CN107272078B - 一种准确感知室内人员存在状态的方法 - Google Patents

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Abstract

一种准确感知室内人员存在状态的方法，构建和启动感知系统及远程端的感知控制管理系统，感知系统由红外传感器探头、单片机和云台电机装置组成，红外传感器探头由云台电机驱动且固定于密闭空间内一侧的上部中间；其中所述单片机用于处理红外传感器探头的接收信号、控制电机与提供WebService服务；所述感知系统内置信号处理系统，其中所述红外传感器探头实时获取红外波信号，所述信号处理系统用于处理红外波信号，形成红外热源反馈值；启动远程端的感知控制管理系统，用于管理和控制密闭空间内的感知系统运转情况；启动远程端的感知监控系统，用于实时监测由感知系统上报的红外波信号数据。

Description

一种准确感知室内人员存在状态的方法
技术领域
本发明属于物联网通用技术，涉及到红外感知领域，具体为一种准确感知室内人员存在状态的方法。
背景技术
通过对人体热红外传感器的利用，以检测范围内的热红外信号的方式，能够实现感知到范围内是否有人存在，；由于人体会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是依靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，就能产生高低电平触发继电器动作，可用作延时开灯或关灯。
然而，这种传感器并不能有效监测室内人员长时间动作较小时的状态，当室内人员静坐或开会讲话时，传感器反馈的电平范围变化较小，因此不能准确感知人体存在状态。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种准确感知室内人员存在状态的方法，本发明的目的是利用红外感知技术，以低成本的方式改变感知系统的侦测行为，通过配置循环旋转的监测角度，主动地对密闭环境内人体发出的红外波进行探测和收集，实现对密闭空间空置状态的实时感知，解决人员长时间坐卧不动的场景下的人员存在感知问题；进一步能根据空置状态与否，控制密闭空间内硬件设备的开启和关闭，有利于提高监测准确性和监测效率。
本发明的技术方案是：一种准确感知室内人员存在状态的方法，其步骤包括：
构建和启动感知系统及远程端的感知控制管理系统，感知系统由红外传感器探头、单片机(比如Arduino主机)和云台电机装置组成，红外传感器探头由云台电机驱动且固定于密闭空间内一侧的上部中间；其中所述单片机用于处理红外传感器探头的接收信号、控制电机与提供WebService服务；所述感知系统内置信号处理系统，其中所述红外传感器探头实时获取红外波信号，所述信号处理系统用于处理红外波信号，形成红外热源反馈值；
与此同时，启动远程端的感知控制管理系统，用于管理和控制密闭空间内的感知系统运转情况；启动远程端的感知监控系统，用于实时监测由感知系统上报的红外波信号数据；启动远程端的操作发布系统，用于根据感知监控系统的判定结果，向远程端会议室内的智能家居发送“关闭/开启”的指令；
步骤1：所述感知控制管理系统、感知监控系统及操作发布系统均配置在智能终端，包括PC机、iPhone手机、Android手机、智能笔记本；
进一步地，云台电机装置由远程端的感知控制管理系统控制旋转角度、旋转速度和往返周期；
进一步地，红外传感器探头在云台电机的带动下，按照设定的旋转角度、旋转速度和往返周期，以动态的方式，实时感知密闭空间内的物件的红外波，包括长时间位置不发生变动的目标；
步骤2：红外传感器探头在循环往返运动过程中持续收集红外波信号，再通过信号处理系统处理输出红外热源反馈值(0-255)；并通过单片机提供的WebService服务，将红外热源反馈值发送至感知监控系统做判断；
所述信号处理系统用于处理红外传感器探头得到的空间红外分布谱，与上一个时间的空间红外分布谱进行比较，如差值大于阈值则认为有人；设定状态值为“1”；
步骤3：感知监控系统接收到根据预设的判定阈值做如下判断：若红外热源反馈值大于阈值，设定状态值为“1”，即说明密闭空间内有人；若红外热源反馈值小于阈值，设定状态值为“0”，即说明密闭空间没人；
步骤4：感知监控系统将状态值反馈至操作执行系统，并根据状态值做如下判断：如果状态值为“0”，操作执行系统变更密闭空间的状态为空闲，并向密闭空间内的所有智能设备发送“关闭”指令。
