本發(fā)明涉及安全防控系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于心率識(shí)別技術(shù)的安防系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

安防系統(tǒng)（Security & Protection System，SPS）是以維護(hù)社會(huì)公共安全為目的，運(yùn)用安全防范產(chǎn)品和其它相關(guān)產(chǎn)品所構(gòu)成的入侵報(bào)警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防爆安全檢查等的系統(tǒng)；或是由這些系統(tǒng)為子系統(tǒng)組合或集成的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。

據(jù)《中國(guó)安防行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)顯示，“十一五”期間我國(guó)安防產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，截至2010年，行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到2300多億元，年均增長(zhǎng)23%以上；其中安防產(chǎn)品產(chǎn)值約為1000億元，尤以安防電子產(chǎn)品發(fā)展較快，年均增長(zhǎng)25%左右。這些安防系統(tǒng)的人體識(shí)別技術(shù)主要分為三大類：指紋識(shí)別、人臉識(shí)別和虹膜識(shí)別。

指紋識(shí)別是現(xiàn)有應(yīng)用最廣泛的人體識(shí)別技術(shù)，其缺點(diǎn)是對(duì)手指的濕度、清潔度等都很敏感，臟、油、水都會(huì)造成識(shí)別不了或影響到識(shí)別的結(jié)果；某些人或某些群體的指紋特征少，甚至無(wú)指紋，所以難以成像；對(duì)于脫皮、有傷痕等低質(zhì)量指紋存在識(shí)別困難、識(shí)別率低的問(wèn)題，對(duì)于一些手上老繭較多的體力勞動(dòng)者等部分特殊人群的注冊(cè)和識(shí)別困難較大；每一次使用指紋時(shí)都會(huì)在指紋采集頭上留下用戶的指紋印痕，而這些指紋痕跡很容易被用來(lái)復(fù)制指紋。

人臉識(shí)別技術(shù)是利用攝像頭采集人臉圖像與記憶存儲(chǔ)對(duì)比以識(shí)別不同人身份的技術(shù)，其缺點(diǎn)是由于人的容貌會(huì)改變，表情會(huì)變，胖瘦會(huì)變，拍攝環(huán)境會(huì)變，所以在用戶不配合、采集條件不理想的情況下，現(xiàn)有系統(tǒng)的識(shí)別率會(huì)陡然下降。在人臉識(shí)別時(shí)，與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的人臉有出入，例如剃了胡子、換了發(fā)型、多了眼鏡、雙胞胎等因素都會(huì)引起識(shí)別失敗。

虹膜識(shí)別技術(shù)是基于眼睛黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀部分，總體上呈現(xiàn)一種由里到外的放射狀結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是需要昂貴的攝像頭聚焦，一個(gè)這樣的攝像頭的最低價(jià)為7000美元，并且對(duì)于黑眼睛極難讀取。

上述這些識(shí)別技術(shù)均需要人的極力配合，走到專門的信息采集設(shè)備前，進(jìn)行指紋、人臉或虹膜的信息采集。其實(shí)人們具備的唯一的身份特征不止于此，人的心臟有左心房、左心室、右心房、右心室四個(gè)腔體，每個(gè)腔體在搏動(dòng)時(shí)均會(huì)發(fā)出獨(dú)特頻率的次聲波，這些信息綜合起來(lái)就相當(dāng)于一組人體密碼。

隨著傳感器精度的迅速提高和成本的下降，利用次聲波傳感器接收人體律動(dòng)信息不再是難題。市場(chǎng)上亟需這種不需要人體專門配合的識(shí)別手段，在不影響人們正常活動(dòng)的條件下，系統(tǒng)自動(dòng)捕獲人體生理特征，實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)身份特征自動(dòng)獲知識(shí)別的安防技術(shù)，提供一種基于心率識(shí)別技術(shù)的安防系統(tǒng)，不需要人體專門的配合，自動(dòng)捕捉人體心率特征，完成身份識(shí)別，進(jìn)而啟動(dòng)安全門開啟等動(dòng)作。

本發(fā)明提供一種基于心率識(shí)別技術(shù)的安防系統(tǒng)，硬件包括次聲波接收器、電路板、繼電開關(guān)、電機(jī)、電線、蓄電池；

所述次聲波接收器包含移動(dòng)極板、固定極板、前腔、后腔、聲波進(jìn)入孔、毛細(xì)管這些結(jié)構(gòu)，移動(dòng)極板和固定極板上分別接有電線與電路板連接。

