基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，所述裝置包括前端采集模塊和數(shù)據(jù)處理傳輸模塊，所述的前端采集模塊包括有信息調(diào)制罩，菲涅爾透鏡，熱釋電傳感器；所述的數(shù)據(jù)處理傳輸模塊包括數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)顯示電路，無(wú)線傳輸電路，有線傳輸電路。所述的信息調(diào)制罩用于調(diào)整人體的熱紅外入射量，所述的菲涅爾透鏡具有增大感應(yīng)距離和產(chǎn)生明暗交替的感應(yīng)區(qū)域，所述的熱釋電傳感器將感應(yīng)的人體熱紅外能量信號(hào)輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)處理電路的進(jìn)行處理，所述的數(shù)據(jù)顯示電路顯示處理后的結(jié)果，并通過(guò)無(wú)線信道傳輸?shù)剿鲇芯€傳輸電路。本發(fā)明可以提高人體計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確度，降低計(jì)算的復(fù)雜度，同時(shí)使用單一設(shè)備就可以對(duì)人體移動(dòng)的方向進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。
【專利說(shuō)明】基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人流統(tǒng)計(jì)裝置，特別是涉及一種基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置。
技術(shù)背景
[0002]熱釋電效應(yīng)是在自身溫度發(fā)生變化時(shí)會(huì)在自身表面產(chǎn)生過(guò)剩的熱電荷，且只對(duì)自身溫度的變化率有反應(yīng)。通俗的講熱釋電效應(yīng)就是自然界中的某些晶體受熱變化而產(chǎn)生的固有自身電極化現(xiàn)象。從本質(zhì)上講，所有的傳感器都是換能裝置，從這個(gè)意義上說(shuō)熱釋電紅外傳感器是紅外輻射的光熱電轉(zhuǎn)換器，將看不見(jiàn)的紅外輻射能先轉(zhuǎn)換成熱能，再轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行量測(cè)。
[0003]最常見(jiàn)及使用最廣泛的為雙元熱釋電傳感器，雙元熱釋電傳感器具有兩個(gè)反向串聯(lián)的敏感元，具有以下特點(diǎn):1、由于是兩個(gè)敏感元反向串聯(lián)，所以當(dāng)入射能量順序照射在敏感元上時(shí)，傳感器輸出的電信號(hào)是一正一負(fù)相交替的交流電壓信號(hào)，其輸出比單元熱釋電傳感器高一倍。2、由于兩個(gè)敏感元是反向串聯(lián)，對(duì)于同時(shí)入射的能量會(huì)相互抵消，可以消除環(huán)境溫度變化及太陽(yáng)等固定紅外熱源引起的誤差。3、該P(yáng)ZT敏感元件具有壓電效應(yīng)，還可以消除因振動(dòng)弓I起的檢測(cè)誤差。
[0004]人體輻射的紅外能量相當(dāng)微弱，且熱釋電傳感器的探測(cè)距離較近，一般為1-2米，因此為提高其探測(cè)靈敏度，需要在傳感器的前面加上一套光學(xué)裝置。最常見(jiàn)的光學(xué)裝置為菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡主要由兩方面作用，一方面人體輻射出的紅外線聚集到PIR的敏感元上，從而加大探測(cè)的距離，另一方面也能將入射的紅外線做周期的遮蔽，使PIR傳感器輸出連續(xù)信號(hào)[I]。
[0005]目前，被動(dòng)式報(bào)警系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器，它是基于熱釋電效應(yīng)，能以非接觸形式檢測(cè)出人體特定波長(zhǎng)紅外輻射，有很強(qiáng)的隱蔽性，能較好地實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，而且在自動(dòng)控制、接近開關(guān)、遙控等領(lǐng)域也有較好的應(yīng)用，現(xiàn)在已有部分基于熱釋電紅外傳感器的報(bào)警系統(tǒng)，但它們對(duì)侵入偵測(cè)范圍內(nèi)的一切運(yùn)動(dòng)人體進(jìn)行感應(yīng)，無(wú)法智能識(shí)別，誤報(bào)率較高[2-7]。
