控节点通过声音提示进行前期预警(持续30秒)。若在前期预警结束前接收到任意一个监测节点的数据记录(即有人经过某一个监测节点)则解除预警；否则，主控节点立即给指定IP地址(该IP对应于后台服务器，不在本发明的范围之内，此处不详述)发送报警信息(包括家庭住址、发生危险状况的时间、区域名称等)。

本发明实施例还提供了一个系统，该系统采用C/S、B/S并行的结构，如图3所示。由用户终端(即上述的室内安全监测终端)、查阅终端和服务器端组成。用户终端和服务器端构成C/S结构，其中，所述室内安全监测终端，用于将用户日常行为数据的收集及异常状况的检测的日志信息上报给服务器；以及将报警信息发送给所述服务器端；所述服务器端负责记录日志信息和接受异常事件报警，接收到报警信息后如果是上班时间，则在屏幕上显示报警信息。如果非上班时间，则通过短信猫功能，将报警信息以短信方式发送给工作人手机。查阅终端和服务器端构成B/S结构，其中服务器负责用户注册，及充当Web服务器的功能，提供日志数据和报警信息，查阅终端用于向所述服务器端进行用户注册，并在注册通过后通过网页的形式显示注册用户的日志数据和报警信息。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于红外对管传感器的室内安全监测终端，其特征在于，包括：位于室内的若干监测节点，主控节点；

所述监测节点，用于对所述监测节点连接的2个区域的人员出入情况进行监测，当有新的出入事件时，将所述出入事件存放在自身的上传队列里，所述出入事件包括人员出入情况；

所述主控节点，用于对每个监测节点进行轮流查询；

所述监测节点，还用于在接收到所述主控节点的查询时，将存放在自身的上传队列里的出入事件打成数据包发送给所述主控节点；其中，所述数据包的格式为<NodeID，I\O_Flag>；其中，NodeID为监测节点的身份标识，I\O_Flag为人员的进出标记；

所述主控节点，还用于接收所述监测节点发送的数据包，并在数据包中加入本地时间戳，将其扩展为：<NodeID，I\O_Flag，Timestamp>，并将扩展后的<NodeID，I\O_Flag，Timestamp>存入Node_Location表中；所述主控节点中预先存储有NodeID对应的监测节点连接的两个区域From和To；以及标记两个区域的联通顺序的InNum；

所述主控节点，还用于查询获得所述NodeID对应的所述监测节点连接的2个区域From和To，并判断所述I\O_Flag与查询到的InNum是否一致，则一致则表示用户从From进入到To，反之则表示用户从To进入到From；所述主控节点内预存有每个区域对应的若干条安全监测规则，每条安全监测规则包含两个元素：起始时间start_time和持续时间duration；

所述主控节点，还用于查询所述所述人员进入到的区域对应的若干条安全监测规则，以start_time距离所述Timestamp最近的安全监测规则作为当前的安全监测规则，判断所述人员待在该区域的时间是否超过所述区域当前的安全监测规则的持续时间；若超过，则通过声音提示进行前期预警；若在前期预警结束前接收到任意一个监测节点的数据包，则解除预警；若在前期预警结束后仍未接收到任意一个监测节点的数据包，则通过以太网给指定IP地址发送报警信息。

2.根据权利要求1所述的室内安全监测终端，其特征在于，所述监测节点包括：处理器，2对红外发射/接收对管，RS485通信收发器，供电电路；

每一对所述红外发射/接收对管的发射二极管、接收二极管正对齐；两个红外发射二极管持续发射红外线，当无人员遮挡时，对应的红外接收二极管正常接收红外信号输出高电平；当有人员遮挡时，对应的红外接收二极管接收不到红外信号输出低电平；两个红外接收二极管的信号输出引脚被连接到处理器的外部中断引脚，使处理器可以得知两束红外信号被遮挡的情况；

所述处理器，用于根据两束红外信号被遮挡的顺序判定出人员通过的方向，并生成一个出入事件，放入上传队列；

所述RS485通信收发器，用于通过RS485接口传输所述监测节点与所述主控节点之间的通信信息；

所述供电电路，用于为所述监测节点提供5V的电源。

3.一种系统，其特征在于，包括权利要求1或2所述的基于红外对管传感器的室内安全监测终端，以及服务器端和查阅终端；

所述室内安全监测终端，用于将用户日常行为数据的收集及异常状况的检测的日志信息上报给服务器；以及将报警信息发送给所述服务器端；

所述服务器端，用于记录日志信息和接收报警信息，接收到报警信息后如果是上班时间，则在屏幕上显示报警信息；如果在非上班时间，则通过短信猫功能，将所述报警信息以短信方式发送给工作人手机；

所述服务器端，还用于负责用户注册，及充当Web服务器，像所述查阅终端提供日志数据和报警信息；

所述查阅终端，用于向所述服务器端进行用户注册，并在注册通过后通过网页的形式显示注册用户的日志数据和报警信息。