CN113534726A - 一种用于建筑物中内环境的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于建筑物中内环境的控制系统，用于建筑物中内环境的控制系统，包括至少两个拾音阵列单元、摄像单元和控制装置；通过本发明的内环境的控制系统，能够通过在建筑物内设置的声音、图像装置来自动地对建筑物中的人发出的咳嗽声音或打喷嚏声音进行识别，并分析获得发出该咳嗽声音或打喷嚏声音的人物及其所在区域，进一步地控制建筑物内的空气开启强制外循环，将空气排放到外部环境，增加空气流动率，减少建筑物内其他人的感染风险。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物中内环境的控制，尤其涉及一种用于建筑物内对人咳嗽和/或打喷嚏的探测和环境控制系统。
背景技术
在以往每年的初冬或者初春，是流感爆发的季节，人在感染了流感病毒之后，会出现咳嗽和/或打喷嚏的症状，而咳嗽和打喷嚏会使飞沫从人的呼吸道中排出，而这些飞沫则会携带流感病毒并在空气中传播。特别是当人进入到建筑物中之后，在建筑物中的咳嗽和打喷嚏而产生的飞沫被约束在建筑物内部空间中，这就使得同在该空间内的其他人吸入飞沫以及感染流感的可能性提高。特别是对于传染性较强的病毒，例如SARS、COVID-19等，当一个人被感染后进入到建筑物内，其在咳嗽和/或打喷嚏的时候所排出来的飞沫会大大增加其他人感染的危险性和可能性。
因此，在建筑物内部空间中，如何探测和识别一个人感染病毒之后的症状，进而能够判别其是否感染病毒，并对建筑物内环境采用控制手段，从而能够及早、及时且准确地发现可疑情况，成为了本领域中亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种用于建筑物中内环境的控制系统，包括至少两个拾音阵列单元、摄像单元和控制装置，控制装置与至少两个拾音阵列单元、摄像单元相连并获取至少两个拾音阵列单元、摄像单元所获取的数据，所述至少两个拾音阵列单元被安装在建筑物内不同的位置，并面向建筑物内的地板，所述摄像单元面向建筑物内的地板；其中，每个所述拾音阵列单元包括至少两个拾音器，所述至少两个拾音器朝向不同的方向并且都面向建筑物内的地板，从而能够获取建筑物内地板上不同区域中的声音，每个拾音阵列单元能够将获取的声音信号组传递至控制装置；控制装置中存储有咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型，控制装置通过对所述声音信号组进行分析和匹配，识别该声音信号组是否包括咳嗽声音和/或打喷嚏声音；并且，控制装置分析每个拾音阵列单元发送的声音信号组，从声音信号组中得到获取咳嗽声音和/或打喷嚏声音的目标拾音器，通过至少两个拾音阵列单元中的目标拾音器的面对方向，得到发出咳嗽声音和/或打喷嚏声音的区域。
进一步地，每个声音信号组包括多个声音信号，每个声音信号为该拾音阵列单元中的一个拾音器获取的声音信号，其包括时间轴下的声音频率信息和声音强度信息。
进一步地，所述每个拾音阵列单元包括5个拾音器，每个拾音器接收前方30°范围的声音。
进一步地，所述控制装置对所述声音信号组进行处理，将声音信号转换为频率域信号，并将该频率域信号与所述咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型进行比对，得到识别结果。
进一步地，当一个拾音阵列单元中多个拾音器都识别出咳嗽声音和/或打喷嚏声音时，对同一个咳嗽声音特征或同一个打喷嚏声音特征，判定获取该咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征的声音强度最大的拾音器为目标拾音器；而对于不同的咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征，则判定获得咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征的对应的拾音器为目标拾音器。
进一步地，控制装置分析和比对不同拾音阵列单元的声音信号组的数据，对同一个咳嗽声音特征或同一个打喷嚏声音特征，分别得到不同拾音阵列单元中的目标拾音器，然后通过不同拾音阵列单元中的目标拾音器所面对的方向和区域，通过交叉覆盖得到目标区域。
进一步地，所述控制系统还包括显示装置，所述控制装置将得到的所述目标区域通过所述显示装置显示。
进一步地，所述控制装置通过所述摄像单元获取所述目标区域中的图像和/或视频，通过人物动作识别对所述目标区域中的人物进行可疑性筛查。
进一步地，所述人物动作识别是通过分析连续帧中人物的头部、上半身的俯仰动作来判断。
进一步地，当控制系统识别出连续的咳嗽声音和/或打喷嚏声音时，则发出警告信息，并打开建筑物内部空间中的空气外排循环通道。