[0006]將PIR傳感器應(yīng)用于人體運(yùn)動(dòng)模式識(shí)別的研究在國(guó)內(nèi)外尚屬少見(jiàn)，人作為動(dòng)態(tài)的分布式的紅外源是由體貌特征及步態(tài)特征所決定的，人體不同的步行運(yùn)動(dòng)姿態(tài)可導(dǎo)致所得PIR信號(hào)不僅時(shí)域特征有差異，并且其頻域信號(hào)在特定頻段也會(huì)產(chǎn)生差異.PIR傳感器可探測(cè)人體所輻射出的紅外線，輸出電信號(hào).當(dāng)人體沿一定路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，紅外輻射將以唯一的方式影響PIR傳感器的探測(cè)場(chǎng)，進(jìn)而影響傳感器的輸出信號(hào)[8-10]。
[0007]如果再菲涅爾透鏡前加裝一個(gè)有孔的罩子，將可以調(diào)制連續(xù)波的數(shù)目并優(yōu)化檢測(cè)到的波形，如果將孔的寬度設(shè)計(jì)的足夠小，將會(huì)得到單個(gè)波。
[0008]現(xiàn)在已有部分基于熱釋電紅外傳感器的報(bào)警系統(tǒng)，但是它們對(duì)侵入偵測(cè)范圍內(nèi)的一切運(yùn)動(dòng)人體進(jìn)行感應(yīng)，無(wú)法智能識(shí)別，誤報(bào)率較高，由于熱釋電紅外傳感器是通過(guò)目標(biāo)與背景的溫差來(lái)檢測(cè)目標(biāo)，對(duì)運(yùn)動(dòng)后靜止的人體無(wú)法感應(yīng)。
[0009]基于熱釋電傳感器運(yùn)動(dòng)檢測(cè)相比其它檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于它只檢測(cè)從人體發(fā)出的中到長(zhǎng)波的紅外輻射，其波長(zhǎng)是從8到14微米且峰值在9.55微米，所以可以實(shí)時(shí)檢測(cè)人體移動(dòng)情況，并可以排除其他動(dòng)物或移動(dòng)物體的干擾[11]。
[0010]參考文獻(xiàn)
[0011][I]于海洋.基于動(dòng)態(tài)下紅外熱釋電傳感器陣列定位算法研究[M]，2012.
[0012][2]吳英才，林華清.熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].傳感器技術(shù)，2002，21 (7):47-48.
[0013][3]盧鳴，王萍，郭艷.多路熱釋電紅外智能檢測(cè)報(bào)警裝置[J].微處理機(jī)，2006(6):107-113.
[0014][4]劉舒淇，施國(guó)梁.基于熱釋電紅外傳感器的報(bào)警系統(tǒng)[J].國(guó)外電子元器件，2005(3):18-20.
[0015][5]徐克寶，曹建，元學(xué)廣，等.一種高靈敏度自主采樣式熱釋電傳感器的研究[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006，27 (12): 1742-1745.
[0016][6]陸尚炳，王海波，魏晉忠.基于熱釋電紅外檢測(cè)技術(shù)的防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009，28 (3): 47-50.
[0017][7]王松德，趙艷.紅外探測(cè)無(wú)線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)[J].光譜學(xué)與光譜分析，2009(3):858-861.
[0018][8]程衛(wèi)東，董永貴.利用熱釋電紅外傳感器探測(cè)人體運(yùn)動(dòng)特征[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2008，29 (5):1020-1023.
[0019][9] LEE S, HA K N.A pyroelectric infrared sensor-based in-doorlocat1n-aware system for the smart home[J].1EEE Transact1ns on ConsumerElectronics,2006，52(4):1311-1317.
[0020][10] J.S.Fang, Q.Hao, D.J.Brady, D.D.Guenther, K.Y.Hsu ^Real-time humanidentificat1n using a pyroelectric infrared detector array and hidden Markovmodels”, Optics Express,Vol.14, Issuel5, 2006, pp.6643-6658.
