CN105741492A - 一种检测系统报警及方法 - Google Patents

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兰陟
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Abstract

本发明公开了一种检测报警系统及方法,该系统包括门侧检测装置和室内检测装置；门侧检测装置包括微处理器、两个测距模块、蜂鸣器模块、Zigbee模块、OLED模块和第一无线通信模块；测距模块用于检测人员进出情况；蜂鸣器模块用于在紧急情况下报警；Zigbee模块用于实时发送当前检测空间状态；OLED模块用于显示计时时间；第一无线通信模块用于与室内检测装置进行数据通信；室内检测装置包括红外热感应模块、微处理器、微波感应模块和第二无线通信模块；微波感应模块和红外热感应模块结合以感应当前检测空间的情况，第二无线通信模块用于与门侧检测装置进行数据通信；本发明可应用于养老院、医院，实时监控待测空间，提高应对跌倒等紧急情况的应急处理能力。

Description

一种检测系统报警及方法
技术领域
本发明属于信息处理领域，更具体地，涉及一种检测报警系统及方法。
背景技术
目前我国人口老龄化现象、空巢现象严重，养老院集中养老已经成为普通家庭的普遍选择。在养老院监护方面，目前主要依靠人工监护，少量养老院配有电子监护产品，主要集中在视频监控方面；视频监控对集中安装在养老院过道，食堂，露天场地等公共场所，对于室内环境，为了照顾老年人生活起居个人隐私，不便安装摄像类的监控设备，监控范围出现真空。当老人在监控范围外意外跌倒发生昏迷、昏厥，因监控不到而得不到救助，或者救助不及时，将耽误病人病情。
针对这样的困境，室内报警装置技术不断发展，为养老院或医院的室内监控提供了大量选择，有按钮式的无线声光报警器，当出现意外情况时，按动按钮，报警器发出报警音，这类报警器使用有局限性，需要使用者具有清晰意识；还有基于无线射频模式的感应装置，即在使用者衣服上安装无线射频模块，感应人员在室内的状态位置；使用这类检测报警装置，在换洗衣服时需要频繁取下和安装感应模块，不太方便，且还涉及用户端以及无线模块的供电问题。如何设计出可靠性更强且成本低廉，更方便的室内报警系统成为了目前的研究热点。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种检测报警系统及方法，由此解决现有的检测报警装置使用不便、检测效果不佳的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种检测报警系统，包括门侧检测装置和室内检测装置，门侧检测装置具有用于与外部通信的网络接口；室内检测装置与门侧检测装置通过无线方式连接；
其中，室内检测装置用于实时检测待测空间内情况，获取检测对象在待测空间内的活动信息；并将该活动信息通过无线通信的方式发送到门侧检测装置；
门侧检测装置用于采集检测对象进入与离开待测空间的信号；并对采集到的信号进行模数转换处理，将获得的数字信号与预设的阈值比较，以确定检测对象是否进入或者离开待测空间；并用于根据室内检测装置反馈的上述活动信息以及预设的时间阈值，启动或解除预警，以及启动报警；
当检测到检测对象进入待测空间，且在待测空间的停留时间超过预设的预警时间阈值，门侧检测装置启动预警；在预警期间，当检测到检测对象的肢体动作，则解除预警；当检测对象在待测空间停留的时间超过预设的报警时间阈值，启动报警。
优选的，上述检测报警系统，其门侧检测装置包括第一微处理器、第一测距模块、第二测距模块、Zigbee模块和第一无线通信模块；
第一测距模块、第二测距模块、Zigbee模块和第一无线通信模块均与第一微处理器相连；
其中，第一测距模块用于在人员进入待测空间时采集测距信号；第二测距模块用于在人员离开待测空间时采集测距信号；第一微处理器用于根据接收到的测距信号获取人员进出待测空间的信息；Zigbee模块用于向控制中心发送待测空间的实时状态，包括待测空间有无人员，以及当前的报警状态(正常/预警/报警)；第一无线通信模块用于与室内检测装置进行数据通信；
使用时，两个测距模块水平分布，当被检测者进入待测空间，依次触发第一测距模块和第二测距模块；当被检测者走出待测空间，依次触发第二测距模块和第一测距模块；
