CN208922441U - 一种校园防踩踏预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种校园防踩踏预警装置，包括检测单元、分析控制单元、报警单元及电源单元；分析控制单元分别连接检测单元、报警单元及电源单元，电源单元另外与报警单元连接；检测单元由2个红外反射光电开关A1、A2构成，分析控制单元由2个串联的脉冲检测开关模块B1、B2组成，每个红外反射光电开关分别对应连接一个脉冲检测开关模块；报警单元包括语音芯片、扬声器及发光二极管，电源单元包括自动开关和直流5V电源。本实用新型通过对经过的人流密度及移动速度进行检测，当超过设定值时判断有发生踩踏事故的潜在危险，通过语音及灯光双重报警提示，从而防止学校踩踏事件的发生。

Description

一种校园防踩踏预警装置

技术领域

本实用新型涉及事故预防及报警技术领域，尤其涉及一种校园防踩踏预警装置。

背景技术

近些年来，我国中小学校园拥堵、踩踏事件多次发生，对于拥堵、踩踏事件的预防机制，目前主要是采取加强相关宣传教育及进行预防演练，提高中小学生自身的安全意识；但是对中小学生来说，由于他们的心智还未达到完全成熟的时期，自我约束性差，对于潜在危机的判断能力差，虽然安全意识有所提高，但在危险发生之前他们还不能进行快速反应及做出正确的判断。加之活泼好动、好奇心强及顽皮、喜欢恶作剧的天性，遇事应变能力差、易惊慌失措等特点，还是很容易出现拥挤、踩踏事件。在硬件防护方面，目前，国内外除了对新建建筑加宽疏散通道、降低楼梯坡度和楼层高度等措施外，还没什么更好的办法，而对于已建成使用的建筑结构改造比较困难，甚至无法进行改造。在此前提下，如何在事故发生前进行预警，提醒相关人员按照预先演练的方案进行紧急疏散，防止事态进一步恶化才是从根本上解决踩踏事件发生的的有效方法。

申请号为201510045181.4的中国专利公开了一种“人群密集区域防踩踏预警系统及其实现方法”，预警系统包括控制器、人流密度检测模块及报警装置；控制器分别与人流密度检测模块、报警装置连接，根据人流密度检测模块的检测信号判断人群密集区域的人流密度梯度，再根据人流密度梯度控制报警装置。其中人流密度检测模块为红外传感器和压力传感器；红外传感器安装在人群密集区域的相对平坦开阔处，压力传感器放置于红外传感器的感应区域内。

申请号为201720717134.4的中国专利公开了“一种用于防止校园楼道踩踏事故的系统”，包括设置在两层楼之间的双跑楼梯，所述双跑楼梯包括上梯段、下梯段、平台段，所述上梯段的最上端设置带有闸门的闸口机，闸口机上设置第一显示屏、红外感应装置、闸门手动开关、处理器，平台段上设置朝向下梯段的摄像机；第一显示屏与摄像机相连，用于实时显示摄像机所获取的图像；红外感应装置用于感应通过闸口机的人数并传递至所述处理器；处理器接收红外感应装置的信号、并控制闸门的开闭；所述闸门手动开关用于控制闸门的开闭。

以上两个方案中，均采用了红外感应装置来检测人群的密度，但是其采用的红外感应装置均存在结构复杂、成本高、设备体积较大的问题，且无法对人群进行计数识别，因此识别精度较低，容易发生误判而导致不必要的恐慌，或延误了最佳的报警时机；另外，其红外感应装置仅适用于在较为开阔的地方使用，在学校的楼道内并不适用。

发明内容

本实用新型提供了一种校园防踩踏预警装置，安装在学校的教学楼内，采用红外反射光电开关与脉冲检测开关模块配合对经过的人流密度及移动速度进行检测，其准确性高，可防止误判；当超过设定值时判断有发生踩踏事故的潜在危险，通过语音及灯光双重报警提示，提醒学生放慢移动速度并保持安全距离，从而防止学校踩踏事件的发生。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种校园防踩踏预警装置，安装在学校的教学楼内；包括检测单元、分析控制单元、报警单元及电源单元；所述分析控制单元分别连接检测单元、报警单元及电源单元，电源单元另外与报警单元连接；所述检测单元由2个红外反射光电开关A1、A2构成，分析控制单元由2个串联的脉冲检测开关模块B1、B2组成，每个红外反射光电开关分别对应连接一个脉冲检测开关模块；报警单元包括语音芯片、扬声器及发光二极管，电源单元包括自动开关和直流5V电源；红外反射光电开关A1、A2相对安装在监控段楼梯两侧，报警单元安装在监控段楼梯上方缓步台的墙面上部。