实施本发明，具有如下有益效果：通过本发明的内环境的控制系统，能够通过在建筑物内设置的声音、图像装置来自动地对建筑物中的人发出的咳嗽声音或打喷嚏声音进行自动的识别，并分析获得发出该咳嗽声音或打喷嚏声音的人物及其所在区域，进一步地控制建筑物内的空气开启强制外循环，将空气排放到外部环境，增加空气流动率，减少建筑物内其他人的感染风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明的用于建筑物中内环境的控制系统的框架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
如图1所示，本发明提出一种用于建筑物中内环境的控制系统，包括至少两个拾音阵列单元、摄像单元和控制装置，控制装置与至少两个拾音阵列单元、摄像单元相连并获取至少两个拾音阵列单元、摄像单元所获取的数据。
所述至少两个拾音阵列单元被安装在建筑物内不同的位置，并面向建筑物内的地板，例如，可分别地安装在建筑物的两个相对的对角处；特别地，可以设置在人流密集的通道处，例如建筑物的门口、楼梯处、电梯厅或电梯间等，从而能够有效地对密集人流进行监控。而所述摄像单元面向建筑物内的地板，具体地，摄像单元也可以具有多个，分布在建筑物内的不同位置处，对建筑物内部空间进行全面的监控；特别地，摄像单元也可以设置在人流密集的通道处，例如建筑物的门口、楼梯处、电梯厅或电梯间等，从而能够有效地对密集人流进行监控。
更优地设置方式，将拾音阵列单元与所述摄像单元配对地设置，也即在一个位置处，同时设置一个拾音阵列单元和一个摄像单元，由此能够对同一片区域进行图像/视频和声音的监控。
进一步地，每个所述拾音阵列单元包括至少两个拾音器，所述至少两个拾音器朝向不同的方向并且都面向建筑物内的地板，从而能够获取建筑物内地板上不同区域中的声音，每个拾音阵列单元能够将获取的声音信号组传递至控制装置；每个声音信号组包括多个声音信号，每个声音信号为该拾音阵列单元中的一个拾音器获取的声音信号，其包括时间轴下的声音频率信息和声音强度信息。
进一步地，每个拾音阵列单元都能够被驱动地转动，也即拾音阵列单元能够被控制地转动并进而面向不同的区域；更优地，每个拾音阵列单元中的每一个拾音器也可以单独地、独立地被控制转动，从而单个的拾音器可以被控地面对不同的方向和不同的区域。这样能够大大提高可控性。
作为一个特定的实施例，控制系统包括3个拾音阵列单元，所述每个拾音阵列单元包括5个拾音器，每个拾音器接收前方30°范围的声音。
控制装置中存储有咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型，控制装置通过对所述声音信号组进行分析和匹配，识别该声音信号组是否包括咳嗽声音和/或打喷嚏声音。其中，所述控制装置对所述声音信号组进行处理，将声音信号转换为频率域信号，并将该频率域信号与所述咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型进行比对，得到识别结果。而对应地，所述咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型中对应的咳嗽声音特征和打喷嚏声音特征为时域特征和频域特征。
而实际中，人在感染了病毒之后引发的呼吸道症状中，咳嗽和打喷嚏都是连续的，也即每次咳嗽时会连续咳嗽2-3次以上，而打喷嚏也是这样的情况。作为对比例，对于没有感染病毒的人，往往也会因为嗓子不适而咳嗽，而这种咳嗽往往只会发生一次，并且即便有多次也是不连续的，打喷嚏亦是如此。因而，对于控制装置中的咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型，更多地是针对连续2-3次以上的咳嗽声音特征和打喷嚏声音特征。
另外，需要明晰的是，对于感染症状和非感染症状下的咳嗽和打喷嚏，其所发出声音的强度和频率也是不同的。对于感染症状的咳嗽，其声音的频率相对较高，而非感染症状下的咳嗽的声音频率则相对较低。而感染症状下的打喷嚏，由于其往往伴随有鼻涕，因而其声音特征与非感染症状的打喷嚏声音特征也是不同的。这些区别可以作为构建咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型的依据。
当一个拾音阵列单元中多个拾音器都识别出咳嗽声音和/或打喷嚏声音时，对同一个咳嗽声音特征或同一个打喷嚏声音特征，判定获取该咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征的声音强度最大的拾音器为目标拾音器；而对于不同的咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征，则判定获得咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征的对应的拾音器为目标拾音器。
并且，控制装置分析每个拾音阵列单元发送的声音信号组，从声音信号组中得到获取咳嗽声音和/或打喷嚏声音的目标拾音器，通过至少两个拾音阵列单元中的目标拾音器的面对方向，得到发出咳嗽声音和/或打喷嚏声音的区域。
进一步地，控制装置分析和比对不同拾音阵列单元的声音信号组的数据，对同一个咳嗽声音特征或同一个打喷嚏声音特征，分别得到不同拾音阵列单元中的目标拾音器，然后通过不同拾音阵列单元中的目标拾音器所面对的方向和区域，通过交叉覆盖得到目标区域。