[0021][11]P.Zappi, E.Farella, L.Benini, “ENHANCING THE SPATIAL RESOLUT1N OFPRESENCE DETECT1N IN A PIR BASED WIRELESS SURVEILLANCE NETWORK[C]”in proc, IthAdvanced Video and Signal Based Surveillance.London, Sept.2007:295 300
[0022]現(xiàn)有的人體計(jì)數(shù)裝置包括有視頻計(jì)速器，冷紅外對(duì)射式計(jì)數(shù)器，熱紅外計(jì)數(shù)器，其不足在于:
[0023]1、視頻計(jì)算器:人流.計(jì)數(shù)算法成熟，處理速度普通，但是價(jià)格昂貴，區(qū)分進(jìn)、出算法復(fù)雜，實(shí)時(shí)性較差。安裝條件有限
[0024]2、冷紅外對(duì)射式計(jì)數(shù)器:普及性高，操作簡(jiǎn)單，可以判斷進(jìn)和出，實(shí)時(shí)性好，但是需要一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器，不能區(qū)分人和物，安裝環(huán)境要求高。
[0025]3、熱紅外計(jì)數(shù)器:可以統(tǒng)計(jì)出人流人數(shù)，實(shí)時(shí)性較好，安裝方面，但是不能判斷人流的方向。需要另外加載其他的傳感器判斷方向，操作比較復(fù)雜，價(jià)格較昂貴。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)二提供一種基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，以便對(duì)人體流量進(jìn)行精確采集，以及人體流量方向進(jìn)行精確的識(shí)別。
[0027]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0028]種基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，包括前端采集模塊和數(shù)據(jù)處理傳輸模塊，所述的前端采集模塊包括有信息調(diào)制罩，菲涅爾透鏡，熱釋電傳感器，放大濾波電路；所述的數(shù)據(jù)處理傳輸模塊包括有數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)顯示電路，無(wú)線傳輸電路，有線傳輸電路，電源電路。所述的信息調(diào)制罩安裝在菲涅爾透鏡上，所述的信息調(diào)制罩，可以調(diào)整人體的熱紅外入射量，所述的菲涅爾透鏡安裝在熱釋電傳感器上，所述的菲涅爾透鏡具有增大感應(yīng)距離和產(chǎn)生明暗交替的感應(yīng)區(qū)域，所述的熱釋電傳感器將感應(yīng)的人體熱紅外能量信號(hào)輸出端與所述的放大濾波電路相連，所述的放大濾波電路輸出端與所述的數(shù)據(jù)處理傳輸模塊中的數(shù)據(jù)處理電路的輸入端相連，以便將所述的前端采集模塊采集的人體熱紅外信息進(jìn)行處理，所述的數(shù)據(jù)處理電路分別與所述的數(shù)據(jù)顯示電路相連接顯示數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果，與所述無(wú)線傳輸電路相連接，將數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果通過(guò)無(wú)線信道傳輸?shù)浇邮斩?，所述的?shù)據(jù)存儲(chǔ)電路與數(shù)據(jù)處理電路相連，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理電路處理完的數(shù)據(jù)，所述的電源電路對(duì)所有的電路進(jìn)行供電，也能保證在斷電的情況下支持?jǐn)?shù)天對(duì)所有電路進(jìn)行供電。其特征在于:所述的前端數(shù)據(jù)采集模塊，可以對(duì)人體熱紅外信息進(jìn)行定量獲取，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明可以提高人體計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確度，降低計(jì)算的復(fù)雜度，同時(shí)使用單一設(shè)備就可以對(duì)人體移動(dòng)的方向進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。
[0029]上述信號(hào)調(diào)制罩有且只有一個(gè)人體熱紅外能量輸入孔，該孔可以控制人體熱紅外能量攝取量，且能調(diào)整輸入到熱釋電傳感器感應(yīng)的波形與波數(shù)，從而降低數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度。
[0030]上述數(shù)據(jù)處理電路包括有一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和一微控器電路，該數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端與前端采集模塊的放大濾波電路的輸出端相連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與微控器電路的輸入端連接，這樣前端采集模塊就可以與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路分離，使采集更加方便，當(dāng)前端采集模塊出現(xiàn)故障，可簡(jiǎn)單的進(jìn)行更換和修理操作。
