CN110400443A - 一种行为检测系统 - Google Patents

Abstract

一种行为检测系统，包括定位模块、电子地图、无线收发装置、摄像模块和控制模块，定位模块包括UWB标签和RFID模块，定位模块设置于可穿戴设备内，UWB标签用于实时发送位置信息和身份识别标记，RFID模块存储有身份识别标记；无线收发装置为基站，基站用于接收UWB标签发送的信息和发送控制命令至定位模块；电子地图包括母地图和至少一个子地图，子地图对应限定区域且与限定区域的摄像模块绑定；摄像模块为摄像模组，摄像模组与控制平台连接，将拍摄的影像资料传输至控制模块；控制模块包括控制平台和显示装置，控制平台与无线收发装置、摄像模块通信连接，显示装置用于显示身份识别标记并通过标亮显示身份信息和播放当前所处区域的影像资料。

Description

一种行为检测系统

技术领域

本发明涉及安防领域，更具体的是涉及一种行为检测系统。

背景技术

鉴于监狱服刑人员成分复杂，人员较多，时常出现欺凌情况并不能及时制止。国内目前监狱的监管系统一般采用电子门禁，摄像监控以及报警系统辅助狱警管理，存在安全隐患。而人类在情绪激动时会有明显的血压变化，基于现有这些室内定位技术：RFID定位技术，射频识别技术虽然定位精度高，但是抗干扰能力差，标识物不具备通信功能，不便于整合到其他系统，且在恶劣环境中，由于RFID不具备主动通信能力，所以在服刑人员越狱后不能再发送坐标，且在室内环境也有通讯空窗期；但上述这些室内定位技术并不适合单独用于监狱定位系统。上述定位系统，从定位手段上看，一般都是基于测距定位算法，如果用于无线传感器网络则对传感器节点需求和要求高，同时测量获得的相对距离准确性低。为了实现监狱人员智能化管理，实现此智能化的前提需要对监狱人员进行精准定位，有待设计一种新的定位系统，使定位精度要求达到厘米级以上，并且进一步降低定位设备的功耗。目前市面上并没有一款可以及时避免服刑人员处于欺凌情况的检测系统。

发明内容

为了解决上述技术问题的至少一方面，本发明提供了如下解决方案。

一种行为检测系统，包括定位模块、电子地图、无线收发装置、摄像模块和控制模块，所述定位模块包括UWB标签和RFID模块，所述定位模块设置于可穿戴设备内，所述UWB标签用于实时发送位置信息和身份识别标记，所述RFID模块存储有身份识别标记；

所述无线收发装置为基站，所述基站用于接收UWB标签发送的信息和发送控制命令至定位模块；

所述电子地图包括母地图和至少一个子地图，所述子地图对应限定区域且与所述限定区域的摄像模块绑定；

所述摄像模块为摄像模组，所述摄像模组与所述控制平台连接，将拍摄的影像资料传输至控制模块；

所述电子地图为某个特定区域且与该区域的摄像模块绑定，所述摄像模块将拍摄的影像资料传输至影像处理平台，所述影像处理平台接收并辨识该影像中的目标物图像以得到该影像中所具有的该目标物图像的数量及特殊标记；显示装置用于显示电子地图。

进一步地讲，所述UWB标签采用固定发射间隔。

进一步地讲，所述控制平台通过计算同一UWB信号至不同基站所需的时间，确定定位模块的具体位置。

进一步地讲，所述控制平台记录具体位置调动距离最近的摄像模块编号。

进一步地讲，所述定位模块将身份识别标记和位置信息打包以编码的形式通过UWB标签发送至基站。

进一步地讲，所述摄像模组的镜头采用广角镜头。

进一步地讲，所述可穿戴设备分为电子手环和移动通讯设备，所述电子手环包括壳体和束缚带，壳体内设置有第一单片机、第一UWB标签、第一RFID标签、第一蓄电池，所述第一蓄电池连接第一单片机、第一UWB标签；束缚带设置有防割线，防割线与第一单片机连接，防割线采用导线外包裹橡胶材质；