所述红外反射光电开关A1的VCC端、OUT端、GND端与脉冲检测开关模块B1的VCC端、IN端、GND端相连接；红外反射光电开关A2的VCC端、OUT端、GND端与脉冲检测开关模块B2的VCC端、IN端、GND端相连接；脉冲检测开关模块B1的出口继电器常开接点 CK1、CON1与脉冲检测开关模块B2的出口继电器常开接点CK2、CON2串联连接；脉冲检测开关模块B1的VDD端与脉冲检测开关模块B2的VDD端相连接，连接后的VDD端与脉冲检测开关模块B1的CK1端相连接；脉冲检测开关模块B1的VSS端与脉冲检测开关模块 B2的VSS端相连接，连接后的VSS端与5V电源负极连接；脉冲检测开关模块B2的CON2 端分别与语音芯片的OKY端及发光二极管的一端连接，发光二极管的另一端通过限流电阻分别与脉冲检测开关模块B1、B2的VSS端、语音芯片的VSS端及接地端相连接；语音芯片的电源端VDD一路连接脉冲检测开关模块B1的CK1端，另一路通过电容C1与接地端相连接；语音芯片的音频输出端PWM1、PWM2连接扬声器；语音芯片的内部稳压器输出端VREG 通过电容C2与接地端连接；语音芯片的电平输入端OKY与脉冲检测开关模块B2的CON2 端连接，脉冲检测开关模块B1、B2的VDD端与5V电源正极连接；5V电源的输出电路上设有自动开关；脉冲检测开关模块中设有液晶屏及3个功能按键，3个功能按键分别为设置/调节按键、增加按键及减小按键。

所述红外反射光电开关A1、A2的型号为E3F-DS30C4，检测距离为100～300mm。

所述脉冲检测开关模块的检测频率范围为0～10KHz。

所述语音芯片的型号为SC8035B。

所述发光二极管为红蓝双色发光二极管，型号为Risym F5。

所述自动开关的型号为C65H-DC。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)对经过的人流密度、移动速度同时进行动态检测，对踩踏风险的判别能力强，防止误判断引起不必要的恐慌或因灵敏度不够导致的报警延误；

2)楼道的关键位置设监控段，通过红外反射光电开关检测，能够进行计数识别，大大提高了安全预警的准确度；

3)采用脉冲频率检测的方法，能够准确的反应人群速度，相对超声波、雷达更为精确。

3)采用语音和灯光同时进行报警，指导人群有序疏散，可有效预防拥堵，防止踩踏事件发生；

4)本实用新型所述装置不仅可输出预警信号，经计算机联网后，也可输出GPRS远程报警启动信号，或作为防护装置执行机构的启动信号输出端。

附图说明

图1是本实用新型所述一种校园防踩踏预警装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述一种校园防踩踏预警装置的安装位置示意图(俯视)。

图3是图2的侧视图。

图中：Ⅰ.检测单元 Ⅱ.分析控制单元 Ⅲ.报警单元 Ⅳ.电源单元 A1/A2.红外反射光电开关 B1/B2.脉冲检测开关模块 XP.语音芯片 YD.扬声器 SD.发光二极管 ZK. 自动开关 C1/C2.电容 R.限流电阻 1.监控段楼梯 2.缓步台 3.侧壁或栏杆

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述一种校园防踩踏预警装置，安装在学校的教学楼内；包括检测单元Ⅰ、分析控制单元Ⅱ、报警单元Ⅲ及电源单元Ⅳ；所述分析控制单元Ⅱ分别连接检测单元Ⅰ、报警单元Ⅲ及电源单元Ⅳ，电源单元Ⅳ另外与报警单元Ⅲ连接；所述检测单元Ⅰ由2个红外反射光电开关A1、A2构成，分析控制单元Ⅱ由2个串联的脉冲检测开关模块B1、B2组成，每个红外反射光电开关A1/A2分别对应连接一个脉冲检测开关模块 B1/B2；报警单元Ⅲ包括语音芯片XP、扬声器YD及发光二极管SD，电源单元Ⅳ包括自动开关ZK和直流5V电源；红外反射光电开关A1、A2相对安装在监控段楼梯1的两侧，报警单元Ⅲ安装在监控段楼梯1上方缓步台2的墙面上部。

