阅读说明：本技术 一种多传感器协作的人流量检测统计方法与装置 (Multi-sensor cooperation pedestrian flow detection statistical method and device ) 是由 张文利 徐祺智 胡思晨 李乐洪 王梓新 李晖 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多传感器协作的人流量检测统计方法与装置,该装置包括传感器模块、微控制器模块、电源供电模块、无线传输模块和用户端显示模块。所述电源供电模块给传感器模块、微控制器模块、无线传输模块和用户端显示模块提供电能。所述无线传输模块与所述用户端显示模块之间的交互关系如下,从所述微控制器模块运算得出的人流量数据通过无线传输模块传输到用户端显示模块,用户通过用户端显示模块直接获取人流量数据,进行显示或进一步分析。本装置可以放置在图书馆、食堂、教室等公共场所,不仅可以检测复杂人流量进出方式,还能识别单人与并排通过的区别,能够准确的进行人流量的检测。(The invention discloses a people flow detection statistical method and device based on multi-sensor cooperation. The power supply module supplies electric energy to the sensor module, the microcontroller module, the wireless transmission module and the user side display module. The interactive relation between the wireless transmission module and the user side display module is as follows, the people flow data obtained by the operation of the microcontroller module is transmitted to the user side display module through the wireless transmission module, and a user directly obtains the people flow data through the user side display module to display or further analyze the people flow data. This device can be placed in public places such as library, dining room, classroom, not only can detect complicated people flow business turn over mode, can also discern single and the difference that passes through side by side, the detection of carrying on people flow that can be accurate.)

一种多传感器协作的人流量检测统计方法与装置

技术领域

本发明属于人流量检测统计技术领域，涉及一种检测人流量数据的方法与装置。

背景技术

在我国的高校中，食堂与图书馆等学校公共场所的使用对于学生来说都尤为重要，当晚自习和就餐高峰期，人流量过多，图书馆座位供不应求；食堂排队时可能出现推搡，用餐时没有地方坐等问题是急需解决的。设置人流量统计装置，可以让学生提前得到人流量信息，避免人多的情况，以达到分流的效果。

(1)专利名称：人流量检测装置及人流量检测方法(申请号：201610827128.4)

该专利是一种人流量检测装置及人流量检测方法，如图4所示，其中101、102、103为红外检测模块组，控制器分别与多个红外检测模块组中的各个红外检测模块连接，控制器获取与其连接的各个红外检测模块的输出信号。控制器确定在从出入口的内测到外侧方向上，多个红外检测模块组的输出信号逐个发生变化时，将待测区域的人数减1.控制器确定在从出入口的外侧到内侧方向上，多个红外检测模块组的输出信号逐个发生变化时，将待测区域内的人数加1。

该装置可以通过三个红外检测模块顺序检测的方式检测出单人通过时的信号变化。

(2)期刊名称：多传感器数据处理的人流量监测系统

([期刊论文]千承辉,王超,曹曦元,凌振宝,万云霞,QIAN Cheng-hui,WANG Chao,Cao Xi-yuan,LING Zhen-bao,WAN Yun-xia-《实验室研究与探索》2013年2期)。

该期刊是一种多传感器数据处理的人流量监测系统，如图5所示，其中红外发射A、红外发射A’、红外发射C、红外发射C’为对射式红外传感器，超声模块B、超声模块D为反射式超声传感器。两对对射式红外传感器可以判断物体可以判断物体进出状态，。将A、A’，C、C’两对对射式红外传感器平行安装在场所的出人口内、外两侧，当A、A’先于C、C’检测到屏蔽信号时，表明所测物体为离开；当C、C’先于A、A’检测到屏蔽信号时物体为进入。同时，通过反射式超声传感器可以检测同一排进入或离开的人数。

该装置可以通过多传感器协作的方式检测人并排通过时的信号和简易人流量通过时的信号。

上述传统解决方案中存在以下不足：

(1)利用三个红外检测模块可以提高单人顺序通过时的检测精度，但是多人并排同时通过时会存在传感器检测误判的问题。

(2)使用两个对射式红外传感器难以检测复杂人流量进出的方式，例如两人同时进出、一人进入另一人紧跟进入等情况均会使结果造成误差。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种多传感器协作的人流量检测统计装置。

一种多传感器协作的人流量检测统计装置，该装置包括：

传感器模块10、微控制器模块20、电源供电模块30、无线传输模块40和用户端显示模块50。所述电源供电模块30给传感器模块10、微控制器模块20、无线传输模块40和用户端显示模块50提供电能。所述无线传输模块40与所述用户端显示模块50之间的交互关系如下，从所述微控制器模块20运算得出的人流量数据通过无线传输模块40传输到用户端显示模块50，用户通过用户端显示模块50直接获取人流量数据，进行显示或进一步分析。

传感器模块10包括第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103、第四红外测距传感器104、第五红外测距传感器105构。

所述传感器模块10中各传感器的放置位置与连接关系通过下面方式实现：

所述传感器模块10中的第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103之间的连接方式通过刚性连接，或者采取可伸缩铰链的方式相互连接以便根据不同的场地需求进行传感器间的距离调整。

