本發(fā)明涉及樓層安全系統(tǒng)及方法，更具體地，涉及一種分布式安全通道人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

在學(xué)校和公共區(qū)域，密集人流量的安全疏散作為一種不可忽視的問題越來越被相關(guān)部門重視。近年來，在有關(guān)各個(gè)安全事故的報(bào)道中，最受矚目的就是踩踏事故，屬于重大安全生產(chǎn)事故，傷亡人數(shù)難以預(yù)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)一種分布式步行樓梯人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)成為急需解決的問題。

當(dāng)前所有的學(xué)校和公共區(qū)域的安全通道均未安裝有人流監(jiān)控和防踩踏裝置，在旅游景區(qū)出入口采用的一種迷宮式排隊(duì)柵欄裝置雖然能有序安排排隊(duì)人流，但出口只有一人能通過，不適用于安全通道這種密集人流的通行，當(dāng)發(fā)生緊急事故時(shí)，不能迅速撤離人群。且需要改變現(xiàn)有樓梯結(jié)構(gòu)，加裝柵欄，成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于通行。

中國專利cn2014107237713公開了一種旅游景區(qū)用人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)及方法，公開了在旅游景點(diǎn)有采用推拉門來控制人流，但是該專利中推拉門比較占地，并且推拉門的材質(zhì)采用金屬，因此剛性不柔和，當(dāng)人流量在推拉門發(fā)生擁堵的時(shí)候容易被推拉門擠壓受傷；采用繼電器的模擬控制不精準(zhǔn)；并且比較占地方、安裝、拆卸均不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種分布式安全通道人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供一種分布式安全通道人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

提供一種分布式安全通道人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)，包括多個(gè)樓層上的樓梯出入口，還包括采集模塊、處理模塊和電機(jī)模塊，所述采集模塊與處理模塊連接，所述處理模塊與電機(jī)模塊連接；

所述采集模塊用于采集樓梯出入口的人流數(shù)據(jù)并發(fā)送至處理模塊，所述采集模塊包括紅外傳感器和第一控制器，所述紅外傳感器與第一控制器連接；

所述處理模塊用于接收和處理人流數(shù)據(jù)并發(fā)送處理信號(hào)至電機(jī)模塊，所述處理模塊包括中央監(jiān)控室，所述中央監(jiān)控室內(nèi)設(shè)有中央控制計(jì)算機(jī)；

所述電機(jī)模塊用于放行和隔斷通道人流，所述電機(jī)模塊包括第二控制器、電機(jī)和控制門，所述第二控制器與電機(jī)連接，所述電機(jī)與控制門連接，所述控制門還包括卷曲桿、擋板布、滑輪和導(dǎo)軌，所述卷曲桿一端與電機(jī)連接，另一端連接滑輪，所述擋板布設(shè)在卷曲桿上，所述電機(jī)通過正反轉(zhuǎn)來控制卷曲桿在導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)擋板布在導(dǎo)軌上展開或收縮，起到開合或關(guān)閉的作用。

優(yōu)選地，所述紅外傳感器采用紅外線反射型傳感器，所述紅外線反射型傳感器可拆卸地設(shè)置在各樓層樓梯出入口處的天花板上，所述控制門安裝在樓梯口側(cè)面墻壁上；紅外線反射傳感器是利用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強(qiáng)度來判定前方障礙的有無。在距離適中的時(shí)候測量精度很高。由于使用的是紅外線，所以抗干擾能力很強(qiáng)。這樣做更加確保了數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述中央控制計(jì)算機(jī)分別與第一控制器、第二控制器通過wifi連接。

優(yōu)選地，所述紅外傳感器與第一控制器之間通過電纜連接，所述紅外傳感器上還設(shè)有透鏡。

進(jìn)一步地，所述紅外傳感器與第一控制器之間通過無線傳輸電路連接，所述無線傳輸電路包括無線發(fā)送電路和無線接收電路，所述無線發(fā)送電路設(shè)在紅外傳感器上，所述無線接收電路設(shè)在第一控制器上；改進(jìn)控制器與紅外傳感器連接方式，加裝無線傳輸電路，在紅外傳感器中加裝無線發(fā)送電路，在控制器中加裝傳感器信號(hào)無線接收電路，這樣改動(dòng)可以更加便于設(shè)備安裝，無明線裸露，提高了系統(tǒng)安全性。

