CN113380002A - 一种高空抛物智能预警装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高空抛物智能预警装置及方法，应用于监控预警技术领域，其中装置包括中央处理器、雷达探测模块、LoRa网关、报警模块，所述雷达探测模块、报警模块分别与LoRa网关无线连接，所述LoRa网关与中央处理器有线连接；所述雷达探测模块用于获取物体的雷达检测信息；所述中央处理器用于通过LoRa网关接收所述雷达检测信息，判断是否为高空抛物，是高空抛物则根据得到的物体落地点发出报警控制指令，不是高空抛物则不进行报警；所述报警模块用于通过LoRa网关接收所述报警控制指令，进行报警。本发明效率更高，能准确预测抛物点，可以对抛物点危险区域进行智能化预警。
Description
技术领域
本发明涉及监控预警技术领域，更具体的说是涉及一种高空抛物智能预警装置及方法。
背景技术
随着社会城市化的发展，城市的建筑物越来越多，高度也越来越高，人群越来越密集。然而随着高层建筑越来越多的同时，高空抛物现象也越来越频繁，造成多起社会性事件，收到极大的社会关注。
为解决高空抛物的危险，因此出现了许多关于高空抛物的报警装置和防护装置。然而现有技术中的高空抛物预警装置大多是使用摄像头，需要在建筑物的四周安装密集的摄像头进行取像，通过分析图像进行抛物取证，同时进行报警，然而密集的摄像头图像处理数据大量且繁琐，并且无法准确对物体落地点的行人进行预警，只能大范围报警，行人无法判断物体的落地点，易造成恐慌，不利于进行避险。
因此如何提出一种简便的、能准确提示物体落地点的高空抛物智能预警装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高空抛物智能预警装置及方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高空抛物智能预警装置，具体包括中央处理器、雷达探测模块、LoRa网关、报警模块，所述雷达探测模块、报警模块分别与LoRa网关无线连接，所述LoRa网关与中央处理器有线连接；
所述雷达探测模块用于获取物体的雷达检测信息；
所述中央处理器用于通过LoRa网关接收所述雷达检测信息，判断是否为高空抛物，是高空抛物则根据得到的物体落地点发出报警控制指令，不是高空抛物则不进行报警；
所述报警模块用于通过LoRa网关接收所述报警控制指令，进行报警。
进一步的，所述报警模块具体包括至少一个声音报警器和至少一个灯光报警器。其中声音报警器用于警示行人此时有高空抛物的危险，引起行人注意，而灯光报警器则是用于提示行人物体的落地点，以此提醒行人远离落地点。
进一步的，所述声音报警器为喇叭，所述灯光报警器为LED指示灯。
进一步的，所述声音报警器安装于建筑物外，所述灯光报警器安装于建筑物周围地面以下，所述灯光报警器上方安装有钢化玻璃，替代普通地面。当判断有高空抛物时，中央处理器根据物体落地点控制落地点及周围设定区域内的灯光报警器亮起或闪烁，提醒行人远离该区域。通过将灯光报警器安装在地面以下，不会影响到地面设施，同时用钢化玻璃代替普通路面，使得灯光可以穿过地面进行警示作用。
进一步的，还可以包括压力检测模块，所述压力检测模块与所述LoRa网关无线连接。
进一步的，所述压力检测模块包括至少一个压力传感器，所述压力传感器固定安装在建筑物周围地面以下。所述压力检测模块用于检测建筑物周围地面是否有行人，当检测到物体落地点没有压力检测信息时(即压力为零)，则不进行报警，检测到物体落地点有压力检测信息时(即压力不为零)，则进行报警。
优选的，在检测物体落地点压力检测信息时，还检测落地点周围设定范围内的压力检测信息，优选的，所述设定范围为圆形，以落地点为圆心，设定范围为半径，该圆圈的范围即为需要检测压力的范围，所述半径依据物体落体所需的时间进行判定。当检测到物体落地点及其设定范围内均没有压力检测信息时(即压力为零)，则不进行报警，检测到物体落地点或其设定范围内有压力检测信息时(即压力不为零)，则进行报警。
进一步的，所述雷达探测模块包括至少一个雷达探测器，所述雷达探测器间隔安装于建筑物外，用于探测物体划动轨迹。
本发明还公开了一种高空抛物智能预警方法，包括以下步骤：
获取物体的雷达检测信息；
根据所述雷达检测信息进行数值拟合，得到物体的抛物曲线，根据抛物曲线判断是否为高空抛物，是高空抛物则根据所述抛物曲线得到的物体落地点发出报警控制指令，不是高空抛物则不进行报警；
所述报警控制指令，进行报警。
进一步的，所述报警的方式具体分为声音报警和灯光报警。
进一步的，还包括获取所述落地点附近的压力检测信息，当检测到落地点有压力检测信息时则进行报警，没有检测到落地点有压力检测信息则不进行报警。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种高空抛物智能预警装置及方法，其具有以下有益效果：