本发明与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)持续实时感知：本发明通过向云台装置发送旋转周期和旋转速度的指令，控制云台装置上红外探头在密闭空间内的扫描时间，实现能够在指定时间段内，对密闭空间内人员存在状态持续且实施感知和监控，有效提高感知效率；
(2)感知范围扩大：本发明通过基于低成本的单片机将感知系统与远程管理端连接，并利用远程端的指令控制云台装置的摆动，进而带动红外探头的摆动，实现红外探头的监测和感知范围扩展至整个密闭空间内范围，解决红外探头定点监测的困境；此外，在阈值判断上准确度更高，可以删选有益的信号，排除小动物和可能电器热源；
(3)本发明通过持续收集密闭空间内的红外波信号，经对信号处理后实时上报至远程监控端判定，并根据人员存在状态的判定结果，进而控制密闭空间的使用状态和空间内智能家居产品的及时关闭，有利于一方面提高空间用效率，另一方面减少能源的浪费。
附图说明
图1为本发明实施例中感知系统装置的组成结构示意图；
图2为本发明实施例中准确感知室内人员状态存在的系统结构实现示意图；
图3为本发明实施例中感知系统在某一会议室内监测范围示意图；
图4为本发明实施例中一种准确感知室内人员存在状态的方法。
具体实施例
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明实施例应用于某一会议室内；图1为本发明实施例中准确感知室内人员状态存在的系统结构实现示意图；在会议室端配置感知系统装置，参阅图2所示为本发明实施例中感知系统装置的组成结构示意图，由红外传感探头(人体红外探头)、Arduino主机和云台电机装置(云台旋转杆)组成定于会议室内的上部；感知系统内置红外感知系统和信号处理系统，其中所述红外感知系统用于实时获取红外波信号，所述信号处理系统用于处理红外波信号，形成红外热源反馈值；
在远程端，所述感知控制管理系统用于管理和控制密闭空间内的感知系统运转情况，所述远程端的感知监控系统，用于实时监测由感知系统上报的红外波信号数据；启动操作发布系统，用于根据感知监控系统的判定结果，向远程端会议室内的智能家居发送“关闭/开启”的指令；所述感知控制管理系统、感知监控系统及操作发布系统均配置在智能终端，包括PC机、iPhone手机、Android手机、智能笔记本；
图3为本发明实施例中一种准确感知室内人员存在状态的方法，具体步骤有：
步骤301：构建和启动感知系统装置，由红外传感器探头、单片机(比如Arduino主机)和云台电机装置组成，固定于密闭空间内一侧的上部中间；其中所述单片机用于处理信号、控制电机与提供WebService服务；
与此同时，启动远程端的感知控制管理系统、远程端的感知监控系统及操作发布系统；
步骤302：通过远程端的感知控制管理系统，向会议室内的感知系统装置发送红外探头摆动的指令，包括旋转角度、旋转速度和往返周期；
步骤303：感知系统内的单片机根据步骤2中的指令内容，通过操控云台电机旋转，进而使红外传感器探头在云台电机的带动下，按照设定的旋转角度、旋转速度和往返周期，以动态的方式，实时感知会议室所有范围内长时间位置不发生变动的目标，图4为本发明实施例中感知系统在某一会议室内监测范围示意图，
步骤304：红外传感器探头在循环往返运动过程中持续收集红外波信号，所述信号处理系统用于处理红外传感器探头得到的空间红外分布谱，与上一个时间的空间红外分布谱进行比较，如差值大于阈值则认为有人，设定状态值为“1”；
具体而言，与上一个时间的空间红外分布谱进行比较，如差值大于阈值的方法有多种，可以是积分法——累积某一时间积累的信号值，或信号值当达到某个最高峰值时的峰值法；还可以采用简单的区间积分法——将整个扫描空间(云台转动的角度为120度)按角度分成10-120个区间，每1-12度分成一个区间，然后每个区间积分出一个信号，此信号与上一个时间的同区间的信号进行比较，当大于设定的阈值时，则表示有人，每1度分成一个区间，则起码要3个区间同时超过阈值才判断有人。
再通过信号处理系统输出红外热源反馈值(0-255)；并通过单片机提供的WebService服务，将红外热源反馈值发送至感知监控系统做判断；
步骤305：感知监控系统接收到根据预设的判定阈值做如下判断：若红外热源反馈值大于阈值，设定状态值为“1”，即说明密闭空间内有人；若红外热源反馈值小于阈值，设定状态值为“0”，即说明密闭空间没人；
步骤306：感知监控系统将状态值反馈至操作发布系统，并根据状态值做如下判断：如果状态值为“0”，操作发布系统变更会议室的状态为空闲，并向密闭空间内的所有智能设备发送“关闭”指令。