所述红外反射光电开关A1的VCC端、OUT端、GND端与脉冲检测开关模块B1的VCC端、IN端、GND端相连接；红外反射光电开关A2的VCC端、OUT端、GND端与脉冲检测开关模块B2的VCC端、IN端、GND端相连接；脉冲检测开关模块B1的出口继电器常开接点 CK1、CON1与脉冲检测开关模块B2的出口继电器常开接点CK2、CON2串联连接；脉冲检测开关模块B1的VDD端与脉冲检测开关模块B2的VDD端相连接，连接后的VDD端与脉冲检测开关模块B1的CK1端相连接；脉冲检测开关模块B1的VSS端与脉冲检测开关模块 B2的VSS端相连接，连接后的VSS端与5V电源负极连接；脉冲检测开关模块B2的CON2 端分别与语音芯片XP的OKY端及发光二极管SD的一端连接，发光二极管SD的另一端通过限流电阻R分别与脉冲检测开关模块B1、B2的VSS端、语音芯片XP的VSS端及接地端相连接；语音芯片XP的电源端VDD一路连接脉冲检测开关模块B1的CK1端，另一路通过电容C1与接地端相连接；语音芯片XP的音频输出端PWM1、PWM2连接扬声器；语音芯片 XP的内部稳压器输出端VREG通过电容C2与接地端连接；语音芯片XP的电平输入端OKY 与脉冲检测开关模块B2的CON2端连接，脉冲检测开关模块B1、B2的VDD端与5V电源正极连接；5V电源的输出电路上设有自动开关ZK；脉冲检测开关模块B1、B2中设有液晶屏及3个功能按键，3个功能按键分别为设置/调节按键K1、增加按键K2及减小按键K3。

所述红外反射光电开关A1、A2的型号为E3F-DS30C4，检测距离为100～300mm。

所述脉冲检测开关模块B1、B2的检测频率范围为0～10KHz。

所述语音芯片XP的型号为SC8035B。

所述发光二极管SD为红蓝双色发光二极管，型号为Risym F5。

所述自动开关ZK的型号为C65H-DC。

本实用新型对于人流密度的检测是根据人群在楼道内的分布习惯，人们习惯通常在楼梯的中间行走，当中间被人群挤满后，才向两边扩延。由于红外反射光电开关A1、A2的水平检测距离较短，当人群在监控段楼梯1中间部分行走时，红外反射光电开关A1、A2 检测不到行人，系统默认人群不密集；当紧贴监控段楼梯1边部的行人经过红外反射光电开关A1、A2时，才会进入检测区域；由于前、后行人之间在行走时腿部存在间隔，因此每经过一个行人，红外反射光电开关就会在感应后产生一个高电平脉冲，脉冲的数量即反应了经过行人的数量，用每秒钟脉冲的数量即可检测经过行人的速度，速度越快，产生的脉冲数量越多。当两侧安装的红外反射光电开关A1、A2同时有大量脉冲输出时，证明楼道内人流密集。

以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

如图1所示，本实施例中，一种校园防踩踏预警装置包括检测单元Ⅰ、分析控制单元Ⅱ、报警单元Ⅲ及电源单元Ⅳ；其中：红外反射光电开关A1、A2的型号为E3F-DS30C4，工作电压为直流5V，检测距离为100～300mm，慢反射，NPN三线常开，遮挡动作时输出高电平。脉冲检测开关模块B1、B2采用深圳市粤龙电子科技有限公司生产的YLP-1.1型脉冲检测开关模块(淘宝有售)，其电压为5V，检测频率范围0～10KHz，超过设定频率时出口动作继电器的开点闭合，低于设定频率时出口动作继电器闭合的开点断开；脉冲检测开关模块B1、B2中分别设有LED显示屏和三个功能按键，包括设置/调节按键K1，增加按键K2及减小按键K3。通电后LED显示屏显示4个0，有脉冲输入时显示脉冲频率，按第一下K1键设定千位，通过K2，K3调节数字，按第二下K1键设定百位，通过K2，K3调节数字，按第三下K1键设定十位，通过K2，K3调节数字，按第四下K1键设定个位，通过K2，K3调节数字，再按K1键回到实时显示实测频率界面；语音芯片XP的型号为SC8035B，工作电压为直流5V，为高电平保持可循环播放；发光二极管SD的型号为Risym F5,为直插式红蓝双色发光二极管；自动开关ZK的型号为C65H-DC；电容C1、C2的主要参数为25V 0.1μF，电阻R的主要参数为10Ω，1/4W。

如图2、图3所示，2组红外反射光电开关A1和A2相对安装在监控段楼梯1中间部分两边的侧壁或栏杆3上，位于台阶外部直角的正上方，A1、A2的中心距离对应台阶上表面200mm高的位置(可根据需要进行调整)，水平检测距离设置为200mm(可根据需要进行调整)。分析控制单元及电源单元可根据现场情况进行安装，如与报警单元集成在一起进行安装。

为了检测楼道行人的密集程度，脉冲检测开关模块B1与B2的出口动作继电器常开接点采取串联接线方式，只有达到人群密集，且人群速度达到设定值动作值时，才启动报警单元Ⅲ。

