CN215666425U - 一种智能电梯手势呼梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种智能电梯手势呼梯系统，涉及电梯COP/LOP楼层登记装置技术领域，本发明包括电梯轿厢与主控制模块，以及设置于电梯轿厢内部的超声波TOF传感器模组与内置TFT显示屏，以及设置于电梯轿厢外部的感应区，主控制模块包括FPGA模块、MCU与电梯运行系统模块以及PHY通信接口，并与内置TFT显示屏通讯连接，手势识别模块由手势识别系统运行控制，上行感应区与下行感应区并列设置于电梯轿厢外部各个楼层地面上，上行感应区与下行感应区内部搭载有重力感应模块，本发明中，改进后的超声波TOF传感器模组由多个超声波TOF传感器组成超声波阵列，通过多路传感器识别手势动作并传递多路IIC信息，FPGA模块可以模拟出多路IIC信息来实现无迟滞的手势识别。

Description

一种智能电梯手势呼梯系统

技术领域

本发明涉及电梯COP/LOP楼层登记装置技术领域，特别涉及一种智能电梯手势呼梯系统。

背景技术

伴随着国内城市化的进程，高楼大厦由于楼层较高，使得电梯设备大量使用，伴随着计算机技术以及智能交互技术的不断发展进步，高楼大厦智能化不断精进，而电梯作为智能建筑中重要的交通载体之一，其智能化程度也需要与时俱进。

用户在搭乘电梯时，传统方式通常是通过按键方式呼叫电梯达到用户所在层，缺少了通过触屏终端设备控制电梯的控制方式，改进后的以红外识别技术作为技术支持的手势呼梯装置，主要是通过摄像头来采集动作识别，缺陷是只能识别简单的手势动作，同时该技术的作用范围有限，敏感度也会受到光线条件的影响，智能化程度低，也大大影响了使用体验感。

现有的一种智能电梯手势呼梯系统有着红外识别技术的识别效能低下、整体技术搭配使用的场景要求过高且安全性低以及外置感应区设计简单等问题，为此我们提出了一种智能电梯手势呼梯系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种智能电梯手势呼梯系统，可以有效解决背景技术中红外识别技术的识别效能低下、整体技术搭配使用的场景要求过高且安全性低以及外置感应区设计简单等问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种智能电梯手势呼梯系统，包括电梯轿厢与主控制模块，以及设置于电梯轿厢内部的超声波TOF传感器模组与内置TFT显示屏，以及设置于电梯轿厢外部的感应区，所述主控制模块包括FPGA模块、MCU与电梯运行系统模块以及PHY通信接口，所述主控制模块通过PHY通信接口与中央处理器连接，所述超声波TOF 传感器模组由手势识别模块控制运行，并与内置TFT显示屏通讯连接，所述手势识别模块由手势识别系统运行控制，所述超声波TOF传感器模组由多个超声波TOF传感器组成超声波阵列，实现多路IIC通信识别手势动作，所述 FPGA模块可以模拟出多路IIC信息来实现无迟滞的手势识别，使得识别率有更快的提升，所述内置TFT显示屏内部搭载有语音唤醒模块，所述语音唤醒模块与内置TFT显示屏通讯连接，所述语音唤醒模块由手势识别系统运行控制，所述感应区包括上行感应区、下行感应区以及外置TFT显示屏，所述上行感应区与下行感应区并列设置于电梯轿厢外部各个楼层地面上，所述上行感应区与下行感应区内部搭载有重力感应模块，所述重力感应模块与外置 TFT显示屏通讯连接，乘坐人员通过站立在上行感应区或者下行感应区来告知MCU与电梯运行系统模块，电梯轿厢的运行信息通过外置TFT显示屏反馈给乘坐人员，确定并传达指令后电梯轿厢上行或者下行，当乘坐人员进入电梯轿厢后，通过发出运行语音，语音唤醒模块收音并进行识别，识别成功后通过内置TFT显示屏给出唤醒成功的语音提示，随后可以根据内置TFT显示屏提示进行相应手势呼梯操作，可以通过“画圈”手势选层登记，也可以直接通过指定手势完成楼层直接登记，手势识别系统控制下的手势识别模块通过读取超声波TOF传感器模组反馈的IIC信息获取手势动作信息来读取选层信息，随后将信号传输至FPGA模块，FPGA模块将选层命令发给MCU与电梯运行系统模块，完成登记命令，进一步确认完成楼层登记，随后驱动电梯轿厢智能运行。