所述移动通讯设备内设置有第二单片机、第二UWB标签、第二RFID标签、第二蓄电池、OLED显示屏；所述第二蓄电池连接第二单片机、第二UWB标签、OLED显示屏。

进一步地讲，一种行为检测系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：监管人员通过输入装置划分各个区域，并将划分后的各个区域对应子地图，将每个区域内的所有人员划分为第一监控对象和第二监控对象，本发明将第一监控对象指代服刑人员，第二监控对象为狱警；监管人员设置第一监控对象的滞留时间；发生事件时调动距离事件最近的摄像模块进行拍摄记录；

S2:监管人员通过输入装置划定各个监控对象在某个时间段允许活动的区域，存储于本地服务器并上传云存储中心；

S3:在第一监控对象进入该区域前，在身体保持日常状态时将录入心率和血压范围数据上传至控制平台，留作比对；

S4：将第一监控对象的UWB标签实时上传心率和血压数据至控制平台，控制平台比对心率和血压数据是否超过之前录入的心率和血压范围数值；

S5:如果超过之前录入的心率和血压范围数值，存储数据至数据库内生成告警记录；

S6：将告警记录推送至平台供工作人员查看。

该发明的优点：通过将服刑人员的电子手环装配UWB标签和RFID模块，实现了进场和具体定位的功能，节约了电子手环的能量消耗；在服刑人员进入某个区域时，由出入口处的RFID识别装置来让RFID模块接收能量后应答，在长期停留至某个区域时由UWB标签与基站之间的传送信息来判定服刑人员的具体位置，主要是考虑到了某些大型集会场合如服刑人员放风期间和在房间内休息的情况，RFID模块的定位精度并不足以到10cm之内的精度要求，而UWB利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，十分适合短距离传输，并且定位精度十分地高；本系统还通过提前录入服刑人员的心率和血压范围数值，作为比对样本可以及时通过UWB标签将服刑人员的实时心率和血压范围数值上传至控制平台，使工作人员可以第一时间了解到服刑人员的心理状态，及时识别处于欺凌或其他特殊状态下的服刑人员。

附图说明

图1是本发明的系统结构图。

图2是本发明的一种控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

仅在本发明的实施例中，第一监控对象指服刑人员，第二监控对象指狱警，可穿戴设备为电子手环，移动通讯设备本身带有输入装置。

监管人员通过输入装置划分管理区域，并将划分后的各个区域对应电子地图，将每个区域内的所有人员划分为第一监控对象和第二监控对象，本发明将第一监控对象指代服刑人员，第二监控对象为狱警；监管人员设置第一监控对象的滞留时间；发生事件时调动距离事件最近的摄像模块进行拍摄记录

本发明是一种行为检测系统，如图1所示，包括包括定位模块、电子地图、无线收发装置、摄像模块和控制模块。定位模块定时将位置信息和身份识别标记发送至无线收发装置，无线收发装置打包信息发送至控制模块，控制模块记录各个定位模块的位置变化，并记录定位模块所处区域和摄像模块的编号，将定位模块的位置在电子地图中显示。

定位模块：

所述定位模块包括UWB标签和RFID模块，所述定位模块设置于可穿戴设备内，所述UWB标签用于实时发送位置信息和身份识别标记，所述RFID模块存储有身份识别标记；

所述UWB标签时一种基于UWB通讯技术的通讯装置，采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式，也称做脉冲无线电(Impulse Radio)、时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。与普通二进制移相键控(BPSK)信号波形相比，UWB方式不利用余弦波进行载波调制而发送许多小于1ns的脉冲，因此这种通信方式占用带宽非常之宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。

无线收发装置：

所述无线收发装置为基站，所述基站用于接收UWB标签发送的信息和发送控制命令至定位模块，基站自身包括通讯装置用于与控制模块通讯，由于基站内部设备皆为现有技术且本领域技术人员都了解，因此不在具体实施方式中列出详细配置。

电子地图：

所述电子地图包括母地图和至少一个子地图，所述子地图对应限定区域且与该区域的摄像模块绑定，所述摄像模块将拍摄的影像资料传输至控制模块；所述电子地图是将限定区域的面积地形地貌通过数字信号的形式记录下来，。

控制模块：

所述控制模块包括控制平台和显示装置，所述控制平台与所述无线收发装置、摄像模块连接，控制平台接收RFID阅读器、基站、摄像模块发送的信息，并进行分类储存；在工作人员输入相关人员信息查询，控制平台调取所查询的人员信息并通过显示装置以图像的形式显示。所述显示装置用于显示身份识别标记并通过标亮显示身份信息和当前所处区域的影像资料，还可以将电子地图以图像的形式显示限定区域，方便工作人员直观了解限定区域的地形情况。