(1)本发明使用雷达探测器可以跟踪物体划动轨迹，为检测物体的落地点以及抛出点提供依据，并且雷达探测技术响应快、辐射距离远、有跟踪检测功能等，相对于摄像机而言，需要处理的数据更少、更简便。
(2)本发明结合LoRa网关通过LoRa无线数据通讯协议进行数据传输，其成本低、功耗低、传输距离远。
(3)本发明使用声光结合的方式进行预警；同时灯光报警器安装在地面以下，上方安装钢化玻璃，以便提示行人进行远离。
(4)本发明还结合压力检测模块，用于检测物体落地点及其附近地面是否有行人，判断是否进行报警，是本发明的预警装置更加智能和人性化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的装置模块示意图；
图2为本发明一种实施例的装置模块示意图；
图3为本发明一种实施例的装置示意图；
图4为本发明一种实施例的装置具体安装结构示意图；
图5为本发明一种实施例的抛物曲线示意图；
其中，1为雷达探测器，2为压力传感器，3为灯光报警器，4为声音报警器，11为第一雷达探测器，12为第二雷达探测器，13为第三雷达探测器。
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。
本发明实施例公开了一种高空抛物智能预警装置，参见图1，具体包括中央处理器、雷达探测模块、LoRa网关、报警模块，雷达探测模块、报警模块分别与LoRa网关无线连接，LoRa网关与中央处理器有线连接；
雷达探测模块用于获取物体的雷达检测信息；
中央处理器用于通过LoRa网关接收所述雷达检测信息，判断是否为高空抛物，是高空抛物则根据得到的物体落地点发出报警控制指令，不是高空抛物则不进行报警；
报警模块用于通过LoRa网关接收所述报警控制指令，进行报警。
在一种实施例中，所述雷达探测模块为雷达探测器1，优选用毫米波雷达，间隔安装在建筑物四周外侧墙面上，参见图4，当有物体经过雷达探测区域时，探测该物体的距离、速度、方位角等信息，进而得到该物体在探测区域内的运动轨迹。所述报警模块包括声音报警器4和灯光报警器3，其中声音报警器4可以使用喇叭进行报警，灯光报警器3可以使用LED等进行报警。
所述声音报警器4安装固定在建筑物四周外侧墙面靠下的位置，所述灯光报警器3安装在建筑物周围地面以下，并使用钢化玻璃代替普通路面。
优选的，在钢化玻璃靠近地面的一侧还固定有压力检测模块，参见图2，压力检测模块具体为压力传感器2，用于检测该区域钢化玻璃所受压力信号。
所述中央处理器内置有处理芯片，用于对雷达探测器探测的物体轨迹信号进行数值拟合，得到抛物曲线，首先根据所述物体轨迹信息或抛物曲线信息得到该物体的垂直加速度，若垂直加速度为g＝9.8米/秒左右，优选9.3米/秒至10.3米/秒(即垂直反向的加速度等于重力加速度)，则判定该物体为抛物，进行后续操作，若重力加速度不符合上述范围，则不是抛物，不进行后续操作。若判定该物体为抛物，则根据抛物曲线得到该物体的抛物点和落地点，根据落地点位置信息，发出相关控制指令，控制对应的声音报警器4和灯光报警器3进行报警，提醒过路行人进行规避，同时还将该报警信息发送至值班室，由值班人员进行相应处理。
优选的，为保障中央处理器能够准确根据抛物曲线求得落地点和抛物点，因此对每个雷达探测器进行编号，根据固定的编号即可知道该雷达探测器1的位置。在具体实施例中至少获取两个雷达探测器1的探测数据信息，进而保证数值拟合的准确性。
在具体实施例中，可选用因特尔80C51单片机作为中央处理器的内置芯片，其中P1.1-P1.3端口接收带有位置信息的三个雷达探测器1的探测数据，也可以设置多个端口接收更多的探测数据使数值拟合结果更准确，本发明对此不做限制。利用接收的探测数据进行数值拟合，获得抛物曲线，同时结合雷达探测器1的位置信息，即可判定该物体的落地时间以及落地点和抛物点。根据落地时间以及人类正常行走速度70米/分，即可求得落地点的危险范围半径，以落地点为圆心，以危险范围半径作为圆的半径，所形成的圆形区域即为需要进行报警的区域。通过单片机的P2.1-P2.4端口输出控制指令，其中P2.1用于控制对应的声音报警器4，P2.2-P2.4用于控制对应的灯光报警器3。优选的，为了解决更多报警器的情况，可选用多个单片机结合使用，以控制多个声音报警器4和灯光报警器3，本发明对此不做限制。
值得注意的是，上述实施例仅是本发明的优选实施例，以便于理解本发明技术方案，对于上述危险区域的范围限定本发明对此不做限制。
