可编址主动红外入侵探测器设计及其应用
发布时间：2021-08-19 09:16
为了及时准确的估计室内人数,进而了解建筑物不同区域内人员分布情况,设计了一种使用IP地址为标识的可编址主动红外入侵探测器。与传统红外探测器是主机附属装置不同,该探测器使用TCP套接字与上位机通信,一个主机可通过网络配置与多个探测器装置进行连接。可编址主动红外入侵探测器主要由主动红外入侵探测器、微处理器以及无线通信模块组成:主动红外入侵探测器完成人员进出过程的感知;微处理器实现对感知信号的获取和处理;数据采用无线通信方式上传至上位机。基于该探测器装置,设计并实现了基于红外的进出人数计数程序。实验表明,探测器装置能及时准确感知人员的变化并将信号上传给上位机,而且进出人数计数程序能准确统计通过人数。
【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(08)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
可编址主动红外入侵探测器原理
可编址主动红外入侵探测器软件由运行于Arduino中的信号感知和发送程序(下位机程序)以及运行于网络上感知信号的接收端的人员计数程序(上位机程序)两部分组成。下位机程序完成对主动红外入侵探测器的感知信号的接收与处理,并使用TCP/IP协议发送给上位机程序,上位机程序在接收到下位机根据发送信号探测器的地址确定信号产生的位置,进而对对应区域的人数变化进行计算。功能上,下位机程序由初始化模块以及信号采集与发送两个模块组成。其中,初始化模块不仅需要完成对Arduino引脚、串口通信速率、数字端口工作模式的设定,还需要对WiFi通信模块ESP8266的工作模式、接入AP点的名称和密码、TCP服务器端的地址和端口以及ESP8266自身的MAC地址进行设定。全部工作在下位机程序中的setup()函数中完成,其流程如图2(a)所示。信号采集与发送模块在下位机程序中的loop()函数中实现,其流程如图2(b)所示。信号采集与发送模块的功能就是重复执行读取受光器的数据、对采集到的信号进行数据处理、将处理后的数据发送到上位机程序以及延时等操作。图2(b)中,读取受光器的数据主要是读取受光器的电压的高低状态并将所读取的状态转换为信号0或1,数据处理主要是获取探测器的MAC地址以及IP地址,并将MAC地址、IP地址以及获取到的受光器的输出信号拼接,得到处理后的数据,数据发送操作则将处理后的数据发送给上位机。由于探测器的MAC地址与IP地址经设定之后是相互绑定的,上位机根据接收的MAC地址和IP地址信息均可定位探测器的位置。
上位机接收下位机发送的信号后,根据采集到的信号数据完成区域的人员的统计。对于采集到的受光器输出数据,当值为0时说明此刻无人在探测区域,当值为1时说明此刻有人在探测区域。则根据相邻时间段内采集到的受光器输出数据的取值变化统计通过探测区域的人数时,有如下4种情形需要考虑:1)当前时刻数据currentSignal与前一时刻数据previousSignal均为0,说明这段时间内无人在探测区域;2)当前时刻信号currentSignal与前一时刻信号previousSignal均为1,说明这段时间内探测区域内持续有人;3)currentSignal=1, previousSignal=0,说明这段时间内有人通过探测区域;4)currentSignal=0, previousSignal=1。称情形3描述的情况为信号的0-1跃变,而情形4描述的情况为信号的1-0跃变。若以有人离开探测区域来判定通过人员计算变化,即以信号的1-0跃变作为判别人数变化的判据,则基于1-0信号跃变的通过人数的统计方法流程如图3所示。基于1-0信号跃变的通过人数计数方法,以可编址红外入侵探测器为人员通过探测区域的感知装置,上位机中需要实现的通过探测区域的人员计数程序的流程如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种实现建筑物内应答器定位跟踪的新方法[J]. 徐小辉,胡云鹏. 电子测量与仪器学报. 2019(04)
[2]超声波飞行时间测量的数字增益补偿[J]. 燕学智,王海云,王昕. 仪器仪表学报. 2018(09)
[3]热释电红外传感器及其在人员计数系统中的应用[J]. 易金桥,黄勇,廖红华,谭建军,姜胜林. 红外与激光工程. 2015(04)
[4]红外探测器低频噪声长时间监测系统设计[J]. 胡为,庄奕琪,包军林,赵启凤. 电子测量与仪器学报. 2015(02)
[5]动态热释电传感器网络目标跟踪技术研究[J]. 孙乔,杨卫,张文栋,王泽兵. 光电子.激光. 2013(12)
[6]动态下红外热释电传感器的目标定位方法[J]. 孙乔,杨卫,于海洋,刘俊. 红外与激光工程. 2012(09)