優(yōu)選地，所述擋板布包括多塊小擋板布，所述小擋板布之間可拆卸連接。

優(yōu)選地，所述小擋板布采用防水防火材料，所述可拆卸連接為拉鏈連接，當(dāng)發(fā)生緊急情況如停電、火災(zāi)的時(shí)候，逃生人員可以通過拉鏈來解開擋板布逃生。

本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一種分布式中央控制式機(jī)電系統(tǒng)，各節(jié)點(diǎn)帶電機(jī)控制擋板布和紅外傳感器探頭，各節(jié)點(diǎn)通過采集的紅外傳感器感應(yīng)通過當(dāng)前通道的感應(yīng)數(shù)值，計(jì)數(shù)當(dāng)前樓梯口的人流數(shù)，通過wifi信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送給中央控制計(jì)算機(jī)，中央計(jì)算機(jī)通過人流引導(dǎo)算法解算出當(dāng)前各樓層節(jié)點(diǎn)的預(yù)計(jì)通過人流數(shù)，同步發(fā)送電機(jī)開關(guān)信號(hào)給各樓層控制器，控制器打開或關(guān)閉當(dāng)前節(jié)點(diǎn)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)擋板布在滑軌上左右伸展，隔斷和打開當(dāng)前樓梯入口，以達(dá)到放行和隔斷當(dāng)前通道人流，始終保持當(dāng)前樓梯內(nèi)的人數(shù)為安全閾值，以達(dá)到控制引導(dǎo)人流，避免踩踏事故發(fā)生。

一種分布式安全通道人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，所述多個(gè)樓層的樓梯出口設(shè)為節(jié)點(diǎn)i，包括以下步驟：

s1.紅外傳感器對(duì)節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行信號(hào)采集，第一控制器從紅外傳感器傳輸過來的脈沖信號(hào)采樣計(jì)數(shù)，脈沖信號(hào)的下降沿觸發(fā)一次計(jì)數(shù)；

s2.第一控制器同步將當(dāng)前紅外傳感器感應(yīng)后的計(jì)數(shù)值通過wifi發(fā)送給中央控制計(jì)算機(jī)；

s3.中央控制計(jì)算機(jī)判斷各節(jié)點(diǎn)i通道人流數(shù)，發(fā)送相應(yīng)節(jié)點(diǎn)i的開關(guān)門命令至各節(jié)點(diǎn)i的第二控制器；

s4.各節(jié)點(diǎn)i的第二控制器根據(jù)控制命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)控制門開或閉。

進(jìn)一步地，步驟s1中所述紅外傳感器采樣方法為：采樣當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i紅外線傳感器信號(hào)，若信號(hào)有效，則當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i結(jié)束器值加1，并通過wifi發(fā)送當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i計(jì)數(shù)值給中央計(jì)算機(jī)，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i計(jì)數(shù)器滿則清零，否則開始下一次信號(hào)感應(yīng)過程。

進(jìn)一步地，步驟s2中所述中央控制計(jì)算機(jī)的計(jì)算方法為：中央控制計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)通過wifi實(shí)時(shí)接收全部節(jié)點(diǎn)的紅外傳感器累計(jì)計(jì)數(shù)值，從1到n個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)循環(huán)計(jì)算節(jié)點(diǎn)i計(jì)數(shù)值和節(jié)點(diǎn)i+1計(jì)數(shù)值的差值的絕對(duì)值，另存為中間變量ai，判斷當(dāng)前ai值，大于80則向?qū)Ξ?dāng)前節(jié)點(diǎn)發(fā)送關(guān)門指令，判斷當(dāng)前ai值，小于10則向?qū)Ξ?dāng)前節(jié)點(diǎn)發(fā)送開門指令，判斷當(dāng)前ai值，大于10小于80則對(duì)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)發(fā)送部分開門指令；否則ai當(dāng)前值清零，i值加1，轉(zhuǎn)入下一循環(huán)計(jì)算。