进一步地，所述FPGA模块为一种半定制集成电路，具有很好的灵活性， FPGA模块拥有更大的并行度，可以使许多模块相互独立的进行计算，也就是可以同时对多个超声波TOF传感器传递的IIC数据信息进行单路或者多路分析，因此使得时间开销减小，再加上它的集成度高，从某种程度也可以降低硬件资源开销，区别于传统的摄像头图像处理识别模块，减少了系统搭建的繁琐性，降低了使用费用。

进一步地，所述手势识别模块有效识别距离在0.5m以内，用户无需触摸电梯按钮即可通过手势完成登记，为当下疫情防护提供了新的解决方案，同时区别于传统的红外识别方式，不仅可以识别简单的手势动作，同时可以根据预先设定复杂手势来进行指定手势识别并发出驱动指令，进而直接驱动电梯轿厢运行。

进一步地，所述内置TFT显示屏与外置TFT显示屏均为7寸登记HMI显示平台，实时反馈用户选层登记状态，主要包括电梯轿厢已搭乘乘客数、空余数以及楼层显示，并具备报警功能。

进一步地，所述重力感应模块控制的机械元件主要是压力传感器，用于检测位于上行感应区和下行感应区的待搭乘乘客的重量，所述MCU与电梯运行系统模块分析数据并将相应指令显示在外置TFT显示屏，主要包括以下三点指令宣读：一是电梯轿厢满载时外置TFT显示屏提示乘客选择其他电梯，电梯轿厢此层不停；二是电梯轿厢有空位时，运行到待乘乘客楼层并开门，同时根据乘客重量控制电梯轿厢门的开关时间；三是乘客全部远离上行感应区与下行感应区时，控制电梯轿厢停止运行或者跳过该层运行，无需再到达原定楼层。

进一步地，所述超声波TOF传感器模组中的超声波TOF传感器个数主要依据电梯轿厢的空间大小决定数量，所述超声波TOF传感器单个探测物体的视场高达180°，因此一个超声波TOF传感器就能够检测整个电梯场景，设置多个超声波TOF传感器组成超声波阵列主要是方便FPGA模块模拟多路IIC 信息，实现无迟滞的手势识别，提高整体的智能性与使用体验性，区别于传统的摄像头红外识别，超声波TOF传感器模组的识别敏感性不受光线条件的影响，理论上可以在所有照明条件下均能完美工作，即使在阳光直射的环境下。

进一步地，所述超声波TOF传感器模组主要通过手势识别来完成指令操作，可以很好地规避红外摄像头识别在公共场合使用对个人信息安全泄露的影响。

进一步地，以上所述所有的用电元件需要的电力支持均由电源管理系统控制并驱动提供。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中，传统的红外识别采用单一的摄像头采集动作并识别，此技术只能识别简单的手势动作，识别成功率低，改进后的超声波TOF传感器模组由多个超声波TOF传感器组成超声波阵列，通过多路传感器识别手势动作并传递多路IIC信息，FPGA模块可以模拟出多路IIC信息来实现无迟滞的手势识别，使得识别成功率大大提高；

2、本发明中，传统的红外识别技术采用摄像头采集动作并识别，对使用环境要求过高，在黑暗以及光线直射环境下非常容易出现无法识别或者识别出错等问题，同时摄像头识别需要配套图像处理识别模块，导致整个系统的搭建十分繁琐，能耗相对较高，并且红外识别对于人眼的伤害较大，在公共场合使用对个人信息安全带来风险，改进后的超声波TOF传感器模组通过 FPGA模块控制，由于FPGA模块的特性，降低整体硬件资源开销，同时单个超声波TOF传感器探测物体的视场高达180°，可以说单个超声波TOF传感器就能够检测整个电梯场景，也不会受到使用环境的影响，理论上适应于所有照明条件，降低使用能耗的同时降低了识别设备对环境的要求；

3、本发明中，传统的感应区不具备信息传递功能，就是说乘客无法及时获得完全的电梯轿厢的运行信息，同时电梯轿厢无法得知待乘乘客的具体信息，因此改造后的感应区设置了上行感应区与下行感应区，方便电梯轿厢得知具体的待上行与待下行的乘客数量与重量；除了电梯轿厢的运行所处楼层外，待乘乘客还可以通过外置TFT显示屏获得电梯轿厢内部的乘坐人员的数量以及单次可载人员数量与重量，获得继续等待或者及时换乘等信息，进而减少等待时间，大大提高了整体的智能化程度。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。