进一步地，所述控制系统还包括显示装置，所述控制装置将得到的所述目标区域通过所述显示装置显示。
进一步地，所述控制装置通过所述摄像单元获取所述目标区域中的图像和/或视频，通过人物动作识别对所述目标区域中的人物进行可疑性筛查。
进一步地，所述人物动作识别是通过分析连续帧中人物的头部、上半身的俯仰动作来判断。特别地，当识别到连续帧中目标人物的头部和/或上半身出现超过2次的连续的俯仰动作，或者在一定时间内出现2次以上的俯仰动作，即认定目标人物出现咳嗽和/或打喷嚏的动作。
进一步地，当控制系统识别出连续的咳嗽声音和/或打喷嚏声音时，则发出警告信息，并打开建筑物内部空间中的空气外排循环通道。
实施本发明，具有如下有益效果：通过本发明的内环境的控制系统，能够通过在建筑物内设置的声音、图像装置来自动地对建筑物中的人发出的咳嗽声音或打喷嚏声音进行自动的识别，并分析获得发出该咳嗽声音或打喷嚏声音的人物及其所在区域，进一步地控制建筑物内的空气开启强制外循环，将空气排放到外部环境，增加空气流动率，减少建筑物内其他人的感染风险。
以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种用于建筑物中内环境的控制系统，包括至少两个拾音阵列单元、摄像单元和控制装置，控制装置与至少两个拾音阵列单元、摄像单元相连并获取至少两个拾音阵列单元、摄像单元所获取的数据，所述至少两个拾音阵列单元被安装在建筑物内不同的位置，并面向建筑物内的地板，所述摄像单元面向建筑物内的地板；其中，每个所述拾音阵列单元包括至少两个拾音器，所述至少两个拾音器朝向不同的方向并且都面向建筑物内的地板，从而能够获取建筑物内地板上不同区域中的声音，每个拾音阵列单元能够将获取的声音信号组传递至控制装置；控制装置中存储有咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型，控制装置通过对所述声音信号组进行分析和匹配，识别该声音信号组是否包括咳嗽声音和/或打喷嚏声音；并且，控制装置分析每个拾音阵列单元发送的声音信号组，从声音信号组中得到获取咳嗽声音和/或打喷嚏声音的目标拾音器，通过至少两个拾音阵列单元中的目标拾音器的面对方向，得到发出咳嗽声音和/或打喷嚏声音的区域。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，每个声音信号组包括多个声音信号，每个声音信号为该拾音阵列单元中的一个拾音器获取的声音信号，其包括时间轴下的声音频率信息和声音强度信息。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述每个拾音阵列单元包括5个拾音器，每个拾音器接收前方30°范围的声音。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置对所述声音信号组进行处理，将声音信号转换为频率域信号，并将该频率域信号与所述咳嗽声音模型和打喷嚏声音模型进行比对，得到识别结果。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，当一个拾音阵列单元中多个拾音器都识别出咳嗽声音和/或打喷嚏声音时，对同一个咳嗽声音特征或同一个打喷嚏声音特征，判定获取该咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征的声音强度最大的拾音器为目标拾音器；而对于不同的咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征，则判定获得咳嗽声音特征和/或打喷嚏声音特征的对应的拾音器为目标拾音器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其特征在于，控制装置分析和比对不同拾音阵列单元的声音信号组的数据，对同一个咳嗽声音特征或同一个打喷嚏声音特征，分别得到不同拾音阵列单元中的目标拾音器，然后通过不同拾音阵列单元中的目标拾音器所面对的方向和区域，通过交叉覆盖得到目标区域。
7.根据权利要求1至6所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括显示装置，所述控制装置将得到的所述目标区域通过所述显示装置显示。
8.根据权利要求1至7所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置通过所述摄像单元获取所述目标区域中的图像和/或视频，通过人物动作识别对所述目标区域中的人物进行可疑性筛查。
9.根据权利要求1至8所述的控制系统，其特征在于，所述人物动作识别是通过分析连续帧中人物的头部和/或上半身的俯仰动作来判断。
10.根据权利要求1至9所述的控制系统，其特征在于，当控制系统识别出连续的咳嗽声音和/或打喷嚏声音时，则发出警告信息，并打开建筑物内部空间中的空气外排循环通道。
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