所述基站设置于各个限定区域，彼此之间的间距依据通信范围等距离布置，基站自身可以记录信号到本基站的时间，并上传至控制平台。所述RFID阅读器设置于各个限定区域的出入口处，用于记录出入带有RFID标签的可穿戴设备。

控制平台通过接收某个UWB标签同一时间发出的位置信息，基站接收到的不同时间来推算出当前UWB标签所处的实际位置，控制推算的算法为距离＝TOF*C(光速)

ToF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。传统的测距技术分为双向测距技术和单向测距技术。在信号电平比较好调制或在非视距视线环境下，基于RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)测距方法估算的结果比较理想；在视距视线环境下，基于ToF距离估算方法能够弥补基于RSSI距离估算方法的不足。

控制平台在确定定位模块的具体位置后，根据其在电子地图上的实际位置可以计算出限定区域内距离定位模块具体位置距离最近的摄像模块编号。通过记录监控对象行进全过程中经过的不同编号的摄像模块的时间，方便了将来需要调出该监控对象在指定时间段的影像资料时，控制平台可以调出指定时间段内监控对象所经过的摄像模块的摄像视频，且每个被调用的摄像视频都来自当时距离监控对象最近的摄像模块所拍摄。

所述可穿戴设备分为电子手环和移动通讯设备，所述电子手环和移动通讯设备都包括壳体，壳体内设置有单片机、UWB标签、RFID标签、蓄电池，所述蓄电池连接单片机、UWB标签；

所述电子手环还包括束缚带，所述束缚带设置有防割线，防割线与单片机连接。

所述电子手环包括壳体和束缚带，壳体内设置有单片机、UWB标签、RFID标签、蓄电池、心率/血压检测仪，所述蓄电池连接单片机、UWB标签、脉搏检测仪；束缚带设置有防割线，防割线与单片机连接，防割线采用导线外包裹橡胶材质。

由于防割线的断裂会导致电子手环内的蓄电池供电不稳，当单片机检测到供电不稳时，单片机控制UWB标签发送剪断告警信息通过基站传输至控制模块，控制模块在在LED显示屏上显示告警信息和该区域的摄像模块的实时画面，并显示告警的监控对象的详细个人信息和面部特征，方便通知距离较近的监控对象前去处置。

在第二监控对象通过移动通讯设备报告处置结束后，控制模块将此期间的滞留第一监控对象和处置事件的第二监控对象的位置信息汇总绘出位置轨迹，传输至本地服务器和云存储平台存储备份，将人员类别信息和该区域的这个时段摄像模块所拍摄的视频后面存储至本地服务器和云存储平台中，方便以后监管人员调出相关信息的视频和移动轨迹。

所述基站设置于各个区域，彼此之间的间距依据通信范围等距离布置，用于接收UWB标签发送的信号便于记录出入带有RFID标签的电子手环或门禁卡片。

在一种实施例中，如图2所示，一种控制方法的流程步骤如下：

S1：监管人员通过输入装置划分各个区域，并将划分后的各个区域对应子地图，将每个区域内的所有人员划分为第一监控对象和第二监控对象，本发明将第一监控对象指代服刑人员，第二监控对象为狱警；监管人员设置第一监控对象的滞留时间；发生事件时调动距离事件最近的摄像模块进行拍摄记录；

S2:监管人员通过输入装置划定各个监控对象在某个时间段允许活动的区域，存储于本地服务器并上传云存储中心；

S3:在第一监控对象进入该区域前，在身体保持日常状态时将录入心率和血压范围数据上传至控制平台，留作比对；

S4：将第一监控对象的UWB标签实时上传心率和血压数据至控制平台，控制平台比对心率和血压数据是否超过之前录入的心率和血压范围数值；

S5:如果超过之前录入的心率和血压范围数值，存储数据至数据库内生成告警记录；

S6：将告警记录推送至平台供工作人员查看。

在该实施例中，S1采用距离突发事件最近的摄像模块全程记录，方便后续辨认和存档事件进入云平台。

在S3中，监管人员提前记录第一监控对象的心率/血压数据，用作比对第一监控对象的情绪是否超过正常的范畴。情绪激动，不论是愤怒、焦虑、恐惧，还是大喜大悲，都可能使血压一时性升高，其原因是由于神经、精神因素引起高级神经活动紊乱，致使调节血压的高级植物神经中枢反应性增强，血液中血管活性物质，如儿茶酚胺等分泌增多，小动脉痉挛收缩，血压升高。