图1为本发明的控制流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1，本发明为一种智能电梯手势呼梯系统，包括电梯轿厢与主控制模块，以及设置于电梯轿厢内部的超声波TOF传感器模组与内置TFT显示屏，以及设置于电梯轿厢外部的感应区，主控制模块包括FPGA模块、MCU与电梯运行系统模块以及PHY通信接口，主控制模块通过PHY通信接口与中央处理器连接，超声波TOF传感器模组由手势识别模块控制运行，并与内置TFT 显示屏通讯连接，手势识别模块由手势识别系统运行控制，超声波TOF传感器模组由多个超声波TOF传感器组成超声波阵列，实现多路IIC通信识别手势动作，FPGA模块可以模拟出多路IIC信息来实现无迟滞的手势识别，使得识别率有更快的提升，内置TFT显示屏内部搭载有语音唤醒模块，语音唤醒模块与内置TFT显示屏通讯连接，语音唤醒模块由手势识别系统运行控制，感应区包括上行感应区、下行感应区以及外置TFT显示屏，上行感应区与下行感应区并列设置于电梯轿厢外部各个楼层地面上，上行感应区与下行感应区内部搭载有重力感应模块，重力感应模块与外置TFT显示屏通讯连接，乘坐人员通过站立在上行感应区或者下行感应区来告知MCU与电梯运行系统模块，电梯轿厢的运行信息通过外置TFT显示屏反馈给乘坐人员，确定并传达指令后电梯轿厢上行或者下行，当乘坐人员进入电梯轿厢后，通过发出运行语音，语音唤醒模块收音并进行识别，识别成功后通过内置TFT显示屏给出唤醒成功的语音提示，随后可以根据内置TFT显示屏提示进行相应手势呼梯操作，可以通过“画圈”手势选层登记，也可以直接通过指定手势完成楼层直接登记，手势识别系统控制下的手势识别模块通过读取超声波TOF传感器模组反馈的IIC信息获取手势动作信息来读取选层信息，随后将信号传输至 FPGA模块，FPGA模块将选层命令发给MCU与电梯运行系统模块，完成登记命令，进一步确认完成楼层登记，随后驱动电梯轿厢智能运行。

进一步地，FPGA模块为一种半定制集成电路，具有很好的灵活性，FPGA 模块拥有更大的并行度，可以使许多模块相互独立的进行计算，也就是可以同时对多个超声波TOF传感器传递的IIC数据信息进行单路或者多路分析，因此使得时间开销减小，再加上它的集成度高，从某种程度也可以降低硬件资源开销，区别于传统的摄像头图像处理识别模块，减少了系统搭建的繁琐性，降低了使用费用。

进一步地，手势识别模块有效识别距离在0.5m以内，用户无需触摸电梯按钮即可通过手势完成登记，为当下疫情防护提供了新的解决方案，同时区别于传统的红外识别方式，不仅可以识别简单的手势动作，同时可以根据预先设定复杂手势来进行指定手势识别并发出驱动指令，进而直接驱动电梯轿厢运行。

进一步地，内置TFT显示屏与外置TFT显示屏均为7寸登记HMI显示平台，实时反馈用户选层登记状态，主要包括电梯轿厢已搭乘乘客数、空余数以及楼层显示，并具备报警功能。

进一步地，重力感应模块控制的机械元件主要是压力传感器，用于检测位于上行感应区和下行感应区的待搭乘乘客的重量，MCU与电梯运行系统模块分析数据并将相应指令显示在外置TFT显示屏，主要包括以下三点指令宣读：一是电梯轿厢满载时外置TFT显示屏提示乘客选择其他电梯，电梯轿厢此层不停；二是电梯轿厢有空位时，运行到待乘乘客楼层并开门，同时根据乘客重量控制电梯轿厢门的开关时间；三是乘客全部远离上行感应区与下行感应区时，控制电梯轿厢停止运行或者跳过该层运行，无需再到达原定楼层。

进一步地，超声波TOF传感器模组中的超声波TOF传感器个数主要依据电梯轿厢的空间大小决定数量，超声波TOF传感器单个探测物体的视场高达 180°，因此一个超声波TOF传感器就能够检测整个电梯场景，设置多个超声波TOF传感器组成超声波阵列主要是方便FPGA模块模拟多路IIC信息，实现无迟滞的手势识别，提高整体的智能性与使用体验性，区别于传统的摄像头红外识别，超声波TOF传感器模组的识别敏感性不受光线条件的影响，理论上可以在所有照明条件下均能完美工作，即使在阳光直射的环境下。

