专利名称：使用重量检测进行场所监控的系统和方法
使用重量检测进行场所监控的系统和方法相关申请的交叉引用本发明涉及同时提交的共同未决且共同转让的以下美国专利申请提 交于2007年3月7日，标题为"SYSTEMS AND METHODS FOR LINKING UTILITY CONTROL DEVICES"的美国专利申请No. 11/683， 304;提交于2007年3 月7日，标题为"SYSTEM AND METHOD FOR INFRASTRUCTURE REPORTING" 的美国专利申请No. 11/683， 327;提交于2007年3月7日，标题为"LIGHT SWITCH USED AS A COMMUNICATION DEVICE，，的美国专利申请No. 11/683， 298; 提交于2007年3月7日的，标题为"ANTICIPATORY UTILITY CONTROL DEVICE"的美国专利申请No. 11/683， 326;提交于2007年3月7日，标题 为"PLUG AND PLAY UTILITY CONTROL MODULES "的美国专利申请 No. 11/683， 335;提交于2007年3月7日，标题为"SYSTEM AND METHOD FOR SUBSTITUTING DATA IN RESPONSES TO MULTIMEDIA INQUIRIES"的美国专 利申请No. 11/683， 354,它们公开的全部内容通过引用结合于此。技术领域本公开涉及用于控制目的的重量监控的使用。更具体地，本公开涉及 使用重量检测进行场所监控的系统和方法。
背景技术：
监控或安全系统在各种领域中都是众所周知的。监控系统经常^Li殳置 在物主希望维持安全或希望跟踪活动的区域或场所中，诸如在住宅中、办 公场所中或监狱中。典型的监控系统包括链接到控制面板的一系列接触传 感器。当传感器被触动(trip)(即接触断开或关闭)时，控制面;tl接收 信号并激活警才艮。这些的监控系统中的一些包括至少一个运动或声音传感 器。这些传感器对运动和/或声音作出响应。在运动传感器中，通常为红 外光的光a传感器中发出。运动传感器还可以发射高频的声音和微波信 号。因而，传感器依赖于表面对光(或声音/微波信号)的反射来工作。 当光束、声音或微波信号被中断或扭曲时，传感器使得警报突然响起。可6替换地，实现运动传感器的方法是使用磁场来险测传感器周围的运动。在 声音传感器中，传感器被配置为响应声音。通常，传感器对特定的声音频 率敏感，诸如玻璃破碎的频率。当设定频率的声音被检测到时，传感器产 生警报并发出声音。在许多这样的监控系统中，通过仔细的观察或通过简单地避开传感器 所覆盖的区域就可使传感器不起作用。例如，运动检测器通常位于房间的 高处以使其提供最大的视场并覆盖最大的区域。然而，高的位置在传感器 的正下方提供了盲点，由此人员可以1而避开检测。许多这样的传感器 的另一问题是它们可以容易地被物主在无意中触动。更复杂的监控系统还 将震动传感器结合运动传感器一起使用**测运动。然而，这些传感器具有与普通运动传感器一样的问题它们会被授权的用户在无意中触动。特 别地，运动检测器被触动的一个普遍原因是由房屋中无法训练成避开传感 器所在区域的宠物引起的。类似的问题经常发生在有小孩子的情况下。为 了克服这个问题，许多警报器制造商在他们的警报系统中提供"保持"模 式。保持模式通常仅激活接触传感器和可能的声音传感器，而关闭运动检 测器。这个方法很适于防止由"授权，，的运动所引起的错误的警报。但是， 这个方法也会使"未经授权"的人员更容易地在所保护的区域内自由移动。在各种安全领域中，压力传感器被使用。压力传感器依赖于物体的重 量来触动传感器或防止其发出声响。压力传感器的例子可在雕塑周围或具 有自动门的建筑物的入口处找到。