人在情绪激动时，在大脑皮质的影响下，可兴奋延髓的心加速中枢和缩血管中枢，使交感肾上腺系统的活动明显增强，此时，不仅普遍的交感神经末梢所释放的神经介质去甲肾上腺素增多，由肾上腺髓质分泌入血液的肾上腺素量也大大增加。在交感神经和肾上腺素的共同作用下，一方面，心脏收缩加强、加快，心输出量增多；另一方面，身体大部分区域的小血管收缩，外周阻力增大。由于心输出量增多和外周阻力加大，于是血压升高。

在S4中，将所测得第一监控对象的心率/血压数据实时上传至控制平台是因为电子手环在制作之初就需要考虑到结构牢固性和待机时间因素，因此电子手环内的控制功能元件应尽可能的减少，通过UWB信号耗能低的特性将比对数据的功能移交至控制平台，使电子手环减少了计算和控制功能，避免了24小时不间断地收发信号处理信号造成电子手环的过热，影响了第一监控对象的佩戴舒适性以及对电子手环整体系统稳定性带来了影响。因此电子手环仅作为采集数据、发送数据的用途，可以最大程度地节约电子手环中蓄电池的电量，避免了频繁地更换电池以及电池电量过低造成的供电电压不稳定影响发送数据。

在S5中，在控制平台判定该第一监控对象的数值超过之前录入的心率/血压范围数值，即可得知该第一监控对象处于情绪激动状态，通过控制平台命令本区域内所有UWB标签发送位置信息即可知当前各个第一监控对象的分布情况，ToF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。传统的测距技术分为双向测距技术和单向测距技术。在信号电平比较好调制或在非视距视线环境下，基于RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)测距方法估算的结果比较理想；在视距视线环境下，基于ToF距离估算方法能够弥补基于RSSI距离估算方法的不足。

控制平台在根据测距算法得出的实际位置在显示屏上实施播放距离最近的摄影模组的实时图像，方便了后续事件的处理。

在一个实施例中，服刑人员在押期间通常通过聚集身体交叉掩护来传递非法工具和图谋不轨，而欺凌现象也需要近距离接触才可以实现，由于UWB标签的定位距离可以在10厘米以内，该第一监控对象的周围距离20cm内也有UWB标签的响应后，即可得知第一监控对象处于异常状态，存在被欺凌或者图谋不轨，应立即指定某位第二监控对象赶往处置，避免事态进一步地恶化。

而在一种实施方式中，考虑到在监狱中，会存在某些意图不轨的第一监控对象会进行越狱行为，通过熄灯休息后偷挖地道等形式逃出看守所，而人类在经过长时间动作后，心率/血压无法维持在正常状态，会因为长时间劳作而出现微冒汗的情况，心率/血压不能维持在正常状态后，控制平台在接收到数据比对后发现异常即可通知距离较近的第二监控对象前去处理，防患于未然。

在一种实施方式中，狱警A押解服刑人员B前往区域C,在押解过程中，由于UWB标签信号不断发送信号的存在，基站会检测到带有狱警A和服刑人员B的身份识别标记并发送至控制平台，控制平台识别出该狱警A和服刑人员B的身份并记录离开的时间；狱警A和服刑人员B在前进至目标区域的过程时，由于路径中的各个区域都是有基站进行覆盖的情况，因此狱警A和服刑人员B自身可穿戴设备中的UWB标签将预存于RFID标签的身份识别标记以编码的形式发送至基站，RFID阅读器结合自身编号与接收的身份识别标记打包成16位二进制编码发送至控制平台，控制平台在接收到编码后进行解析，得知狱警A进出入该区域的具体时间并记录。

当狱警A和服刑人员B进入某一个区域后，自身可穿戴设备中的UWB标签时隔两秒就会发送一次位置信息和身份识别标记的脉冲信号，该区域内的基站将受到该UWB标签脉冲信号的时间和身份识别标记至控制平台，控制平台依托ToF测距方法，根据接收时间最早的两个基站和距离得出狱警A和服刑人员B的具体位置在电子地图上对应的位置，并将对应区域的子地图和狱警A和服刑人员B的位置在显示装置上显示。控制平台在不断接收到属于狱警A和服刑人员B的位置信息后会将电子地图上的位置连线形成轨迹，在显示装置中显示，方便了留守于监控室的其他工作人员及时了解执行任务的工作人员位置动向。