第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102和第三红外漫反射传感器103摆放方式为三角形结构，例如第一红外漫反射传感器101、第三红外漫反射传感器103在下，第二红外漫反射传感器102在上的摆放方式，其中第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102和第三红外漫反射传感器103之间的水平间距应大于一个人的平均肩宽，这大间距摆放方式目的在于一个人通过时只会遮挡住一个红外漫反射传感器，从而使得单个红外漫反射传感器产生信号变化，其他两个红外漫反射传感器没有信号变化，此方法有利于后续具体实施方案对于复杂人流量通过红外漫反射传感器的情况分析。

所述传感器模块10中的第四红外测距传感器104放置在呈三角形摆放的第二红外漫反射传感器102的正下方位置，与底角的第一红外漫反射传感器101、第三红外漫反射传感器103检测方向相同。第五红外测距传感器105放置在第四红外测距传感器104的正对面方向固定位置，并且检测方向与第四红外测距传感器104相对。

所述微控制器模块20放置于三角形结构摆放的第一红外漫反射传感器101、

第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103旁不妨碍检测的任意位置，并通过导线将第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103和第四红外测距传感器104输出的信号连接微控制器模块20的I/O口。

所述电源供电模块30放置在为微控制器模块的旁不妨碍检测的任意位置，使用导线连接第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103和第四红外测距传感器104与微控制器模块20。第五红外测距传感器105在另一侧固定位置，所以使用导线将其输出的信号连接至微控制器模块20的I/O口和电源供电模块30的同时，使用铝合金地线槽覆盖在导线上防止出现通过的人绊倒的情况。

所述无线传输模块40是Wifi或4G等技术，根据用户的不同需求使用不同的无线传输技术。使用无线传输模块例如Wifi传输模块的接收数据串口RX连接微控制器20的发送数据串口TX。

所述用户端显示模块50为用户使用的终端设备，和整体装置连接的LED屏、存储数据的服务器、手机或电脑等接收数据的设备。

本发明装置的各模块间的功能与运行方式如下：

所述传感器模块10中的第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103在无人通过时输出低电平电压信号，当有人通过并遮挡传感器顺序产生高电平电压跳变。

所述传感器模块10中的第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105具有一对红外信号发射与接收二极管，利用的红外测距传感器LDM301发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据。经信号处理器处理后计算出物体的距离。无人通过时，第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105没有信号输出；当有单人通过并遮挡第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105时，第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105输出一个电压信号；当有人并排通过并遮挡第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105时，第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105输出另一个电压信号。

所述微控制器模块20：从所述传感器模块10中的第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103和第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105获取电压信号，使用AD做模数转换，将第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103的高电平电压信号和低电平电压信号分别转换为数字信号1和0，将第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105测得的单人通过时的电压信号转换为0，将第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105测得的人并排通过时的电压信号转换为1。通过红外漫反射传感器人流量检测判定规则判断人的进出方式，通过测距判定规则判断人是否并排进出，将两种判定规则结合运算出人流量数据。微控制器模块20具有部分的存储能力，保存运算后的数据，但运行时间过长会使微控制器模块20超过存储能力限制，本发明装置使用的微控制器模块20在关机后可以自动清理数据，所以使用开关清零(手动关闭)的方法进行手动清零数据。

同时，程序内也有数据清零功能，数据清零条件可根据不同的微控制器内存大小进行适当修改，比如：1、设置每日0:00固定清除所有数据。2、当数据大小达到内存的80％时清除所有数据等方式。

本发明装置可以放置在图书馆、食堂、教室等公共场所，不仅可以检测复杂人流量进出方式，还能识别单人与并排通过的区别，能够准确的进行人流量的检测。

附图说明

图1本发明的人流量检测装置的结构示意图；

图2传感器模块中各传感器连接方式俯视图；

图3本发明的人流量检测方法的流程图；

图4对比已有专利的人流量检测装置结构示意图；

图5对比已有期刊的多传感器数据处理的人流量检测系统的整体框图；

具体实施方式

本发明装置的各模块间的功能与运行方式如下：

所述传感器模块10中的三个红外漫反射传感器(101、102、103)在无人通过时输出低电平电压信号，当有人通过并遮挡传感器顺序产生高电平电压跳变。

所述传感器模块10中的第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105具有一对红外信号发射与接收二极管，利用的红外测距传感器LDM301发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据。经信号处理器处理后计算出物体的距离。无人通过时，第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105没有信号输出；当有单人通过并遮挡第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105时，第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105输出一个电压信号；当有人并排通过并遮挡第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105时，第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105输出另一个电压信号。

所述微控制器模块20：从所述传感器模块10中的第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103、第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105获取电压信号，使用AD做模数转换，将第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103的高电平电压信号和低电平电压信号分别转换为数字信号1和0，将第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105测得的单人通过时的电压信号转换为0，将第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105测得的人并排通过时的电压信号转换为1。通过红外漫反射传感器人流量检测判定规则判断人的进出方式，通过测距判定规则判断人是否并排进出，将两种判定规则结合运算出人流量数据。微控制器模块20具有部分的存储能力，可以保存运算后的数据，但运行时间过长会使微控制器模块20超过存储能力限制，本装置使用的微控制器模块20在关机后可以自动清理数据，所以使用开关清零(手动关闭)的方法进行手动清零数据。