[0031]上述信號(hào)調(diào)制罩有且只有一個(gè)人體熱紅外能量輸入孔，且菲涅爾透鏡為馬蹄形，該孔可以控制人體熱紅外能量攝取量，所述馬蹄形菲涅爾透鏡能增加所示熱釋電傳感器的感應(yīng)范圍、形成明暗交替的感應(yīng)區(qū)，將他們進(jìn)行配合能決定熱釋電傳感器所采集的人體熱紅外波形與波數(shù)。
[0032]上述有線通信電路包括有串口模塊和以太網(wǎng)模塊，且上述數(shù)據(jù)處理電路中的微控器電路嵌入了 WEB功能，通過(guò)串口模塊或以太網(wǎng)模塊，PC能在在線或離線狀態(tài)下修改人體計(jì)數(shù)裝置的計(jì)數(shù)方法。同時(shí)串口模塊和以太網(wǎng)模塊能傳輸微控器電路中的計(jì)算數(shù)據(jù)。
[0033]上述無(wú)線通信電路能和其它擁有無(wú)線通信電路的人體計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行組網(wǎng)。組成星型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中心將對(duì)星型網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)。
[0034]上述的電源電路包括有電池接入電路和外來(lái)電源接入電路，電源電路輸出端與其他電路的電源輸入端連接，提供人體計(jì)數(shù)裝置必要的電能的同時(shí)，當(dāng)沒(méi)有外來(lái)電源輸入時(shí)，電池電路也能提供給該裝置支持較長(zhǎng)時(shí)間的工作能量。
[0035]前端采集模塊采集的人體熱紅外信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理電路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將單個(gè)類正弦波的人體熱紅外信息傳輸?shù)轿⒖仄麟娐罚ㄟ^(guò)微控器電路內(nèi)嵌差分運(yùn)算機(jī)制，即如果差分運(yùn)算結(jié)果超過(guò)先設(shè)置好的閾值，可以判斷為有人體目標(biāo)在檢測(cè)區(qū)域移動(dòng)，然后判斷該差分運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)，如果運(yùn)算結(jié)果為正，則判斷進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，如果運(yùn)算結(jié)果為負(fù)，則判斷為出檢測(cè)區(qū)域。在一段時(shí)間內(nèi)可以計(jì)算出入檢測(cè)區(qū)的人數(shù)，并存儲(chǔ)在微控器電路中。同時(shí)，可以在數(shù)據(jù)顯示電路上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示出入檢測(cè)區(qū)的人數(shù)情況。如果需要可以將出入檢測(cè)區(qū)的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸電路和有線傳輸電路,傳輸?shù)狡渌K端。
[0036]從檢測(cè)技術(shù)來(lái)看，本發(fā)明采用特殊的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)獲得檢測(cè)人體熱紅外信息的準(zhǔn)確性、高效性和實(shí)時(shí)性。
[0037]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn):
[0038]1.現(xiàn)有的人體熱釋電感應(yīng)技術(shù)只有開關(guān)作用，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)感應(yīng)區(qū)域觸發(fā)感應(yīng)模塊，然后觸發(fā)其他終端例如，電燈，警報(bào)器等。而本發(fā)明能夠判斷人體目標(biāo)的方向，根據(jù)人體移動(dòng)的方向來(lái)觸發(fā)電燈，報(bào)警器等終端。
[0039]2.現(xiàn)有的人體計(jì)數(shù)器技術(shù)只能統(tǒng)計(jì)人流數(shù)，如果要統(tǒng)計(jì)人流的方向，需要另外加載其他類型的傳感器，而本發(fā)明在統(tǒng)計(jì)人流數(shù)量的同時(shí)，也可以統(tǒng)計(jì)人流的方向。
[0040]3.現(xiàn)有的人體計(jì)數(shù)器技術(shù)沒(méi)有設(shè)計(jì)人機(jī)交互系統(tǒng)，而本發(fā)明設(shè)計(jì)了人機(jī)交互，可以根據(jù)客戶的要求來(lái)設(shè)置對(duì)檢測(cè)人數(shù)進(jìn)行限制和對(duì)進(jìn)、出檢測(cè)區(qū)域的人數(shù)進(jìn)行限制。
[0041]總之，本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)人流的狀態(tài)，并且性價(jià)比較高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1為本發(fā)明前端采集模塊原理框圖。
[0043]圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理傳輸模塊原理框圖。
[0044]圖3為本發(fā)明信號(hào)調(diào)制罩主視圖(跟蹤孔徑正視圖)。