第二测距模块和第一测距模块采集到的测距信号为模拟电压信号，第一微处理器将模拟电压信号进行模数转换，获得数字信号，并根据数字信号获取人员进出待测空间的信息。
优选的，上述检测报警系统，其门侧检测装置还包括蜂鸣器模块、OLED(OrganicLight-EmittingDiode，有机电激光显示)模块；其中，OLED模块用于显示计时时间，蜂鸣器模块用于根据计时状态信号进行提示报警。
优选的，上述检测报警系统，其门侧检测装置还包括用于提供工作电源的电源模块；电源模块与第一微处理器相连。
优选的，上述检测报警系统，其室内检测装置包括红外热感应模块、第二微处理器、微波感应模块和第二无线通信模块；
红外热感应模块、微波感应模块和无线通信模块均与第二微处理器相连；
其中，红外热感应模块用于采集人体热辐射信号；微波感应模块用于采集人体移动信号；第二微处理器用于对人体热辐射信号和人体移动信号进行信号封装，获取包含热辐射信号和移动信号的数字信号；第二无线通信模块用于将该数字信号发送到门侧检测装置。
通过红外热感应模块检测有无人员进入待测空间，通过微波感应模块检测人员在待测空间内有无活动信息；微波感应模块能判断红外热传感器检测的信号是不是来自人体，红外热传感器能判断运动的物体是否为人体；采用两种传感器结合检测，形成互补，提高判定准确度。
将本发明提供的上述检测报警系统应用于养老院或者医院的卫生间时，使用固定槽将其门侧检测装置安装在卫生间门框处；通过调整两个测距模块的角度来调整检测角度；将室内检测装置固定在进门处天花板上，具有较大的检测面积；
将该检测报警系统与Zigbee路由器相连，通过Zigbee路由器和Zigbee网络与控制中心通信；将卫生间状态信息实时传送到控制中心，实现对卫生间状态的实施监控。
为实现本发明目的，按照本发明的另一方面，基于上述检测报警系统，提供了一种检测报警方法，具体如下：
(1)判断检测对象是否进入待测空间，若是，启动检测报警系统，进入步骤(2)；若否，则等待；
(2)开始计时，当计时时间t>Tw时，进入步骤(3)；计时过程中，若检测对象离开待测空间，返回步骤(1)；其中，Tw为预警时间阈值；
(3)系统进入预警状态，并检测检测对象在预警期间是否离开，若是，则返回步骤(1)；若否，则进入步骤(4)；
(4)检测室内检测对象是否发生肢体动作，若是，则返回步骤(2)；若否，则进入步骤(5)；
(5)当计时时间t>TA，向控制中心发送报警信息，进入报警状态；在报警状态下，若检测到检测对象离开待测空间，则返回步骤(1)；其中，TA为报警时间阈值。
优选地，上述检测报警方法，当系统进入预警状态，若检测到待测空间人员移动身体的信号，则取消预警状态，进入步骤(1)。
优选地，上述检测报警方法，当系统进入预警状态，控制蜂鸣器使其周期性鸣叫；当系统进入报警状态，控制蜂鸣器使其长鸣。
优选地，上述检测报警方法，判断检测对象是否进入待测空间的方法为：以设定的时间间隔采集测距信号，根据测距信号与距离阈值判断检测对象是否进入待测空间；所述时间间隔为10ms，所述距离阈值范围为1m～1.5m。
优选的，上述检测报警方法，对第一测距模块和第二测距模块所采集到采用均值滤波算法进行处理，具体包括如下步骤：
(1)设置两个存储数组Value1[N]和Value2[N]；N为数组中元素的个数；
(2)将第一测距模块和第二测距模块采集到的模拟信号转换为两组数字信号；采用轮询的方法依次获取两组数字信号，分别填充到两个存储数组中；
其中，存储数组Value1[N]用于存储第一测距模块采集的数据；存储数组Value2[N]用于存储第二测距模块采集的数据；
(3)将Value1[N]中存储的数据全部相加后除以元素个数N，得到第一测距模块的均值采样值；将Value2[N]中存储的数据全部相加后除以元素个数N，获得第二测距模块的均值采样值。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的检测报警系统，将门侧检测装置和室内检测装置结合起来，便于室内人员在预警时段内取消预警状态；使用Zigbee网络传输状态信息至控制中心，便于监控人员对紧急情况做出应急反应；
(2)本发明提供的检测报警方法，使用红外测距模块结合均值滤波算法，能提高检测效果，降低误测风险；
