CN105118229B - 一种人群密度等级估测及报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明采用温湿度传感器对特定场所中的温湿度信息进行采集，将采集的两种信息进行归一化处理，以复数的形式融合，再通过模量的形式可以有效估测当前场所的人群密度情况。所需设备简单，抗干扰能力强，可靠性高，易于实现。本系统融入声音编码，可通过辨别声音来监测人群密度变化，解决了监测人员的视觉疲劳，提高监测效率，减少异常情况漏报率。本发明即可以独立使用，也可以与其它技术融合使用，形成综合报警系统。

Description

一种人群密度等级估测及报警方法

技术领域

本发明属于人群密度估计技术，具体涉及一种利用温湿度信息融合技术对人群密度等级估测的方法。

背景技术

随着经济的快速发展，城市人口逐渐增多，人群密集的大型活动也日益增多，当人群密度达到一定的界限时，很容易发生拥挤甚至踩踏等危险事件，同时在拥挤的场合人们很容易情绪化，带有潜在的安全隐患。在大型娱乐活动场所、公交车、地铁、轻轨、火车站、汽车站、商场、超市、旅游胜地、学校等公共场所中拥挤踩踏事件屡见不鲜。传统的人工监控比较费时费力且容易疏漏，因此利用科学技术手段自动的对人群密度进行监控与管理的需求就尤为迫切。

提高人群密度的监测效能，是解决因人群密集导致危险事件发生的根本。但是当前利用图像处理技术对人群密度进行估计的方法还存在一些不足，很容易受到光线和遮挡物等因素的影响，在实际应用中还存在很多局限性，多数都存在应用场合受制约或精度偏低的问题，不能及时有效地估计当前人群密度。由于无法对人群密度进行及时有效的监测，导致监管维护人员无法第一时间去防止和保护因人群密度大导致的危险事件的发生。因此，寻求一种更加行之有效的方法来估算人群密度，势在必行。

温湿度信息是自然界普遍存在的，与我们的日常生活也息息相关，通过温湿度信息来反映人群密度是一种有效的方法。研究显示，人体的体温和每次呼吸出的气体对当前空间中的温湿度有较大的影响，在特定空间中，不同数量人群的体温和呼出的气体会使当前的温湿度上升，从而可以通过温湿度上升的程度来反映当前的人群密度。利用温湿度和人体温度及呼吸这些特点，通过合理采集和分析处理温湿度数据，可以有效地对人群密度进行监测。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种通过温湿度感器对特定场所中温湿度信息采集和分析处理来估计当前场所人群密度的方法。利用人体的体温和每次呼吸出的气体对当前空间中的温湿度有较大的影响这一特点，通过温湿度传感器对特定场所温湿度信息进行采集，然后把采集的温湿度信息进行融合处理，并得出相应的结论，更加有效地估计当前场所人群密度。该方法即可以独立使用，也可以与其它技术融合使用。

本发明不限制将其应用于特定场所人群密度估计以外的信息采集处理及环境监测领域。

为达到上述目的，本发明采用以下方案：本方法主要通过两大部分实现，第一部分是通过温湿度传感器、51单片机、nRF905无线收发模块及PC机，对特定场所的温湿度数据进行采集、传输和接收；第二部分是对采集的温湿度数据信息进行分析处理，得到对人群密度估计的量级，实现对特定场所人群密度的有效监测。

硬件结构框图见图1。

数据分析处理方法：

1.差值处理：对采集的温湿度值都与初始值（即无人时的温湿度数值）做差，分别得到温度差和湿度差。

2.归一化处理：根据实际情况，设定温度差最大值和湿度差最大值，分别对得到的温度差和湿度差归一化。

3.复数构造：用归一化后的温度差作实部，湿度差作虚部，构造成复数形式。

4.取模量：对构造的复数取模量。

5.等级划分：依据所得的模量信息，对人群密度等级进行划分。

6.判断处理：根据当前所得模量值与上述模量值比较，得到人群密度的信息。

7.报警设置：根据实际情况，设置阈值，当所得模量值达到一定阈值，系统会闪灯及响声报警，达到不同阈值时，系统会发出不同的响声和不同的颜色的闪灯，更加有效的提醒监管人员对不同情况的区分，实现听觉及视觉双重报警提示。

本发明的用途与优越性

1、本发明采用温湿度传感器对特定场所中的温湿度信息进行采集，将采集的两种信息进行归一化处理，以复数的形式融合，再通过模量的形式可以有效估测当前场所的人群密度情况。

2、本方法所需设备简单，抗干扰能力强，可靠性高，易于实现。

3、本系统融入声音编码，可通过辨别声音来监测人群密度变化，解决了监测人员的视觉疲劳，提高监测效率，减少异常情况漏报率。

4、本方法即可以独立使用，也可以与其它技术融合使用，形成综合报警系统。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图；

图2是特定情况下的数据比对图。

具体实施方式

下面具体说明本发明的实施方案：

1、信息采集：通过温度、湿度两类传感器对监测区域环境信息进行采集。

2、信息传输：主要采用nRF905 无线收发模块实现无线信息远程传输，以51单片机（STC89C52）为控制芯片，将两类传感器采集的数据通过无线的形式传送到监控中心。