進(jìn)一步地，步驟s4中所述第二控制器的控制方法為：當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i的第二控制器實(shí)時(shí)接收中央計(jì)算機(jī)發(fā)送過來的命令，根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i的人數(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來控制擋板布的開合度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)對(duì)樓層節(jié)點(diǎn)i的人流監(jiān)控和引導(dǎo)，采用分布式的系統(tǒng)，在樓層節(jié)點(diǎn)i均設(shè)有采集模塊和電機(jī)模塊，并且通過處理模塊集中控制；整體采用無線傳輸，從而保證在樓層上安裝方便并且便于拆卸；控制門采用擋板布安全，在緊急情況下，不會(huì)在擁堵的時(shí)候?qū)θ梭w造成擠壓受傷，并且在突發(fā)情況如停電、故障的時(shí)候，可以直接損壞或跳過擋板布，并且上述控制門在樓道相比推拉門安裝更方便、靈活，通過上述的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)樓層節(jié)點(diǎn)i的人流監(jiān)控和引導(dǎo)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，可實(shí)現(xiàn)學(xué)校區(qū)域內(nèi)的人流監(jiān)控以及引導(dǎo)，避免學(xué)校區(qū)域內(nèi)的某個(gè)樓梯口出現(xiàn)學(xué)生扎堆的現(xiàn)象，有效防止踩踏事故的發(fā)生，提高了學(xué)校安全通道的通行安全性。

經(jīng)測算，安裝本發(fā)明中的人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)，能有效降低每樓層安全通道的人流數(shù)，確保不會(huì)出現(xiàn)人流扎堆、踩踏等安全事故的發(fā)生。

本發(fā)明設(shè)計(jì)一分布式控制機(jī)電裝置布置結(jié)構(gòu)，中央計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)控所有節(jié)點(diǎn)間的人流數(shù)，位于每個(gè)樓道口的節(jié)點(diǎn)控制器及其控制門用于在樓道口設(shè)置擋板布有效隔離人流。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的紅外傳感器和開關(guān)門電機(jī)控制裝置，其安裝方式簡潔、便于加裝到現(xiàn)有樓梯口，設(shè)置可拆卸的擋板布，在緊急情況下便于人員逃生。

附圖說明

圖1人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)安裝示意圖。

圖2分布式人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)布置示意圖。

圖3控制門結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4中央控制計(jì)算機(jī)的計(jì)算方法流程圖。

圖5紅外傳感器采樣方法流程圖。

圖6第二控制器的控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

實(shí)施例1

如圖1～3所示，本實(shí)施例提供一種分布式安全通道人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)，包括多個(gè)樓層上的樓梯出入口，還包括采集模塊、處理模塊和電機(jī)模塊，采集模塊與處理模塊連接，處理模塊與電機(jī)模塊連接；

采集模塊用于采集樓梯出入口的人流數(shù)據(jù)并發(fā)送至處理模塊，采集模塊包括紅外傳感器6和第一控制器，紅外傳感器6與第一控制器之間通過電纜連接，紅外傳感器6上還設(shè)有透鏡；

處理模塊用于接收和處理人流數(shù)據(jù)并發(fā)送處理信號(hào)至電機(jī)模塊，處理模塊包括中央監(jiān)控室8，中央監(jiān)控室內(nèi)設(shè)有中央控制計(jì)算機(jī)9，中央控制計(jì)算機(jī)分別與第一控制器、第二控制器4通過wifi裝置7連接；

電機(jī)模塊用于放行和隔斷通道人流，電機(jī)模塊包括第二控制器4、電機(jī)3和控制門，第二控制器4與電機(jī)3連接，電機(jī)3與控制門連接，控制門安裝在樓梯口側(cè)面墻壁上，控制門還包括卷曲桿2、擋板布5、滑輪11和導(dǎo)軌1，卷曲桿2一端與電機(jī)3連接，另一端連接滑輪11，擋板布5一端可活動(dòng)地設(shè)在卷曲桿2上，另一端固定在支撐桿上，電機(jī)3通過正反轉(zhuǎn)來控制卷曲桿2在導(dǎo)軌1上左右移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)擋板布5在導(dǎo)軌1上展開或收縮，起到開合或關(guān)閉的作用，其中，擋板布5采用防水材料，擋板布5包括多塊小擋板布，小擋板布之間通過拉鏈連接。

紅外傳感器6采用紅外線反射型傳感器，紅外線反射型傳感器可拆卸地設(shè)置在各樓層樓梯出入口處的天花板上，其技術(shù)參數(shù)如下：

工作電壓：dc5-20v；

靜態(tài)功耗：<50微安；

3）電平輸出：高3.3v；低0v；

4）延時(shí)時(shí)間：0.2s；5）封鎖時(shí)間:0.5s；

6）觸發(fā)方式：h可重復(fù)觸發(fā)；

7）感應(yīng)范圍：<140度；距離5-7米以內(nèi)(25℃時(shí))