报警单元Ⅲ具备声光同时报警的功能，语音报警部分由语音芯片XP及其外围电路构成，灯光警示部分由通电后可交替发出红蓝两色灯光的发光二极管SD及触发串联接点COM2、CK1构成，当脉冲检测开关模块B1、B2动作时，两组串联的常开接点闭合，脉冲检测开关模块B2的COM2端为高电平，此时，语音芯片XP的OKY端由低电平转换为高电平，其内预置的语音通过扬声器YD循环播放，同时发光二极管SD的电源接通，发出红蓝交替的闪烁灯光进行警示。

所述电源单元Ⅳ中的自动开关ZK可对直流5V电源进行短路和过载保护，同时也可通过自动开关ZK关闭整个装置。

本实施例中，校园防踩踏预警装置根据人流的变化进行动态分析，当楼道内人群较密集且不断移动时，移动的人群不断的遮挡监控段楼梯1两侧的红外反射光电检测开关A1、 A2，在A1、A2的输出端——OUT端产生高低电平的不断变化，形成脉冲，该脉冲通过脉冲检测开关模块B1、B2进行速度计算，即计算每秒钟检测到的脉冲数量，当B1、B2检测的速度都达到设定动作值时，说明楼道内人群密度过大且人群移动速度过快，存在拥堵和踩踏风险，此时脉冲检测开关模块B1、B2动作，常开接点CK1和CON1导通，CK2和CON2 导通，即CK1和CON2两端呈导通状态，CON2变为高电平，此时报警单元Ⅲ中的OKY端子变为高电平，语音芯片XP启动语音播报功能，通过扬声器YD发出语音报警提示；如果在其中提前预置了疏导指令，也可反复播放，指示人群进行疏散；语音报警的同时，发光二极管SD电源接通，发出红蓝交替闪烁的灯光，进一步提示人们放慢移动速度和保持安全距离，从而防止拥堵、踩踏事件的发生。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种校园防踩踏预警装置，安装在学校的教学楼内；其特征在于，包括检测单元、分析控制单元、报警单元及电源单元；所述分析控制单元分别连接检测单元、报警单元及电源单元，电源单元另外与报警单元连接；所述检测单元由2个红外反射光电开关A1、A2构成，分析控制单元由2个串联的脉冲检测开关模块B1、B2组成，每个红外反射光电开关分别对应连接一个脉冲检测开关模块；报警单元包括语音芯片、扬声器及发光二极管，电源单元包括自动开关和直流5V电源；红外反射光电开关A1、A2相对安装在监控段楼梯两侧，报警单元安装在监控段楼梯上方缓步台的墙面上部。

2.根据权利要求1所述的一种校园防踩踏预警装置，其特征在于，所述红外反射光电开关A1的VCC端、OUT端、GND端与脉冲检测开关模块B1的VCC端、IN端、GND端相连接；红外反射光电开关A2的VCC端、OUT端、GND端与脉冲检测开关模块B2的VCC端、IN端、GND端相连接；脉冲检测开关模块B1的出口继电器常开接点CK1、CON1与脉冲检测开关模块B2的出口继电器常开接点CK2、CON2串联连接；脉冲检测开关模块B1的VDD端与脉冲检测开关模块B2的VDD端相连接，连接后的VDD端与脉冲检测开关模块B1的CK1端相连接；脉冲检测开关模块B1的VSS端与脉冲检测开关模块B2的VSS端相连接，连接后的VSS端与5V电源负极连接；脉冲检测开关模块B2的CON2端分别与语音芯片的OKY端及发光二极管的一端连接，发光二极管的另一端通过限流电阻分别与脉冲检测开关模块B1、B2的VSS端、语音芯片的VSS端及接地端相连接；语音芯片的电源端VDD一路连接脉冲检测开关模块B1的CK1端，另一路通过电容C1与接地端相连接；语音芯片的音频输出端PWM1、PWM2连接扬声器；语音芯片的内部稳压器输出端VREG通过电容C2与接地端连接；语音芯片的电平输入端OKY与脉冲检测开关模块B2的CON2端连接，脉冲检测开关模块B1、B2的VDD端与5V电源正极连接；5V电源的输出电路上设有自动开关；脉冲检测开关模块中设有液晶屏及3个功能按键，3个功能按键分别为设置/调节按键、增加按键及减小按键。

3.根据权利要求1或2所述的一种校园防踩踏预警装置，其特征在于，所述红外反射光电开关A1、A2的型号为E3F-DS30C4，检测距离为100～300mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种校园防踩踏预警装置，其特征在于，所述脉冲检测开关模块的检测频率范围为0～10KHz。

5.根据权利要求1或2所述的一种校园防踩踏预警装置，其特征在于，所述语音芯片的型号为SC8035B。

6.根据权利要求1或2所述的一种校园防踩踏预警装置，其特征在于，所述发光二极管为红蓝双色发光二极管，型号为Risym F5。

7.根据权利要求1或2所述的一种校园防踩踏预警装置，其特征在于，所述自动开关的型号为C65H-DC。