3、系统标定：在不同的应用场所，我们将先进行以下的数据标定，用An代表温度传感器采集的数据值，用Bn代表湿度传感器采集的数据值，在特定场所采集一组随人数增加的温湿度数据，人数等级为0人/平方米、0.5人/平方米、1人/平方米、2人/平方米、3人/平方米，每类传感器采集5次数据值，即为0人时温湿度数据值、0.5人/平方米时温湿度数据值、1人/平方米时温湿度数据值、2人/平方米时温湿度数据值、3人/平方米时温湿度数据值，用An、Bn分别为：An=[ A0 A1 A2 A3 A4]、Bn=[ B0 B1 B2 B3 B4],把两类数据分别与0人时的数据值进行差值处理，即为温度差值An1=[A1-A0,A2-A0,A3-A0,A4-A0], 湿度差值Bn1=[B1-B0,B2-B0,B3-B0,B4-B0],根据实际情况，设定最大温度差为a,最大湿度差为b，用a和b把得到的温度差An1和湿度差Bn1做归一化处理，得到An1*=[(A1-A0)/a, (A2-A0]/a, (A3-A0)/a, (A4-A0)/a], Bn1*=[（B1-B0)/b,(B2-B0）/b,(B3-B0)/b,(B4-B0)/b],用An1*和Bn1*构造复数z=complex(An1*,Bn1*),再取z的模量abs（z）=[x1,x2,x3,x4],我们把得到的x1,x2,x3,x4，作为估计人群密集度等级的量级，规定当x<x1时，为自由人流；当x1<x<x2时，为一般情况；当x2<x<x3时，为中等密集；当x3<x<x4时，为非常拥挤；当x>x4时，为堵塞，用四个模量把人群密度分为五个等级，情况如上。

4、使用方法：根据实际情况，我们应用上述方法进行数据标定，设定人群密度等级，再通过得出该场所当前温湿度信息处理后的模量与标定模量比对，我们就可以判断出当前人群密度的等级，根据得出的密度等级管理人员可以第一时间掌握现场具体情况并根据具体情况做出相应的应急处理办法。例如：在特定场所，规定特定人数，数据分析处理后，得到归一化后的温度差、湿度差及模量的比对关系图，如图2所示。

5.、模量比对及报警：把采集的数据融合处理后，得到的模量与标定的模量对比分析，例如：第一种情况，当模量x<x1时或x1<x<x2时，为正常人情况，不会产生危险，系统不发出声响，报警灯不亮；第二种情况，当模量x2<x<x3时或x3<x<x4时，为人群拥挤，容易发生危险，此时触发报警系统，发出嗡嗡的声音，报警灯发出闪烁的蓝色亮光，提醒监管人员及时查看和处理；第三种情况，当模量x>x4时,为人群拥堵，极易发生危险，此时触发报警系统，发出嘟嘟的声音，报警灯发出闪烁的红色亮光，提醒监管人员及时查看和处理。以上情况只为了说明问题，可以根据实际情况具体设定。

Claims (1)

1.一种人群密度等级估测及报警方法，其特征是：

（1）、信息采集：通过温度、湿度两类传感器对监测区域环境信息进行采集；

（2）、信息传输：主要采用nRF905 无线收发模块实现无线信息远程传输，以51单片机STC89C52为控制芯片，将两类传感器采集的数据通过无线的形式传送到监控中心；

（3）、系统标定：在不同的应用场所，将先进行以下的数据标定，用An代表温度传感器采集的数据值，用Bn代表湿度传感器采集的数据值，在不同的应用场所采集一组随人数增加的温湿度数据，人数等级为0人/平方米、0.5人/平方米、1人/平方米、2人/平方米、3人/平方米，每类传感器采集5次数据值，即为0人时温度数据值A0、0.5人/平方米时温度数据值A1、1人/平方米时温度数据值A2、2人/平方米时温度数据值A3、3人/平方米时温度数据值A4，为0人时湿度数据值B0、0.5人/平方米时湿度数据值B1、1人/平方米时湿度数据值B2、2人/平方米时湿度数据值B3、3人/平方米时湿度数据值B4， An、Bn分别为：An=[ A0 A1 A2 A3 A4]、Bn=[ B0 B1 B2 B3 B4],把两类数据分别与0人时的数据值进行差值处理，即为温度差值An1=[A1-A0,A2-A0,A3-A0,A4-A0], 湿度差值Bn1=[B1-B0,B2-B0,B3-B0,B4-B0],根据实际情况，设定最大温度差为a,最大湿度差为b，用a和b把得到的温度差An1和湿度差Bn1做归一化处理，得到An1*=[(A1-A0)/a, (A2-A0)/a, (A3-A0)/a, (A4-A0)/a], Bn1*=[（B1-B0)/b,(B2-B0）/b,(B3-B0)/b,(B4-B0)/b],用An1*和Bn1*构造复数z=complex(An1*,Bn1*),再取z的模量abs（z）=[x1,x2,x3,x4],将得到的x1,x2,x3,x4，作为估计人群密集度等级的量级，规定当x<x1时，为自由人流；当x1<x<x2时，为一般情况；当x2<x<x3时，为中等密集；当x3<x<x4时，为非常拥挤；当x>x4时，为堵塞，用四个模量把人群密度分为五个等级；

（4）、在不同的应用场所，规定人数等级，数据分析处理后，能够得到归一化后的温度差、湿度差及模量的比对关系图；

（5）、模量比对及报警：把采集的数据融合处理后，得到的模量与标定的模量对比分析，当模量x<x1时或x1<x<x2时，为正常情况，系统不发出声响，报警灯不亮；当模量x2<x<x3时或x3<x<x4时，为人群拥挤，容易发生危险，此时触发报警系统，发出嗡嗡的声音，报警灯发出闪烁的蓝色亮光，提醒监管人员及时查看和处理；当模量x>x4时,为人群拥堵，极易发生危险，此时触发报警系统，发出嘟嘟的声音，报警灯发出闪烁的红色亮光，提醒监管人员及时查看及做出相应的应急处理办法。