[0045]圖4為本發(fā)明信號(hào)調(diào)制罩俯視圖。
[0046]圖5為本發(fā)明前端采集模塊電路框圖。
[0047]圖6為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理傳輸模塊電路框圖。
[0048]圖7為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0050]本發(fā)明人體計(jì)數(shù)裝置包括有前端采集模塊I和數(shù)據(jù)處理傳輸模塊2，如圖1所示，前端采集模塊包括有信號(hào)調(diào)制罩11，菲涅爾透鏡12，熱釋電傳感器13，放大濾波電路14。如圖2所示，數(shù)據(jù)處理傳輸模塊2包括有數(shù)據(jù)處理電路26，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路25，數(shù)據(jù)顯示電路22，無(wú)線傳輸電路24，有線傳輸電路23，電源電路21。如圖3所示，在信號(hào)調(diào)制罩中部開鑿一個(gè)寬1.5_，長(zhǎng)27mm的孔，該孔的作用是為了限制人體熱紅外能量的攝取量，通過(guò)該孔可以得到一個(gè)完整的類正弦波。同時(shí)把信號(hào)調(diào)制罩折成半徑為16_的圓弧，通過(guò)這個(gè)圓弧可以將8202-6型菲涅爾透鏡固定，該菲涅爾透鏡分為兩個(gè)部分，上半部分的鏡片面積大，數(shù)量較少主要收集人體上半身的熱紅外信息，下半部分的鏡片面積較小，數(shù)量較多主要收集人體下半身的熱紅外信息，由于人體的上半身的熱紅外信息要小于下半身的熱紅外信息所以選擇這型菲涅爾透鏡。
[0051]本發(fā)明放大濾波電路14主要由TL082D型芯片組成，該芯片引腳5與熱釋電傳感器13的引腳2相連，對(duì)熱釋電傳感器的感應(yīng)電壓差進(jìn)行兩級(jí)放大，同時(shí)該芯片對(duì)放大的信息進(jìn)行濾波，放大濾波電路14對(duì)輸入給熱釋電傳感器13的電壓進(jìn)行降噪，同時(shí)濾除噪音，將有效提高數(shù)據(jù)處理傳輸模塊的計(jì)算精度和復(fù)雜度。
[0052]本發(fā)明數(shù)據(jù)處理傳輸模塊2中包括STM32微處理器，STM32微處理器采用Cortx-M7ARM內(nèi)核，工作頻率高達(dá)72MHz，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，性能突出，該處理器也嵌入了WEB系統(tǒng)，提供人機(jī)交互平臺(tái)，使人體檢測(cè)裝置可以更加需求和實(shí)際環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。采用的電容網(wǎng)絡(luò)對(duì)電路進(jìn)行了濾波與降噪。
[0053]無(wú)線傳輸電路中采用SI4432芯片，SI4432芯片的引腳SDO、SDI與STM32微處理器中的PB14，PB15引腳相連作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳入傳出；
[0054]有線傳輸電路中采用MAX232芯片，MAX232芯片TlIN引腳和RlOUT引腳與STM32微處理器中的PA9，PAlO引腳相連作為熱釋電數(shù)據(jù)的串行傳輸通道，這些數(shù)據(jù)將傳輸?shù)狡渌K端，提供數(shù)據(jù)采樣。
[0055]同時(shí)有線傳輸電路中采用以太網(wǎng)DM9000A芯片，以太網(wǎng)DM9000A芯片它具有低功耗和高性能，其引腳SD0-SD15與微控器所對(duì)應(yīng)的引腳相連，并利用UIP與STM32通信，可以以高達(dá)1Mbps的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0056]顯示電路采用12864-086芯片，12864-086芯片的SDA引腳與微控器的PC5相連可以將微控器中的計(jì)算結(jié)果在該顯示器上顯示，其中CS引腳與微控器的PA3連接，控制IXD液晶片選擇，CD引腳與微控器的PBl相連接控制著LCD數(shù)據(jù)命令。
[0057]所述的熱釋電傳感器為D205B熱釋電傳感器，該傳感器能獲得人體輻射處的熱紅外信息。
[0058]所述的調(diào)制罩為鋁制材料或塑料材料，在該信號(hào)調(diào)制罩長(zhǎng)108mm上，寬30mm上，開寬1.5-2.0mm,長(zhǎng)27mm的孔，如圖1所示，該孔的作用是為了限制人體的熱紅外能量，并使熱釋電傳感器只采集一個(gè)有方向的正弦波。如圖2所示，信號(hào)調(diào)制罩的前端為一個(gè)16_半圓弧度加8_的過(guò)度單元，這個(gè)結(jié)構(gòu)是為了符合菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)要求。
[0059]所述的菲涅爾透鏡采用了 8001-1型菲涅爾透鏡，該菲涅爾分為兩層，上層的單元數(shù)少，下層的單元數(shù)多，擺放時(shí)，單元數(shù)少的一面朝上，單元數(shù)多的一面朝下，它可以使探測(cè)距離增大，并使感應(yīng)的波形更加有規(guī)律。
[0060]熱釋電傳感器，信號(hào)調(diào)制罩，菲涅爾透鏡按一定的順序擺放，即傳感器前擺放菲涅爾透鏡，然后在菲涅爾透鏡前擺放信號(hào)調(diào)制罩，并保證他們的中心都在一條準(zhǔn)軸線上。以保證收集信號(hào)的規(guī)整。
