本實(shí)用新型涉及三維模型下的客流監(jiān)測(cè)、wifi上傳與云儲(chǔ)存和危險(xiǎn)客流密度預(yù)警行為，具體為一種客流量實(shí)時(shí)檢測(cè)與預(yù)警裝置。

背景技術(shù)：

隨著人口的膨脹，城市人口密度也在不斷增加，一些公共場(chǎng)合的人群密度往往超過負(fù)荷，會(huì)給我們的生活帶來不便，甚至?xí)斐梢恍盒缘膫κ鹿?。因此?duì)人群密度的監(jiān)測(cè)可以在一些場(chǎng)合發(fā)生至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)有的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：基于視頻的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于熱釋電的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于紅外線的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這三者工作各具特色，但卻有著諸多不足?；谝曨l的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成本高、安裝復(fù)雜、對(duì)外界條件要求高、易受外界條件的影響；基于紅外線的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)易受外界干擾、對(duì)復(fù)雜情況的處理不出色；基于熱釋電的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法準(zhǔn)確給出客流密度與客流量。并且這三種裝置均無法將采集數(shù)據(jù)上傳云端儲(chǔ)存供使用。所以，我們希望建立一個(gè)融合熱釋電與紅外線共同傳感的、可以上傳云端的三維立體客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)當(dāng)前技術(shù)中的問題：成本高、安裝復(fù)雜、對(duì)外界條件要求高、易受外界干擾、對(duì)復(fù)雜情況處理不出色、數(shù)據(jù)無法上傳云端等問題，提出一種精度相對(duì)較高、可將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在云端、可處理復(fù)雜情況、受外界干擾相對(duì)較小、成本較低、安裝簡(jiǎn)便的基于三個(gè)維度架設(shè)傳感器的客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用底層硬件采集數(shù)據(jù)、wifi上傳數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)儲(chǔ)存并上傳數(shù)據(jù)到云端、云端數(shù)據(jù)供網(wǎng)頁(yè)與手機(jī)APP訪問使用的方式，可供用戶實(shí)時(shí)查詢各架設(shè)設(shè)備點(diǎn)的實(shí)時(shí)客流量，并可向消防部門提供危險(xiǎn)客流量與人口密度的預(yù)警。著重解決了當(dāng)前類似設(shè)備無法連接云平臺(tái)、無法向消防部門提供危險(xiǎn)客流量預(yù)警、對(duì)復(fù)雜情況處理不出色、精度相對(duì)較低的缺點(diǎn)。該裝置以意法半導(dǎo)體公司的STM32F103ZET6作為核心CPU，用來將各傳感器的感應(yīng)狀態(tài)處理后變成實(shí)時(shí)人數(shù)并顯示，內(nèi)部包括512K flash和64K RAM。外圍器件包括WIFI模塊RM04用來將數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)關(guān)、E3F-DS10C4紅外線漫反射型光電開關(guān)用來檢測(cè)y軸和z軸方向感應(yīng)情況判斷人數(shù)、HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊熱釋電紅外傳感器用來區(qū)別人與其他物體，感應(yīng)x軸方向情況。自主編寫網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收底層硬件上傳的一系列數(shù)據(jù)，并上傳到云端。自主制作網(wǎng)頁(yè)用于從云端獲取數(shù)據(jù)并顯示出實(shí)時(shí)查詢地點(diǎn)客流量、人口密度熱力圖等，并可向消防部門發(fā)送預(yù)警信息。自主開發(fā)APP可提供手機(jī)實(shí)時(shí)查詢客流情況。

本實(shí)用新型具體技術(shù)方案如下：

一種基于三維模型和云平臺(tái)的客流監(jiān)測(cè)及危險(xiǎn)密度預(yù)警裝置，該裝置的組成包括數(shù)據(jù)處理模塊、熱釋電感應(yīng)模塊、客流檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊；其中，熱釋電感應(yīng)模塊、客流檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊相連；

所述數(shù)據(jù)處理模塊為單片機(jī)；

所述熱釋電感應(yīng)模塊包括兩個(gè)相互獨(dú)立的人體紅外感應(yīng)模塊熱釋電紅外傳感器；門框的內(nèi)外側(cè)各安裝一個(gè)；

所述液晶顯示模塊為液晶顯示屏；

所述數(shù)據(jù)上傳模塊為WIFI模塊；

所述的客流檢測(cè)模塊由6個(gè)子模塊構(gòu)成，每個(gè)子模塊包括一個(gè)紅外線傳感器、一個(gè)光耦和一個(gè)電阻，三者依次串聯(lián)關(guān)系，每個(gè)光耦連接電阻的引腳與單片機(jī)對(duì)應(yīng)引腳相連，6個(gè)光耦為并聯(lián)；6個(gè)子模塊中，在門框的頂部安裝4個(gè)，每個(gè)間隔20-40cm；門框前部、后部各安裝一個(gè)，高度為1.0-1.3m。