高空抛物智能预警的整体过程为：结合图3，当有物体从高处进行抛落时，雷达探测器1探测到该物体的运动轨迹，并将运动轨迹信息以及雷达探测器1的位置信息使用LoRa无线数据通讯协议传输至LoRa网关，转化为TCP/IP协议的数据，LoRa网关将所述TCP/IP协议的数据传输至中央处理器，其中中央处理器至少接收两个雷达探测器1的运动轨迹信息以及雷达探测器1的位置信息。中央处理器根据所述运动轨迹信息进行数值拟合，得到物体的抛物曲线，根据所述抛物曲线或运动轨迹，得到该物体的垂直方向的加速度，若该物体垂直方向的加速度稳定并且接近于重力加速度g，则判定该物体为高空抛物，若该物体垂直方向的加速度不稳定并且与重力加速度g相差较大，则判定该物体不是高空抛物，无需进行后续步骤。当该物体为高空抛物时，中央处理器根据抛物曲线以及对应的雷达探测器1位置信息，得到落地时间以及落地点和抛物点。结合落地时间和落地点得到危险区域范围，中央处理器通过LoRa网关发送控制指令，控制危险区域范围内的灯光报警器3以及对应的声音报警器4进行报警。
在另一种实施例中，所述灯光报警器3还可以设置为反光材料，具体的，在建筑物周围地面铺设反光材料，在雷达探测器1处安装激光发射装置，在中央处理器得到落地点和落地时间后，依据落地点和雷达探测器的高度，根据勾股定理即可得到落地点、雷达探测器、建筑物墙面之间的夹角，中央处理器控制激光发射装置转动到特殊角度，使激光照射到落地点及其附近区域。优选的，所述雷达探测器为最接近落地点的一个雷达探测器，所述激光发射器发出的光优选使用红光等易引起人群注意的颜色光。该实施例中不需要设置多个LED灯以及地面的钢化玻璃，更加节约成本。
在另一种实施例中，还可以使用压力传感器2，所述压力传感器2通过LoRa网关将危险区域范围内的压力检测信号传输至中央处理器，中央处理器进行判断，若检测到该危险区域范围内有超过零的压力检测信号(即该范围内有物体或人群)，则进行报警，若该危险区域范围内没有超过零的压力检测信号(即该区域内没有物体或人群)，则不进行报警，减少抛物引起的不必要恐慌。所述压力检测信号的判断标准也可以进行适当调整，当该危险区域范围内压力检测信号超过设定阈值时，则进行报警，若没有超过设定阈值，则不进行报警。
本发明还可以根据抛物曲线得到抛物点，具体的，参见图5，假设第一个检测到物体的雷达探测器为第二雷达探测器12，之后经过第一雷达探测器11，结合抛物曲线可知，该物体还应经过更高处的第三雷达探测器13，然而第三雷达探测器13并没有检测到物体信息，则可判定抛物点在第二雷达探测器12和第三雷达探测器13之间的抛物线上。当雷达探测器布置紧密时，即可得知具体的抛物点，为了节约成本，也可以稀疏布置雷达探测器，之后进行适当排查即可得知抛物点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高空抛物智能预警装置，其特征在于，具体包括中央处理器、雷达探测模块、LoRa网关、报警模块，所述雷达探测模块、报警模块分别与LoRa网关无线连接，所述LoRa网关与中央处理器有线连接；
所述雷达探测模块用于获取物体的雷达检测信息；
所述中央处理器用于通过LoRa网关接收所述雷达检测信息，判断是否为高空抛物，是高空抛物则根据得到的物体落地点发出报警控制指令，不是高空抛物则不进行报警；
所述报警模块用于通过LoRa网关接收所述报警控制指令，进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种高空抛物智能预警装置，其特征在于，所述报警模块具体包括至少一个声音报警器和至少一个灯光报警器。
3.根据权利要求2所述的一种高空抛物智能预警装置，其特征在于，所述声音报警器为喇叭，所述灯光报警器为LED指示灯。
4.根据权利要求2所述的一种高空抛物智能预警装置，其特征在于，所述声音报警器安装于建筑物外，所述灯光报警器安装于建筑物周围地面以下，所述灯光报警器上方安装有钢化玻璃，替代普通地面。
5.根据权利要求1所述的一种高空抛物智能预警装置，其特征在于，
还包括压力检测模块，所述压力检测模块与所述LoRa网关无线连接。
6.根据权利要求5所述的一种高空抛物智能预警装置，其特征在于，
所述压力检测模块包括至少一个压力传感器，所述压力传感器固定安装在建筑物周围地面以下。
7.根据权利要求1所述的一种高空抛物智能预警装置，其特征在于，
所述雷达探测模块包括至少一个雷达探测器，所述雷达探测器间隔安装于建筑物外。
8.一种高空抛物智能预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取物体的雷达检测信息；
根据所述雷达检测信息进行数值拟合，得到物体的抛物曲线，根据抛物曲线判断是否为高空抛物，是高空抛物则根据所述抛物曲线得到的物体落地点发出报警控制指令，不是高空抛物则不进行报警；
所述报警控制指令，进行报警。
9.根据权利要求8所述的一种高空抛物智能预警方法，其特征在于，所述报警的方式具体分为声音报警和灯光报警。
10.根据权利要求8所述的一种高空抛物智能预警方法，其特征在于，还包括获取所述落地点的压力检测信息，当检测到落地点有压力检测信息时则进行报警，没有检测到落地点有压力检测信息则不进行报警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210910 |