[7]浅析主动红外入侵探测器的原理及应用[J]. 吕立波. 中国公共安全(综合版). 2010(Z1)
博士论文
[1]空调冷冻站“无中心控制”系统研究[D]. 代允闯.清华大学 2016
[2]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
本文编号：3351139
【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(08)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
可编址主动红外入侵探测器原理
可编址主动红外入侵探测器软件由运行于Arduino中的信号感知和发送程序(下位机程序)以及运行于网络上感知信号的接收端的人员计数程序(上位机程序)两部分组成。下位机程序完成对主动红外入侵探测器的感知信号的接收与处理,并使用TCP/IP协议发送给上位机程序,上位机程序在接收到下位机根据发送信号探测器的地址确定信号产生的位置,进而对对应区域的人数变化进行计算。功能上,下位机程序由初始化模块以及信号采集与发送两个模块组成。其中,初始化模块不仅需要完成对Arduino引脚、串口通信速率、数字端口工作模式的设定,还需要对WiFi通信模块ESP8266的工作模式、接入AP点的名称和密码、TCP服务器端的地址和端口以及ESP8266自身的MAC地址进行设定。全部工作在下位机程序中的setup()函数中完成,其流程如图2(a)所示。信号采集与发送模块在下位机程序中的loop()函数中实现,其流程如图2(b)所示。信号采集与发送模块的功能就是重复执行读取受光器的数据、对采集到的信号进行数据处理、将处理后的数据发送到上位机程序以及延时等操作。图2(b)中,读取受光器的数据主要是读取受光器的电压的高低状态并将所读取的状态转换为信号0或1,数据处理主要是获取探测器的MAC地址以及IP地址,并将MAC地址、IP地址以及获取到的受光器的输出信号拼接,得到处理后的数据,数据发送操作则将处理后的数据发送给上位机。由于探测器的MAC地址与IP地址经设定之后是相互绑定的,上位机根据接收的MAC地址和IP地址信息均可定位探测器的位置。
上位机接收下位机发送的信号后,根据采集到的信号数据完成区域的人员的统计。对于采集到的受光器输出数据,当值为0时说明此刻无人在探测区域,当值为1时说明此刻有人在探测区域。则根据相邻时间段内采集到的受光器输出数据的取值变化统计通过探测区域的人数时,有如下4种情形需要考虑:1)当前时刻数据currentSignal与前一时刻数据previousSignal均为0,说明这段时间内无人在探测区域;2)当前时刻信号currentSignal与前一时刻信号previousSignal均为1,说明这段时间内探测区域内持续有人;3)currentSignal=1, previousSignal=0,说明这段时间内有人通过探测区域;4)currentSignal=0, previousSignal=1。称情形3描述的情况为信号的0-1跃变,而情形4描述的情况为信号的1-0跃变。若以有人离开探测区域来判定通过人员计算变化,即以信号的1-0跃变作为判别人数变化的判据,则基于1-0信号跃变的通过人数的统计方法流程如图3所示。基于1-0信号跃变的通过人数计数方法,以可编址红外入侵探测器为人员通过探测区域的感知装置,上位机中需要实现的通过探测区域的人员计数程序的流程如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种实现建筑物内应答器定位跟踪的新方法[J]. 徐小辉,胡云鹏. 电子测量与仪器学报. 2019(04)
[2]超声波飞行时间测量的数字增益补偿[J]. 燕学智,王海云,王昕. 仪器仪表学报. 2018(09)
[3]热释电红外传感器及其在人员计数系统中的应用[J]. 易金桥,黄勇,廖红华,谭建军,姜胜林. 红外与激光工程. 2015(04)
[4]红外探测器低频噪声长时间监测系统设计[J]. 胡为,庄奕琪,包军林,赵启凤. 电子测量与仪器学报. 2015(02)
[5]动态热释电传感器网络目标跟踪技术研究[J]. 孙乔,杨卫,张文栋,王泽兵. 光电子.激光. 2013(12)
[6]动态下红外热释电传感器的目标定位方法[J]. 孙乔,杨卫,于海洋,刘俊. 红外与激光工程. 2012(09)
[7]浅析主动红外入侵探测器的原理及应用[J]. 吕立波. 中国公共安全(综合版). 2010(Z1)
博士论文
[1]空调冷冻站“无中心控制”系统研究[D]. 代允闯.清华大学 2016
[2]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
本文编号：3351139
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