本實(shí)用新型的有益效果為：

成本低(實(shí)物成本約500元)，具有普及性，易安裝，受外界環(huán)境影響較小，可處理客流連續(xù)進(jìn)入及多人并排共同進(jìn)入的復(fù)雜情況，精確度較高，可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云平臺(tái)，用戶可通過網(wǎng)頁(yè)或手機(jī)APP實(shí)時(shí)查詢客流情況，能夠向消防部門發(fā)送危險(xiǎn)客流情況預(yù)警。并且，在如自習(xí)室等場(chǎng)所中，當(dāng)人口密度很小時(shí)，可提示關(guān)閉教室電力以達(dá)到節(jié)能減排效果。

附圖說明

圖1：本實(shí)用新型的各模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2：本實(shí)用新型的系統(tǒng)工作示意圖；

圖3：本實(shí)用新型的客流檢測(cè)模塊原理圖；

圖4：本實(shí)用新型的三維模型示意圖(主要為x軸方向)；

圖5：本實(shí)用新型的三維模型示意圖(主要為y軸方向)；

圖6：本實(shí)用新型的三維模型示意圖(主要為z軸方向)。

具體實(shí)施方式

由圖1，本實(shí)用新型的系統(tǒng)，其組成包括數(shù)據(jù)處理模塊、熱釋電感應(yīng)模塊、客流檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊；其中，熱釋電感應(yīng)模塊、客流檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊相連；工作時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊通過數(shù)據(jù)上傳模塊將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與用戶服務(wù)模塊相連，將數(shù)據(jù)進(jìn)一步上傳、處理。

所述數(shù)據(jù)處理模塊為單片機(jī)，具體為STM32F103ZET6單片機(jī)芯片。

所述熱釋電感應(yīng)模塊包括兩個(gè)相互獨(dú)立的人體紅外感應(yīng)模塊熱釋電紅外傳感器，具體型號(hào)均為HC-SR501。

所述客流檢測(cè)模塊為紅外線客流感應(yīng)相關(guān)處理設(shè)備。

所述液晶顯示模塊為液晶顯示屏，具體型號(hào)為ILI9320。

數(shù)據(jù)上傳模塊為WIFI模塊，具體型號(hào)為RM04。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為網(wǎng)關(guān)與云平臺(tái)。

用戶服務(wù)模塊為可訪問網(wǎng)絡(luò)、可安裝手機(jī)APP、CPU至少1GHz的智能手機(jī)和可訪問網(wǎng)頁(yè)的計(jì)算機(jī)。

上述液晶顯示模塊固定在數(shù)據(jù)處理模塊上，成為一個(gè)整體，可固定在一固定位置，如墻面、門上等，組成裝置中心控制點(diǎn)；熱釋電感應(yīng)模塊、客流檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊分別通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)處理模塊相連，熱釋電模塊與客流檢測(cè)模塊的z軸方向傳感器安裝在門框的上方，客流檢測(cè)模塊的y軸方向傳感器安裝在門框的側(cè)方，數(shù)據(jù)上傳模塊固定在中心控制點(diǎn)旁邊。底層各模塊檢測(cè)得到人數(shù)后上傳數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)，用戶服務(wù)模塊可供用戶實(shí)時(shí)查詢客流情況并進(jìn)行預(yù)警。

由圖2，本實(shí)用新型具體系統(tǒng)工作示意如圖。底層設(shè)備由數(shù)據(jù)處理模塊、熱釋電感應(yīng)模塊、客流檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊組成。底層紅外線、熱釋電感應(yīng)模塊檢測(cè)數(shù)據(jù)并經(jīng)STM32F103ZET6處理后上傳網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)并進(jìn)一步上傳到云端。云端接收存儲(chǔ)后提供網(wǎng)頁(yè)與APP使用。

所述的客流檢測(cè)模塊由6個(gè)子模塊構(gòu)成，每個(gè)子模塊包括一個(gè)紅外線傳感器、一個(gè)光耦和一個(gè)電阻，三者依次串聯(lián)關(guān)系，光耦連接電阻的引腳與單片機(jī)引腳相連，6個(gè)光耦為并聯(lián)關(guān)系，且共地。具體的結(jié)構(gòu)如圖3所示，J1-J6為本實(shí)用新型使用的用于組成客流檢測(cè)模塊的紅外線傳感器，其中，J1與J2為y軸方向傳感器，J3-J6為z軸方向傳感器；U1-U6為光耦；PF6、PF7、PF8、PF9、PF11、PF12均為數(shù)據(jù)處理模塊的STM32單片機(jī)MCU的管腳，電阻R1-R6分別與對(duì)應(yīng)管腳相連。當(dāng)客流經(jīng)過時(shí)，負(fù)責(zé)x軸方向傳感的熱釋電模塊進(jìn)行感應(yīng)，主要由紅外線傳感器組成的客流檢測(cè)模塊進(jìn)行傳感，傳輸信號(hào)至光耦進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)接入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行相應(yīng)的處理與分析，得出實(shí)時(shí)的客流情況。