控制平台在解析出该狱警A所处的具体位置时，会将该区域的摄像模块所拍摄的实时监控视频画面在显示装置中显示，并根据狱警A的类别进行颜色块标亮，方便留守于监控室的其他工作人员及时了解该狱警A所处区域的实际情况，当狱警A通过可穿戴设备中的移动通讯设备确认完成任务后，将从任务开始至结束，该工作人员的位置轨迹和途径区域的摄像模块编号和时段都保存于控制平台的存储介质中。

在实际执行中，需要设置为服刑人员在前，狱警在后的配置。由于采用的是UWB标签提供人员移动时的位置信息，而UWB标签的特性可以做到误差在10cm之内，因此只需规定押解时服刑人员与狱警的距离大于20cm即可避免误报。控制平台在接收狱警A和服刑人员B的位置后即可计算相对距离，一旦距离小于20cm立即生成告警记录，并推送至管理平台供工作人员查看。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种行为检测系统，包括定位模块、电子地图、无线收发装置、摄像模块和控制模块，其特征在于：所述定位模块包括UWB标签和RFID模块，所述定位模块设置于可穿戴设备内，所述UWB标签用于实时发送位置信息和身份识别标记，所述RFID模块存储有身份识别标记；

所述无线收发装置为基站，所述基站用于接收UWB标签发送的信息和发送控制命令至定位模块；

所述电子地图包括母地图和至少一个子地图，所述子地图对应限定区域且与所述限定区域的摄像模块绑定；

所述摄像模块为摄像模组，所述摄像模组与所述控制平台连接，将拍摄的影像资料传输至控制模块；

所述电子地图为某个特定区域且与该区域的摄像模块绑定，所述摄像模块将拍摄的影像资料传输至影像处理平台，所述影像处理平台接收并辨识该影像中的目标物图像以得到该影像中所具有的该目标物图像的数量及特殊标记；显示装置用于显示电子地图。

2.根据权利要求1所述的一种行为检测系统，其特征在于：所述UWB标签采用固定发射间隔。

3.根据权利要求1所述的一种行为检测系统，其特征在于：所述控制平台通过计算同一UWB信号至不同基站所需的时间，确定定位模块的具体位置。

4.根据权利要求3所述的一种行为检测系统，其特征在于：所述控制平台记录具体位置调动距离最近的摄像模块编号。

5.根据权利要求1所述的一种行为检测系统，其特征在于：所述定位模块将身份识别标记和位置信息打包以编码的形式通过UWB标签发送至基站。

6.根据权利要求1所述的一种行为检测系统，其特征在于：所述摄像模组的镜头采用广角镜头。

7.根据权利要求1所述的一种行为检测系统，其特征在于：所述可穿戴设备分为电子手环和移动通讯设备，所述电子手环和移动通讯设备都包括壳体，壳体内设置有单片机、UWB标签、RFID标签、蓄电池，所述蓄电池连接单片机、UWB标签；

所述电子手环还包括束缚带，所述束缚带设置有防割线，防割线与单片机连接。

8.一种行为检测系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：监管人员通过输入装置划分各个区域，并将划分后的各个区域对应子地图，将每个区域内的所有人员划分为第一监控对象和第二监控对象，本发明将第一监控对象指代服刑人员，第二监控对象为狱警；监管人员设置第一监控对象的滞留时间；发生事件时调动距离事件最近的摄像模块进行拍摄记录；

S2:监管人员通过输入装置划定各个监控对象在某个时间段允许活动的区域，存储于本地服务器并上传云存储中心；

S3:在第一监控对象进入该区域前，在身体保持日常状态时将录入心率和血压范围数据上传至控制平台，留作比对；

S4：将第一监控对象的UWB标签实时上传心率和血压数据至控制平台，控制平台比对心率和血压数据是否超过之前录入的心率和血压范围数值；

S5:如果超过之前录入的心率和血压范围数值，存储数据至数据库内生成告警记录；

S6：将告警记录推送至平台供工作人员查看。