8）透鏡尺寸(直徑)：23mm

9）工作溫度：-20℃-+70℃；

10）外形尺寸：26*38mm,螺絲孔距32.5mm;

第一控制器采用編程控制器，具體采用樂高ev3，其技術(shù)參數(shù)如下：

1）處理器：arm9處理器300mhz，基于linux操作系統(tǒng)。2）輸入端口：4個(gè)輸入端口，1000/s的采樣率。

3）輸出端口：4個(gè)。

4）存儲(chǔ)：內(nèi)置16mb的rom和64mb的ram。。

5）屏幕：分辨率178*128像素，能更好的查看詳細(xì)圖形和傳感器數(shù)據(jù)。

6）電池：可使用六節(jié)aa電池，或者原裝2050毫安時(shí)的鋰電池。

電機(jī)3配置樂高標(biāo)準(zhǔn)伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)控制門。其技術(shù)規(guī)格如下：

1）測速反饋精度：160-170rpm。

2）運(yùn)行扭矩約30nm。

3）失速轉(zhuǎn)矩約60nm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，紅外傳感器6與第一控制器之間通過無線傳輸電路連接，無線傳輸電路包括無線發(fā)送電路和無線接收電路，無線發(fā)送電路設(shè)在紅外傳感器上，無線接收電路設(shè)在第一控制器上。

實(shí)施例3

如圖4～6所示，本實(shí)施例一種分布式安全通道人流監(jiān)控和引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，多個(gè)樓層的樓梯出口設(shè)為節(jié)點(diǎn)i，包括以下步驟：

s1.紅外傳感器對(duì)節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行信號(hào)采集，第一控制器從紅外傳感器傳輸過來的脈沖信號(hào)采樣計(jì)數(shù)，脈沖信號(hào)的下降沿觸發(fā)一次計(jì)數(shù)；

s2.第一控制器同步將當(dāng)前紅外傳感器感應(yīng)后的計(jì)數(shù)值通過wifi發(fā)送給中央控制計(jì)算機(jī)；

s3.中央控制計(jì)算機(jī)判斷各節(jié)點(diǎn)i通道人流數(shù)，發(fā)送相應(yīng)節(jié)點(diǎn)i的開關(guān)門命令至各節(jié)點(diǎn)i的第二控制器；

s4.各節(jié)點(diǎn)i的第二控制器根據(jù)控制命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)控制門開或閉。

如圖5所示，步驟s1中紅外傳感器采樣方法為：采樣當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i紅外線傳感器信號(hào)，若信號(hào)有效，則當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i結(jié)束器值加1，并通過wifi發(fā)送當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i計(jì)數(shù)值給中央計(jì)算機(jī)，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i計(jì)數(shù)器滿則清零，否則開始下一次信號(hào)感應(yīng)過程。

如圖4所示，步驟s2中中央控制計(jì)算機(jī)的計(jì)算方法為：中央控制計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)通過wifi實(shí)時(shí)接收全部節(jié)點(diǎn)的紅外傳感器累計(jì)計(jì)數(shù)值，從1到n個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)循環(huán)計(jì)算節(jié)點(diǎn)i計(jì)數(shù)值和節(jié)點(diǎn)i+1計(jì)數(shù)值的差值的絕對(duì)值，另存為中間變量ai，判斷當(dāng)前ai值，大于80則向?qū)Ξ?dāng)前節(jié)點(diǎn)發(fā)送關(guān)門指令，判斷當(dāng)前ai值，小于10則向?qū)Ξ?dāng)前節(jié)點(diǎn)發(fā)送開門指令，10～80之間則發(fā)送部分開門指令，具體可以以80作為參考值，ai值與80的比值作為門開合度的參考指標(biāo)；否則ai當(dāng)前值清零，i值加1，轉(zhuǎn)入下一循環(huán)計(jì)算。

如圖6所示，步驟s4中第二控制器的控制方法為：當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i的第二控制器實(shí)時(shí)接收中央計(jì)算機(jī)發(fā)送過來的命令，根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i人數(shù)，如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i人數(shù)大于80人，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)50圈關(guān)門，如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i人數(shù)小于10人，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)50圈將門完全打開，如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i的人數(shù)為10～80之間，則通過電機(jī)正轉(zhuǎn)1～50圈之間調(diào)整門的開合。

本實(shí)施例控制方法能有效識(shí)別行進(jìn)中的人流，并用脈沖計(jì)數(shù)方式累積計(jì)算通過樓道口的人流數(shù)量。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)之內(nèi)。