[0061]所述前端采集模塊電路，由熱釋電傳感器，ADSl115數(shù)模轉(zhuǎn)換器，STM32F103VET6微控制器，DS1307時(shí)鐘芯片，433M模塊，以及78M05和AMS1117所組成的電源組模塊構(gòu)成。所述前端采集模塊電路的工作原理是:
[0062]第一:熱釋電傳感器采集到的人體熱紅外信息為模擬信息，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳輸?shù)轿⒖仄?，微控器將信?hào)進(jìn)行預(yù)處理，即判斷輸該信號(hào)是否為人體目標(biāo)，以及該信號(hào)的方向，同時(shí)進(jìn)行累加和存儲(chǔ)運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果，通過(guò)無(wú)線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0063]第二:鋰電池(電源組模塊)分別對(duì)熱釋電傳感器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，微控器，無(wú)線模塊進(jìn)行供電，供電分別為3.4v,5v, 3.3v，5v。
[0064]第三:時(shí)鐘模塊給微控器提供精準(zhǔn)的時(shí)間信息。
[0065]所述數(shù)據(jù)處理傳輸模塊電路由DM9000A以太網(wǎng)模塊，串口 MAX3232模塊，12864液晶顯示模塊，STM32F103VET6微控制器，時(shí)鐘芯片以及78M05和AMSl117所組成的電源組模塊構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理傳輸模塊電路的工作原理是:
[0066]通過(guò)前端采集模塊采集的人體熱紅外數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)微控器預(yù)處理，將處理的結(jié)果可以通過(guò)，以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和人機(jī)交互，即使用PC對(duì)嵌入到微控器的WEB進(jìn)行設(shè)置；串口模塊可以將微控器處理的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)狡渌K端，并通過(guò)該模塊與其他終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交流；同時(shí)微控器也可以通過(guò)I2C接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭壕э@示器進(jìn)行顯示，顯示進(jìn)、出兩個(gè)方向人數(shù)、時(shí)間、部分屬性以及總的人數(shù)。
[0067]所述前端采集模塊的數(shù)據(jù)處理流程是:
[0068]第一步:微控器實(shí)時(shí)讀取，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的熱釋電數(shù)字電壓數(shù)據(jù)讀取頻率為 100 ；
[0069]第二步:當(dāng)探測(cè)到人體數(shù)據(jù)時(shí)，取電壓值前后50單位進(jìn)行差分運(yùn)算，同時(shí)設(shè)置一個(gè)閾值，使差分結(jié)果實(shí)時(shí)與設(shè)置的閾值進(jìn)行比較。
[0070]第三步:當(dāng)實(shí)時(shí)差分結(jié)果值超過(guò)閾值時(shí)，將判斷為有人經(jīng)過(guò)，如果沒(méi)有超過(guò)這個(gè)閾值將被判斷為沒(méi)人經(jīng)過(guò)，并繼續(xù)查詢。
[0071]第四步:當(dāng)計(jì)算出有人存在時(shí)，通過(guò)差分計(jì)算過(guò)程中符號(hào)的處理判斷人體目標(biāo)的移動(dòng)方向。
[0072]第五步:統(tǒng)計(jì)進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域人體進(jìn)出的人數(shù)，同時(shí)區(qū)分進(jìn)檢測(cè)區(qū)域的人數(shù)，和出檢測(cè)區(qū)域的人數(shù)。
[0073]所述數(shù)據(jù)處理傳輸模塊的數(shù)據(jù)處理流程是:
[0074]第一步:將數(shù)據(jù)采集模塊中采集的人體數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行存儲(chǔ)，屬性包括:進(jìn)檢測(cè)區(qū)域，出檢測(cè)區(qū)域，進(jìn)、出檢測(cè)區(qū)域的人數(shù)；
[0075]第二步:將人數(shù)屬性傳輸?shù)揭壕э@示屏進(jìn)行顯示，同時(shí)根據(jù)需要可以通過(guò)以太網(wǎng)，串口模塊和無(wú)線方式傳輸?shù)街付ǖ慕邮芏恕?br> [0076]第三步:如果修改微控器中WEB，可以經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)行人機(jī)交互。
[0077]第四步:根據(jù)時(shí)間限制的條件，在一定的范圍內(nèi)對(duì)人數(shù)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行重設(shè)。