所述電路板包含A/D轉(zhuǎn)換電路、MCU、存儲(chǔ)器。

所述繼電開關(guān)為常開繼電開關(guān)，線圈通電后常開開關(guān)閉合。

所述電機(jī)通過(guò)繼電開關(guān)與電路板相連；所述蓄電池通過(guò)繼電開關(guān)與電機(jī)相連，同時(shí)蓄電池與電路板直接連接，給電路板提供持續(xù)電能。

人體走近次聲波接收器時(shí)，次聲波接收器捕獲心率數(shù)據(jù)，在MCU判定與存儲(chǔ)器中的身份信息一致后，MCU關(guān)閉某管腳，繼電開關(guān)線圈用電，常開開關(guān)閉合，電機(jī)通電后開動(dòng)，安全門被開啟，人體順利通過(guò)安全門。

本發(fā)明還提供一種心率識(shí)別方法：一個(gè)完整周期的脈搏波形包含四個(gè)波峰和四個(gè)波谷，其中的兩個(gè)波谷振幅相似，以這兩個(gè)相似波谷的振幅中間值為水平起始零軸，記錄四個(gè)波峰和兩個(gè)較深波谷的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分別包含四個(gè)波峰的峰值，兩個(gè)深波谷的峰值，第一個(gè)波峰與第一個(gè)深波谷的時(shí)間差，第一個(gè)深波谷與第二個(gè)波峰的時(shí)間差，第二個(gè)波峰與第二個(gè)深波谷的時(shí)間差，第二個(gè)深波谷與第三個(gè)波峰的時(shí)間差，第三個(gè)波峰和第四個(gè)波峰的時(shí)間差。這些數(shù)據(jù)組成一串?dāng)?shù)字，作為人體的心率身份數(shù)據(jù)。

心率身份數(shù)據(jù)包含兩組，一組是人體在平靜狀態(tài)下的心率身份數(shù)據(jù)，另一組是人體在深呼吸狀態(tài)下的心率身份數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的原理為：心臟的四個(gè)腔體在律動(dòng)時(shí)，向周圍發(fā)射出低頻次聲波。次聲波從次聲波接收器中的聲波進(jìn)入孔進(jìn)入，沖擊移動(dòng)極板，移動(dòng)極板和固定極板組成一副平行電容板，移動(dòng)極板在振動(dòng)時(shí)，移動(dòng)極板和固定極板之間的間距變化，引起這副平行電容板的電容量的變化。

A/D轉(zhuǎn)換電路將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，MCU對(duì)這組數(shù)字與存儲(chǔ)器中的身份數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，在匹配成功后MCU控制開啟安全門等設(shè)施。

本發(fā)明具有的有益效果是：

（1）利用人體唯一心率特征進(jìn)行身份識(shí)別，突破人體必須靠近傳感器的局限；

（2）將心率波形合理劃分后數(shù)據(jù)化，保證身份識(shí)別的準(zhǔn)確度；

（3）利用繼電器，實(shí)現(xiàn)微電流控制大電流的目的。

所以，這種基于心率識(shí)別技術(shù)的安防系統(tǒng)和方法，不影響人們的正?；顒?dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)捕獲人體生理特征，實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別，對(duì)于推進(jìn)安防系統(tǒng)領(lǐng)域科技的發(fā)展和保障社會(huì)公共安全具有重要意義。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

附圖說(shuō)明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。

圖1是本發(fā)明中各部件的整體連接示意圖。

圖2是本發(fā)明中次聲波接收器的剖視圖。

圖3是本發(fā)明中一個(gè)完整周期的心跳圖的示意圖。

圖4是本發(fā)明中電路板內(nèi)各元件的連接示意圖。

圖5是本發(fā)明的安全監(jiān)控控制原理流程圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1-次聲波接收器，11-移動(dòng)極板，12-固定極板，13-前腔，14-后腔，15-聲波進(jìn)入孔，16-毛細(xì)管，2-電路板，3-繼電開關(guān)，4-電機(jī)，5-電線，6-蓄電池。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明基于心率識(shí)別技術(shù)的安防系統(tǒng)和方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種基于心率識(shí)別技術(shù)的安防系統(tǒng)，其硬件主要包括：次聲波接收器1、電路板2、繼電開關(guān)3、電機(jī)4、電線5、蓄電池6。

所述次聲波接收器1包含移動(dòng)極板11、固定極板12、前腔13、后腔14、聲波進(jìn)入孔15、毛細(xì)管16這些結(jié)構(gòu)，移動(dòng)極板11和固定極板12上分別接有電線5與電路板2連接。