同时，程序内也有数据清零功能，数据清零条件可根据不同的微控制器内存大小进行适当修改，比如：1.设置每日0:00固定清除所有数据。2.当数据大小达到内存的80％时清除所有数据等方式。

人流量检测的具体步骤如图3：

S1装置初始化，微控制器20及第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103、第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105通电并启动。

S2判断是否满足数据清零条件，数据过多可能会导致微控制器运行变慢或卡死。数据清零条件可根据不同的微控制器内存大小进行适当修改，在此仅仅举例：1.设置每日0:00固定清除所有数据。2.当数据大小达到内存的80％时清除所有数据等方式。

S3若满足数据清零条件则程序数据清零，不满足数据清零条件则跳过该步骤。

S4检测第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、红外漫反射传感器103的跳变状态。在有人流通过的时候，会有多种通过的形式，此时持续获取第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103的各种跳变情况。第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103被遮挡输出为1，未检测到遮挡物则输出为0，从左至右将第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103的输出排列成一行，箭头表示第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103排列成一行后的变化，例如一人从左到右走过，则顺序触发第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103的跳变，传感器的输出初始为000，逐个触发第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103后变为100、010、001，人走出传感器区域后第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103归位为000。下文中的人流量检测判定规则不同场景下传感器的人流量检测判定规则：

[01]若一人单独行进，或甲乙同向而行，且位置基本相同，则为：

000→100→010→001→000

[02]若一人行进，中途折返，或两人同时折返，则为：

000→100→010→100→000

[03]若两人同时行进，中途一人折返，则为：

000→100→010→101→000

[04]若为从右到左行进，则以上皆反之：

000→001→010→100→000

[05]000→001→010→001→000

[06]000→001→010→101→000

[07]若甲乙同向而行且一方领先一个身位，则为：

000→100→110→011→001→000

[08]若前者中途折返，则为：

000→100→110→001→000

[09]若后者中途折返，则为：

000→100→110→011→100→000

[10]若为从右到左行进，则以上三种情况皆反之：

000→001→011→110→100→000

[11]000→001→011→100→000

[12]000→001→011→110→001→000

[13]若甲乙同向而行，且一方领先两个身位，则为：

000→100→010→101→010→001→000

[14]若前者中途折返，则为：

000→100→010→100→010→001→000

[15]若后者中途折返，则为：

000→100→010→101→010→100→000

[16]若为从右到左行进，则以上三种皆反之：

000→001→010→101→010→100→000

[17]000→001→010→001→010→100→000

[18]000→001→010→101→010→001→000

[19]若甲乙相向而行，同时触发***传感器，则为：

000→101→010→101→000

[20]若甲乙相向而行，触发***传感器有先后顺序，则为：

000→100→101→010→101→100→000

[21]令其先后顺序相反，则为：

000→001→101→010→101→001→000

[22]若甲乙相向而行，同时触发***传感器，而后一边折返，则为：

000→101→010→001→000

[23]若反向，则为：

000→101→010→100→000

[24]若甲乙相向而行，触发***传感器有先后顺序，而后一边半路折返，则为：

000→100→101→010→100→000

[25]若反向，则为：

000→001→101→010→001→000

S5若微控制器20没有检测到第一红外漫反射传感器101、第二红外漫反射传感器102、第三红外漫反射传感器103的跳变，则程序进入循环，重新检测。

S6若微控制器20检测到红外漫反射传感器的跳变，则检测第四红外测距传感器104、第五红外测距传感器105的输出，判断是否并排，并将微控制器20对检测第四红外测距传感器104、第五红外测距传感器105的输出结果根据下述的测距判定规则进行处理得出的输出信号和检测到的红外漫反射传感器跳变信号排列在一起，构成最终的人流量检测判定规则。

测距判定规则：第四红外测距传感器104和第五红外测距传感器105的测量距离和摆放间距为S，第四红外测距传感器104距离人流距离为S1，第五红外测距传感器105距离人流距离为S2，本实施例参考人平均宽度设为x＝0.6m，在实际应用中可以进行适当调节，若人流量宽度D＝S–(S1+S2)距离为两人宽度大于x＝0.6m值则为并排通过。若为一人宽度小于等于x＝0.6m则为单人。单人情况则输出0，双人情况则输出1，无人则不输出。

S7判断多次跳变的排列情况是否在人流量检测判定规则之中。

若不在判定规则之中则重新检测各传感器状态。

S8如果实际情况在人流量检测判定规则之中，则根据判定规则对应的情况将人流量进行加减或不变的处理操作。

S9将数据通过无线传输模块40上传至用户端显示模块50，而后继续检测各传感器状态，继续进行人流量检测。

S10结束。

所述电源供电模块30给上述各模块提供电能。

所述无线传输模块40与所述用户端显示模块50：从所述微控制器模块20运算得出的人流量数据通过无线传输模块40传输到用户端显示模块50，用户可以通过用户端显示模块50直接获取人流量数据。