(3)本发明提供的检测报警系统及方法，可采用单片机作为微处理器；采用红外测距模块作为测距模块；所采用的硬件包括OLED模块，蜂鸣器模块，无线模块等元器件，价格低廉，较为经济可应用于养老院、医院实时监控病房卫生间的情况，提高应对卫生间跌倒等紧急情况的及时处理能力，具有易于安装、可靠安全、价格低廉等特点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的检测报警系统的门侧检测装置的模块结构示意图；
图2为本发明实施例提供的检测报警系统的室内检测装置的模块结构示意图；
图3为本发明实施例提供的检测报警系统的门侧检测装置的电路连接示意图；
图4为本发明实施例提供的检测报警系统的室内检测装置的电路连接示意图；
图5为本发明实施例提供的检测报警系统的网络连接示意图；
图6为本发明实施例提供的检测报警系统的安装结构示意图；
图7为本发明实施例提供的检测报警方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供的检测报警系统包括门侧检测装置和室内检测装置。图1所示，是本发明实施例提供的检测报警系统的门侧检测装置的模块结构示意图；实施例中，微处理器采用单片机，测距模块采用红外测距模块；实施例的门侧检测装置包括第一单片机1，与第一单片机1连接的第一红外测距模块2和第二红外测距模块3；与第一单片机1连接的Zigbee模块4、蜂鸣器模块5、OLED模块6、无线模块7和第一电源模块8；
使用时，第一红外测距模块2和第二红外测距模块3水平布置于门框处，人员进出时触发两个红外传感器产生时差；蜂鸣器模块5用于在紧急情况下报警，Zigbee模块4用于将当前空间的实时状态发送至控制中心，OLED模块6用于显示计时时间，无线通信模块7用于接收室内装置发送的数据。
图2所示，为本发明实施例提供的检测报警系统的室内检测装置的模块结构示意图；实施例的室内检测装置包括：第二单片机10，与第二单片10连接的红外热感应模块9，微波感应模块11、无线模块12和第二电压模块13；微波感应模块11和红外热感应模块9组合，用于采集待测空间内人员活动信息，并将采集到的信息通过第二无线模块12发送到门侧检测装置。
在本发明实施例中，第一单片机1采用型号为STM8S207R8T6的单片机芯片，第一红外测距模块2和第二红外测距模块3采用夏普GP2Y0A02YK0F红外测距模块，第一电源模块8和第二电源模块13均采用ASM1117稳压芯片电路，Zigbee模块4采用CC2530芯片集成模块，蜂鸣器模块5采用有源蜂鸣器，无线模块7采用NRF24L01模块，第二单片机10采用STM8S207CBT6芯片，红外热感应模块9采用HW8002人体热感应模块，微波感应模块11采用HW-M10-2感应模块。
将实施例提供的这种检测报警系统应用于养老院或医院的卫生间检测报警时，将其安装在门侧及卫生间室内天花板，利用红外测距效应感应人员进出，经过单片机处理，通过蜂鸣器给室内人员警示，并通过Zigbee模块将警示信息发送至控制中心，对卫生间内待测对象实时监测，有助于及时应对卫生间内人员摔倒、昏迷等紧急情况。
图3所示，是本发明实施例提供的检测报警系统的门侧检测装置的电路连接示意图；第一红外测距模块2与第一单片机1的模拟输入口PF0连接，第二红外测距模块3与第一单片机1的模拟输入口PF7连接，蜂鸣器模块5与第一单片机1的数字输出口PF3连接，Zigbee模块4与第一单片机1的串口引脚PA5和PA4连接，无线模块7与第一单片机1的SPI引脚口PC7和PC6连接，OLED模块6和第一单片机1的数字输出口PB0～PB7连接，第一电源模块8为第一单片机1、蜂鸣器模块5、Zigbee模块4和无线模块7提供3.3V电压；第一电源模块8还可以为第一红外测距模块2、第二红外测距模块3以及OLED模块6提供5V电压。
当红外测距模块被人体遮挡，红外传感器输出模拟电压，并且输出电压的大小会随着红外测距模块与人员的距离的远近而改变，当第一单片机1检测到红外测距模块传来的模拟电压高于阈值K，则表明人员触发红外测距模块。
当人员先后触发第一红外测距模块2和第二红外测距模块3时，表明人员进入卫生间，开始计时；当人员先后触发第二红外测距模块3和第一红外测距模块2时，表明人员离开卫生间。