[0078]所述微控器內(nèi)嵌web界面用于設(shè)置使用范圍和使用條件，當(dāng)檢測(cè)區(qū)域需要設(shè)置時(shí)間作為限制條件時(shí)，可以將限制人數(shù)的進(jìn)、出與時(shí)間進(jìn)行綁定，這樣就可以滿足一定的場(chǎng)所的需求。同時(shí)可以設(shè)置不同環(huán)境下的閾值和精度范圍，這樣能更好的針對(duì)不同環(huán)境下，熱釋電傳感器的實(shí)際感應(yīng)準(zhǔn)確性。IP地址設(shè)置單元可以滿足大規(guī)模組網(wǎng)條件。
[0079]本說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，包括前端采集模塊和數(shù)據(jù)處理傳輸模塊，所述的前端采集模塊包括有信息調(diào)制罩，菲涅爾透鏡，型熱釋電傳感器，放大濾波電路；所述的數(shù)據(jù)處理傳輸模塊包括有數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)顯示電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，無(wú)線傳輸電路，有線傳輸電路，電源電路，其特征在于:所述的信息調(diào)制罩安裝在菲涅爾透鏡上，所述的信息調(diào)制罩，調(diào)整人體的熱紅外入射量，所述的菲涅爾透鏡安裝在熱釋電傳感器上，所述的菲涅爾透鏡具有增大感應(yīng)距離和產(chǎn)生明暗交替的感應(yīng)區(qū)域，所述的熱釋電傳感器將感應(yīng)的人體熱紅外能量信號(hào)輸出端與所述的放大濾波電路相連，所述的放大濾波電路輸出端與所述的數(shù)據(jù)處理傳輸模塊中的數(shù)據(jù)處理電路的輸入端相連，以便將所述的前端采集模塊采集的人體熱紅外信息進(jìn)行處理，所述的數(shù)據(jù)處理電路分別與所述的數(shù)據(jù)顯示電路相連接顯示數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果，與所述無(wú)線傳輸電路相連接，將數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果通過(guò)無(wú)線信道傳輸?shù)浇邮斩耍c所述有線傳輸電路相連接，將數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果通過(guò)有線信道傳輸?shù)狡渌邮斩?，所述的?shù)據(jù)存儲(chǔ)電路與數(shù)據(jù)處理電路相連，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理電路處理完的數(shù)據(jù)，所述的電源電路對(duì)所有的電路進(jìn)行供電，也能保證在斷電的情況下支持?jǐn)?shù)天對(duì)所有電路進(jìn)行供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)制罩設(shè)置有一個(gè)人體熱紅外能量輸入孔，該孔能控制人體熱紅外能量攝取量，降低數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，其特征在于:所述的菲涅爾透鏡為馬蹄形，用于增加所示熱釋電傳感器的感應(yīng)范圍、形成明暗交替的感應(yīng)區(qū)并能優(yōu)化人體熱紅外能量攝取量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理電路包括有一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和一微控器電路，該數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端與前端米集模塊的放大濾波電路的輸出端相連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與微控器電路的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，其特征在于:所述的微控器電路中嵌入WEB功能,該功能能修改人體計(jì)算的方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，其特征在于:所述無(wú)線通信電路能和其它擁有無(wú)線通信電路的人體計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行組網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，其特征在于:所述有線通信電路包括有串口模塊和以太網(wǎng)模塊。通過(guò)串口模塊可以將前端采集模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌K端，以太網(wǎng)模塊能與PC進(jìn)行交互，來(lái)修改微控器中web的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱釋電技術(shù)的人體計(jì)數(shù)裝置，其特征在于:所述的電源電路包括有電池接入電路和外來(lái)電源接入電路，電源電路輸出端與其他電路的電源輸入端連接，提供人體計(jì)數(shù)裝置必要的電能的同時(shí)，當(dāng)沒(méi)有外來(lái)電源輸入時(shí)，電源電路也能提供給該裝置支持較長(zhǎng)時(shí)間的工作能量。
【文檔編號(hào)】G07C9/00GK104167034SQ201410270679
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】李方敏, 熊跡, 趙寧, 李等, 張景源 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)