所述電路板2包含A/D轉(zhuǎn)換電路、MCU、存儲(chǔ)器。

所述繼電開關(guān)3為常開繼電開關(guān)，線圈通電后常開開關(guān)閉合。

所述電機(jī)4通過(guò)繼電開關(guān)3與電路板2相連；所述蓄電池6通過(guò)繼電開關(guān)3與電機(jī)4相連，同時(shí)蓄電池6與電路板2直接連接，給電路板2提供持續(xù)電能。

人體走近次聲波接收器1時(shí)，次聲波接收器1捕獲心率數(shù)據(jù)，在MCU判定與存儲(chǔ)器中的身份信息一致后，MCU關(guān)閉某管腳，繼電開關(guān)線圈用電，常開開關(guān)閉合，電機(jī)4通電后開動(dòng)，安全門被開啟，人體順利通過(guò)安全門。

進(jìn)一步講，在本實(shí)施例中，次聲波接收器1外形為圓柱狀，整體分為前腔13和后腔14，前端設(shè)有聲波進(jìn)入孔15，前腔13和后腔14中間設(shè)有移動(dòng)極板11和固定極板12，其中移動(dòng)極板11可移動(dòng)，固定極板12不可移動(dòng)。

進(jìn)一步講，次聲波接收器1內(nèi)的移動(dòng)極板11和固定極板12組成一副平行電容板，移動(dòng)極板11在振動(dòng)時(shí)，移動(dòng)極板11和固定極板12之間的間距變化，引起這副平行電容板的電容量的變化。

進(jìn)一步講，次聲波接收器1內(nèi)的毛細(xì)管16將前腔13和后腔14相連通，保證后腔14內(nèi)的氣壓與外界大氣壓相平衡。

進(jìn)一步將，電路板2內(nèi)的存儲(chǔ)器內(nèi)儲(chǔ)存有安防系統(tǒng)準(zhǔn)許人員的心率數(shù)據(jù)和身份信息，心率數(shù)據(jù)和身份信息相匹配。

進(jìn)一步講，本系統(tǒng)的能源不限定為蓄電池6，外接市電等能源方式均可。

本實(shí)施例的心率識(shí)別方法為：

一個(gè)完整周期的脈搏波形包含四個(gè)波峰和四個(gè)波谷，其中的兩個(gè)波谷振幅相似，以這兩個(gè)相似波谷的振幅中間值為水平起始零軸，記錄四個(gè)波峰和兩個(gè)深波谷的數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，如圖3所示，心率數(shù)據(jù)分別包含四個(gè)波峰的峰值，兩個(gè)深波谷的峰值：

第一個(gè)波峰標(biāo)記為P，設(shè)峰值為H1；

第二個(gè)波峰標(biāo)記為R，設(shè)峰值為H2；

第三個(gè)波峰標(biāo)記為T，設(shè)峰值為H3；

第四個(gè)波峰標(biāo)記為U，設(shè)峰值為H4；

第一個(gè)深波谷標(biāo)記為Q，設(shè)峰值為H5；

第二個(gè)深波谷標(biāo)記為S，設(shè)峰值為H6；

設(shè)第一個(gè)波峰P與第一個(gè)深波谷Q的時(shí)間差為T1，第一個(gè)深波谷Q與第二個(gè)波峰R的時(shí)間差為T2，第二個(gè)波峰R與第二個(gè)深波谷S的時(shí)間差為T3，第二個(gè)深波谷S與第三個(gè)波峰T的時(shí)間差為T4，第三個(gè)波峰T和第四個(gè)波峰U的時(shí)間差為T5。這些數(shù)據(jù)組成一串?dāng)?shù)字H1H2H3H4H5H6T1T2T3T4T5，作為人體的心率身份數(shù)據(jù)。

心率身份數(shù)據(jù)包含兩組，一組是人體在平靜狀態(tài)下的心率身份數(shù)據(jù)，另一組是人體在連續(xù)深呼吸狀態(tài)下的心率身份數(shù)據(jù)。管理員在錄入某人的心率數(shù)據(jù)時(shí)，分別錄入這人在平靜狀態(tài)下的心率數(shù)據(jù)和連續(xù)深呼吸狀態(tài)下的心率，兩組數(shù)據(jù)均與此人身份相匹配，當(dāng)后面這人走近次聲波接收器1時(shí)，不管當(dāng)時(shí)狀態(tài)如何，電機(jī)均會(huì)啟動(dòng)控制安全門開啟。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。