图4为本发明实施例提供的检测报警系统的室内检测装置的电路连接示意图；其红外热感应模块9与第二单片机10的PB4引脚连接，无线模块12与第二单片机10的SPI引脚口PC7和PC6连接，微波感应模块11与第二单片机10的PB0连接；第二电源模块14为第二单片机10提供3.3V电压，为微波感应模块11和红外热感应模块9提供5V电压。
当红外热感应模块9检测到人体热红外信号，输出5V高电平；当微波感应模块感应到人体活动，输出5V高电平；当第二单片机10同时采集到上述两个模块输出的高电平，表明卫生间内人员活动正常。
图5为本发明实施例提供的检测报警系统与控制中心进行数据交换的网络连接示意图；控制中心15通过Zigbee路由14与检测报警系统通信。
检测报警系统综合红外测距模块与红外热感应模块、微波感应模块采集到的数据，将卫生间状态：包括有无人员及报警状态实时发送到控制中心；控制中心根据采集到的数据实时监控卫生间状态，并且根据相应状态做出处理。
图6所示，为本发明实施例提供的检测报警系统的安装结构示意图；为了更进一步的说明本发明实施例提供的检测报警系统，现结合图6详细描述其安装结构如下：
该检测报警系统分为两部分安装，其门侧检测装置安装在门框上部，第一红外测距模块2和第二红外测距模块3检测方向沿着门框对角线，以增大检测范围，室内检测装置安装于室内门框上沿，以增大检测面积。
当门侧检测装置检测到人员进入卫生间时，室内检测装置开始工作。门侧检测装置与室内检测装置之间通过无线通信进行数据传输，以减少走线；并使用Zigbee网络与控制中心进行通信，从而实现远程监控，提高了系统控制的灵活性和使用价值。
本发明实施例提供的基于上述检测报警系统的一种进出门检测方法，具体包括下述步骤：
S11：微处理器判断第一测距模块和第二测距模块是否被触发，若均未触发，则系统处于待机状态；若第一测距模块被触发，第二测距模块没有被触发，进入步骤S12；
S12：微处理器判断第一测距模块和第二测距模块是否被触发，若第一测距模块和第二测距模块被触发，进入步骤S13，若第一测距模块和第二测距模块均未触发，返回S11；
S13：微处理器判断第一测距模块和第二测距模块有没有被触发，若第一测距模块未触发，第二测距模块触发，进入步骤S14；若第一测距模块和第二测距模块均触发，返回S12；
S14：微处理器判断第一测距模块和第二测距模块有没有被触发，若第一测距模块和第二测距模块未触发，则人员完全进入卫生间，完成检测；若第一测距模块未触发，第二测距模块触发，返回S13；
是否触发测距模块是由微处理器根据测距模块发出的信号来判断的；当测距模块无遮挡时，经过微处理器进行模数转换得到数字信号V1；当测距模块有遮挡时，经过微处理器进行模数转换得到数字信号v；
设定距离阈值Vx，当v>Vx，测距模块被触发；v<Vx时，测距模块不被触发；其中，距离阈值Vx大于V1；
实施例中，第一测距模块和第二测距模块检测的距离阈值范围是1m-1.5m，第一微处理器对第一测距模块和第二测距模块的模拟量信号采集的时间间隔是10ms。
图7所示，为本发明实施例提供的检测报警方法的流程示意图，具体如下：
(1)判断检测对象是否进入待测空间，若是，启动检测报警系统，进入步骤(2)；若否，则等待；
(2)开始计时，当计时时间t>Tw时，进入步骤(3)；计时过程中，若检测对象离开待测空间，返回步骤(1)；
其中，Tw为预警时间阈值，可根据检测对象的生活习惯确定；将实施例的检测报警系统及方法应用于卫生间时，可根据检测对象平时使用卫生间的平均时长来设定预警时间阈值；
(3)系统进入预警状态，并检测检测对象在预警期间是否离开，若是，则返回步骤(1)；若否，则进入步骤(4)；
(4)检测室内检测对象是否发生肢体动作，若是，则返回步骤(2)；若否，则进入步骤(5)；
(5)当计时时间t>TA，向控制中心发送报警信息，进入报警状态；在报警状态下，若检测到检测对象离开待测空间，则返回步骤(1)；其中，TA为报警时间阈值。
当进入预警状态后，控制蜂鸣器使其以设定频率鸣叫，提示室内人员系统开始预警，当室内红外热感应传感器和微波感应模块检测到室内人员活动时，计时重新开始，取消预警状态；否则，检测计时时间是否超过报警时间，是则进入步骤(3)；当人员离开卫生间后，返回步骤(1)。
当进入报警状态后，控制蜂鸣器使其长鸣，提示控制中心有紧急情况出现，当室内红外热感应传感器和微波感应模块检测到室内人员活动时，重新开始计时，取消报警状态；当人员离开卫生间后，返回步骤(1)。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种检测报警系统，其特征在于，包括室内检测装置和门侧检测装置；所述室内检测装置与门侧检测装置通过无线方式连接；