进一步地，超声波TOF传感器模组主要通过手势识别来完成指令操作，可以很好地规避红外摄像头识别在公共场合使用对个人信息安全泄露的影响。

进一步地，以上所有的用电元件需要的电力支持均由电源管理系统控制并驱动提供。

本发明的工作原理为：

改造后的感应区设置了上行感应区与下行感应区，方便电梯轿厢控制系统得知具体的待上行与待下行的乘客数量与重量，除了知晓电梯轿厢的运行所处楼层外，乘客还可以通过外置TFT显示屏获得电梯轿厢内部的乘坐人员的数量以及单次可载人员数量与重量，进而获得继续等待或者及时换乘等信息，进而减少等待时间，当乘坐人员进入电梯轿厢后，通过发出运行语音，语音唤醒模块收音并进行识别，识别成功后通过内置TFT显示屏给出唤醒成功的语音提示，随后可以根据内置TFT显示屏提示进行相应手势呼梯操作，可以通过“画圈”手势选层登记，也可以直接通过指定手势完成楼层直接登记，手势识别系统控制下的手势识别模块通过读取超声波TOF传感器模组反馈的IIC信息获取手势动作信息来读取选层信息，随后将信号传输至FPGA 模块，FPGA模块将选层命令发给MCU与电梯运行系统模块，完成登记命令，进一步确认完成楼层登记，随后驱动电梯轿厢智能运行，实现高效安全的人机交互体验，在保护用户隐私同时降低能耗实现可持续发展，整体系统设计实现了无接触呼梯模式，为当下疫情防护提供了新的解决方案。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (8)

1.一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：包括电梯轿厢与主控制模块，以及设置于电梯轿厢内部的超声波TOF传感器模组与内置TFT显示屏，以及设置于电梯轿厢外部的感应区，所述主控制模块包括FPGA模块、MCU与电梯运行系统模块以及PHY通信接口，所述主控制模块通过PHY通信接口与中央处理器连接，所述超声波TOF传感器模组由手势识别模块控制运行，并与内置TFT显示屏通讯连接，所述手势识别模块由手势识别系统运行控制，所述超声波TOF传感器模组由多个超声波TOF传感器组成超声波阵列，实现多路IIC通信识别手势动作，所述FPGA模块可以模拟出多路IIC信息来实现无迟滞的手势识别，使得识别率有更快的提升，所述内置TFT显示屏内部搭载有语音唤醒模块，所述语音唤醒模块与内置TFT显示屏通讯连接，所述语音唤醒模块由手势识别系统运行控制，所述感应区包括上行感应区、下行感应区以及外置TFT显示屏，所述上行感应区与下行感应区并列设置于电梯轿厢外部各个楼层地面上，所述上行感应区与下行感应区内部搭载有重力感应模块，所述重力感应模块与外置TFT显示屏通讯连接，乘坐人员通过站立在上行感应区或者下行感应区来告知MCU与电梯运行系统模块，电梯轿厢的运行信息通过外置TFT显示屏反馈给乘坐人员，确定并传达指令后电梯轿厢上行或者下行。

2.根据权利要求1所述的一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：所述FPGA模块为一种半定制集成电路。

3.根据权利要求2所述的一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：所述手势识别模块有效识别距离在0.5m以内。

4.根据权利要求3所述的一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：所述内置TFT显示屏与外置TFT显示屏均为7寸登记HMI显示平台，实时反馈用户选层登记状态，主要包括电梯轿厢已搭乘乘客数、空余数以及楼层显示，并具备报警功能。

5.根据权利要求4所述的一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：所述重力感应模块控制的机械元件主要是压力传感器，用于检测位于上行感应区和下行感应区的待搭乘乘客的重量，所述MCU与电梯运行系统模块分析数据并将相应指令显示在外置TFT显示屏，主要包括以下三点指令宣读：一是电梯轿厢满载时外置TFT显示屏提示乘客选择其他电梯，电梯轿厢此层不停；二是电梯轿厢有空位时，运行到待乘乘客楼层并开门，同时根据乘客重量控制电梯轿厢门的开关时间；三是乘客全部远离上行感应区与下行感应区时，控制电梯轿厢停止运行或者跳过该层运行，无需再到达原定楼层。

6.根据权利要求5所述的一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：所述超声波TOF传感器模组中的超声波TOF传感器个数主要依据电梯轿厢的空间大小决定数量，所述超声波TOF传感器单个探测物体的视场高达180°。

7.根据权利要求6所述的一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：所述超声波TOF传感器模组主要通过手势识别来完成指令操作。

8.根据权利要求7所述的一种智能电梯手势呼梯系统，其特征在于：以上所述所有的用电元件需要的电力支持均由电源管理系统控制并驱动提供。

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