Claims (1)

1.一种准确感知室内人员存在状态的方法，其特征是：
构建和启动感知系统及远程端的感知控制管理系统，感知系统由红外传感器探头、单片机和云台电机装置组成，红外传感器探头由云台电机驱动且固定于密闭空间内一侧的上部中间；其中所述单片机用于处理红外传感器探头的接收信号、控制电机与提供WebService服务；所述感知系统内置信号处理系统，其中所述红外传感器探头实时获取红外波信号，所述信号处理系统用于处理红外波信号，形成红外热源反馈值；
与此同时，启动远程端的感知控制管理系统，用于管理和控制密闭空间内的感知系统运转情况；启动远程端的感知监控系统，用于实时监测由感知系统上报的红外波信号数据；启动远程端的操作发布系统，用于根据感知监控系统的判定结果，向远程端会议室内的智能家居发送“关闭/开启”的指令；
步骤1：云台电机装置由远程端的感知控制管理系统控制旋转角度、旋转速度和往返周期；
红外传感器探头在云台电机的带动下，按照设定的旋转角度、旋转速度和往返周期，以动态的方式，实时感知密闭空间内的物件的红外波，包括长时间位置不发生变动的目标；
步骤2：红外传感器探头在循环往返运动过程中持续收集红外波信号，再通过信号处理系统处理输出红外热源反馈值；并通过单片机提供的WebService服务，将红外热源反馈值发送至感知监控系统做判断；
所述信号处理系统用于处理红外传感器探头得到的空间红外分布谱，与上一个时间的空间红外分布谱进行比较，如差值大于阈值则认为有人；设定状态值为“1”；
步骤3：感知监控系统接收到根据预设的判定阈值做如下判断：若红外热源反馈值大于阈值，设定状态值为“1”，即说明密闭空间内有人；若红外热源反馈值小于阈值，设定状态值为“0”，即说明密闭空间没人；
步骤4：感知监控系统将状态值反馈至操作执行系统，并根据状态值做如下判断： 如果状态值为“0”，操作执行系统变更密闭空间的状态为空闲，并向密闭空间内的所有智能设备发送“关闭”指令；
累积某一时间积累的信号值，或信号值当达到某个最高峰值时的峰值法；
采用区间积分法——将整个扫描空间按角度分成10-120个区间，每1-12度分成一个区间，然后每个区间积分出一个信号，此信号与上一个时间的同区间的信号进行比较，当大于设定的阈值时，则表示有人；
或整个扫描空间按角度的每1度分成一个区间，则起码要3个区间同时超过阈值才判断有人；
所述感知控制管理系统及感知监控系统及操作发布系统均配置在智能终端，智能终端包括PC机、iPhone手机、Android手机、智能笔记本。
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