所述室内检测装置用于实时检测待测空间，获取检测对象在待测空间的活动信息；
所述门侧检测装置用于采集检测对象进入与离开待测空间的信息；并对所述信息进行模数转换处理，根据转换获得的数字信号确定检测对象是否进入或离开待测空间；并用于根据所述活动信息以及预设的预警时间阈值，启动或解除预警；
当检测对象进入待测空间，且在待测空间的停留时间超过预设的预警时间阈值，门侧检测装置启动预警；在预警期间，当检测对象发生肢体动作，则解除预警；当检测对象在待测空间停留的时间超过预设的报警时间阈值，启动报警。
2.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于，所述门侧检测装置包括第一测距模块(2)、第二测距模块(3)、第一微处理器(1)、Zigbee模块(3)和第一无线通信模块(7)；
所述第一测距模块(2)、第二测距模块(3)、Zigbee模块(3)和第一无线通信模块(7)均与第一微处理器(1)相连；
所述第一测距模块(2)用于在检测对象进入待测空间时采集测距信号；第二测距模块(3)用于在检测对象离开待测空间时采集测距信号；
所述第一微处理器(1)用于根据所述测距信号获取人员进出待测空间的信息；Zigbee模块(3)用于向控制中心发送待测空间的实时状态；第一无线通信模块(7)用于与所述室内检测装置进行通信。
3.如权利要求2所述的检测报警系统，其特征在于，所述门侧检测装置还包括OLED模块(6)和蜂鸣器模块(5)；所述OLED模块用于显示计时时间，所述蜂鸣器模块用于根据计时进行报警。
4.如权利要求3所述的检测报警系统，其特征在于，所述门侧检测装置还包括电源模块(8)，所述电源模块与第一微处理器相连。
5.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于，所述室内检测装置包括红外热感应模块(9)、第二微处理器(10)、微波感应模块(11)和第二无线通信模块(12)；
所述红外热感应模块(9)、微波感应模块(11)和第二无线通信模块(12)均与第二微处理器(10)相连；
所述红外热感应模块(9)用于采集人体热辐射信号；微波感应模块(11)用于采集人体移动信号；第二微处理器(10)用于对所述人体热辐射信号和人体移动信号进行信号封装，获取包含热辐射信号和移动信号的数字信号；第二无线通信模块(12)用于将所述数字信号发送到门侧检测装置。
6.一种基于权利要求1至5任一项所述的检测报警系统的检测报警方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)判断检测对象是否进入待测空间，若是，启动检测报警系统，进入步骤(2)；若否，则等待；
(2)开始计时，当计时时间t>Tw时，进入步骤(3)；计时过程中，若检测对象离开待测空间，返回步骤(1)；其中，Tw为预警时间阈值；
(3)系统进入预警状态；在预警状态下，检测检测对象是否离开，若是，则返回步骤(1)；若否，则进入步骤(4)；
(4)检测室内检测对象是否发生肢体动作，若是，则返回步骤(2)；若否，则进入步骤(5)；
(5)当计时时间t>TA，向控制中心发送报警信息，进入报警状态；在报警状态下，若检测到检测对象离开待测空间，则返回步骤(1)；其中，TA为报警时间阈值。
7.如权利要求6所述的检测报警方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，当系统进入预警状态，若检测到待测空间内人员移动身体的信号，则取消预警状态，进入步骤(1)。
8.如权利要求6或7所述的检测报警方法，其特征在于，进入预警状态时，控制蜂鸣器使其周期性鸣叫；进入报警状态时，控制蜂鸣器使其长鸣。
9.如权利要求6或7所述的检测报警方法，其特征在于，判断检测对象是否进入待测空间的方法为：以设定的时间间隔采集测距信号，根据测距信号与距离阈值判断检测对象是否进入待测空间；所述时间间隔为10ms，所述距离阈值范围为1m～1.5m。
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