具體各傳感器位置詳見下述圖4、圖5、圖6說明。

本實(shí)用新型的工作過程如下：

開機(jī)后，數(shù)據(jù)處理模塊開始監(jiān)聽各模塊狀態(tài)。當(dāng)熱釋電感應(yīng)模塊感應(yīng)到人時(shí)，判斷客流檢測(cè)模塊傳入狀態(tài)，根據(jù)傳輸狀態(tài)不同，數(shù)據(jù)處理模塊分別進(jìn)行人數(shù)的處理。即x、y、z軸三個(gè)維度。x軸傳感器為熱釋電感應(yīng)模塊，負(fù)責(zé)感應(yīng)客流進(jìn)出方向的情況，判斷是否有人進(jìn)出；y軸傳感器為紅外線傳感器，為客流檢測(cè)模塊的一部分，負(fù)責(zé)判斷客流的進(jìn)、出情況；z軸傳感器為紅外線傳感器，為客流檢測(cè)模塊的另一部分，負(fù)責(zé)判斷同時(shí)進(jìn)入的客流人數(shù)。

人數(shù)處理結(jié)束后，數(shù)據(jù)處理模塊將數(shù)據(jù)傳送至液晶顯示模塊顯示實(shí)時(shí)人數(shù)與實(shí)時(shí)時(shí)間，每1s更新一次屏幕。同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)上傳模塊。

數(shù)據(jù)上傳模塊將數(shù)據(jù)處理模塊處理得到的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。用戶服務(wù)模塊通過訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，將數(shù)據(jù)提供給用戶，并提供危險(xiǎn)客流量與人口密度預(yù)警服務(wù)。

本實(shí)用新型涉及的控制過程為公知技術(shù)，涉及的軟件或相關(guān)協(xié)議為現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)器件自帶。

由圖4，本實(shí)用新型三維模型中x軸工作示意圖如圖。x軸方向(人進(jìn)出門方向)設(shè)置2個(gè)熱釋電紅外感應(yīng)器在內(nèi)外門框上方各一個(gè)(兩者相互獨(dú)立，)，共同構(gòu)成熱釋電感應(yīng)模塊)，熱釋電感應(yīng)方向與地面呈45°角，通過人體與其他物體產(chǎn)生的紅外頻率、溫度的差別，達(dá)到區(qū)別人體與其他物體的效果，并可在有人即將通過時(shí)，觸發(fā)紅外線工作，可有效降低外界情況的干擾、誤報(bào)率并節(jié)能減排。

由圖5，本實(shí)用新型三維模型中y軸工作示意圖如圖。在y軸方向(門框?qū)挾确较?設(shè)置紅外線發(fā)射感應(yīng)器，門框前部、后部各設(shè)一組，每組1個(gè)紅外線傳感器距地高度建議1.2米，固定于內(nèi)外門框上，分別標(biāo)號(hào)a、b，用來判斷人體進(jìn)、出門狀態(tài)；當(dāng)熱釋電傳感器感應(yīng)到人體有進(jìn)門、出門情況時(shí)，觸發(fā)紅外線感應(yīng)器進(jìn)行工作。當(dāng)人體進(jìn)入順序?yàn)閍b時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將人群總數(shù)加1；當(dāng)人體進(jìn)入順序?yàn)閎a時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將人群總數(shù)減1。當(dāng)多人依次連續(xù)進(jìn)入時(shí)，y軸紅外線還可檢測(cè)出依次進(jìn)入了多少人，解決了依次連續(xù)進(jìn)入計(jì)數(shù)困難的情況。

由圖6，本實(shí)用新型三維模型中z軸工作示意圖如圖。在z軸方向(門框高度方向)設(shè)置一組紅外線發(fā)射感應(yīng)器，每組4個(gè)紅外線傳感器，固定于門框上方。系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)人進(jìn)入空間時(shí)會(huì)遮擋的紅外線條數(shù)范圍，當(dāng)人群遮擋紅外線時(shí)，根據(jù)遮擋條數(shù)可自動(dòng)判別同時(shí)進(jìn)入(出去)多少人，以達(dá)到提高精確度的效果。

本實(shí)用新型中相關(guān)器件涉及的程序或協(xié)議，主要為數(shù)據(jù)上傳模塊固有的AT指令、熱釋電感應(yīng)模塊與客流檢測(cè)模塊固有的USART通信協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)，其均為公知技術(shù)。

STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是32位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。開發(fā)人員通過選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功能、存儲(chǔ)器、性能和引腳數(shù)量，以最小的硬件變化來滿足個(gè)性化的應(yīng)用需求。成本低(實(shí)物成本約500元)，具有普及性，易安裝(學(xué)生即可安裝)，受外界環(huán)境影響較小，可處理客流連續(xù)進(jìn)入及多人并排共同進(jìn)入的復(fù)雜情況，精確度較高，可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云平臺(tái)，用戶可通過網(wǎng)頁(yè)或手機(jī)APP實(shí)時(shí)查詢客流情況，能夠向消防部門發(fā)送危險(xiǎn)客流情況預(yù)警。并且，在如自習(xí)室等場(chǎng)所中，當(dāng)人口密度很小時(shí)，可提示關(guān)閉教室電力以達(dá)到節(jié)能減排效果。這對(duì)于客流量的監(jiān)測(cè)和上傳云端及危險(xiǎn)密度的預(yù)警有著重大的意義。

本實(shí)用新型未盡事宜為公知技術(shù)。