但是，这些压力传感器具有的问题在于 它们基于相对于基本状态所检测的压力变化而工作在开启/关闭模式中， 且没有考虑可能在系统中出现的其它变化。在一些情况下，关于应该在特定时间进行的特定行动存在不确定性。 例如，如上所述，当宠物在房间中移动时，运动传感器感测到该运动并发 出警报。然而，如^动传感器确实"知道"宠物出现在所监控的区域中 时，或者确实"知道"场所的合法物主在该区域中移动时，则在那时可以 安全地忽略所检测的运动。发明内容本发明涉及在被保护的场所内监控所施加的重量和循环重复的系统 和方法，并且基于检测的重量压力模式来用以控制场所的运行情况，其还 可以基于不同的用户来进行控制。在一个实施例中，结合安全系统来4吏用压力监控系统以解决所检测的破坏(breach)情形中的不确定性。在一个 实施例中，压力监控系统学会并记住了场所如何被使用并变为用户界面。 当可能的用户或麻烦情形被检测到时，系统对照期望的压力比较所检测的 压力以确定在那时所要釆取的动作。在另一实施例中，压力监控系统学会 并记住了例如用拐杖或跛行的某人或者与具有较长步幅的高个W目比具 有短步态的矮个人的循环重复和频率。另一实施例感测与柔和或流畅的脚 步相对的急剧或突然的脚步。如果需要，所有的模式都可以一起使用。在另 一实施例中，压力监控系统使用加速度计来学会并记住通过其的 任何物体的碰撞或冲击模式。优选地，使用两个模式的加速度检测具有 高灵敏度的非常低的g和具有较低灵敏度的高g。这样，系统可以针对许 多不同的目的得到非常准确的震动读数，如针对地震或恐怖袭击(其中许 多传感器确定相同信息的宽广区域的检测)，以及因为老人将玻璃或盘子 跌落或撞到墙壁时所产生的非常局部化的信息。在一些情形中，使用来自 多个传感器的信息，而在其它操作中，按照来自单个传感器的信息动作。 这个方法可以广泛用于各种应用和服务，包括安全、占有情况检测、医疗 监控、能量管理、用户检测、用户界面和对已知的正常、已知的异常和未 知的感测情形的检测。上述内斜目当广泛的概述了本发明特征和技术优点，以便更好地理解 后面的本发明的实施例。此后，将描述本发明的另外的特征和优点，其形 成了本发明的权利要求的主题。本领域技术人员应该意识到所公开的构思 和特定实施例可以容易地用作修改或设计其它结构的基础，以便实现与本 发明相同的目的。本领域技术人员还应该认识到这种等同结构没有背离所 附权利要求所限定的本发明的精神和范围。结合附图通过下面的描述可以 更好地理解被认为是本发明特征的新颖特征、相关构造和操作方法以及进 一步的目的和优点。然而，应该清楚地理解所提供的每个附图仅是示例和 说明的目的，并不构成对本发明的限制。
为了更全面地理解本发明，现在结合附图来参考下面的说明，在附图中图l是示出示例场所的一个实施例的框图；图2是示出在训练期间所执行的步骤的流程图的示例；以图3是示出在监控期间所执行的步骤的流程图的示例。
具体实施方式
图1是示出具有压力监控系统110的场所100的一个实施例的框图。 在这个实施例中，场所100是住宅。然而，可以4吏用其它场所，如仓库、 监狱、办公室等。除了监控系统110以外，场所100示例性地包括g 120、墙壁130和多个压力板140。在一个实施例中，监控系统110是可以监控通过该场所的人、动物和 /或物体的移动的系统。在一个示例性的实施例中，监控系统110包括处 理器112、数据存储i殳备117和监控程序118。压力板140是i殳置在整个场所100的一个或多个位置的压歉l如果 需要，则压力板可以设计成表现为^L砖或在该场所中所找到的其它固有 的物体。地板砖以对住宅或战略重要位置处的其它场所共同的模式来设 置。压力板140可以由任何材料制成，如陶瓷、油毡、木材、毛趙或混凝 土。在一些实施例中，压力板140位于墙壁130上或M到开关中等。通 过将压力板设置在墙壁上，监控系统可以确定墙壁是否被某物接触。例如， 在仓库中，墙壁传感器可以指示堆积物是否移动以及是否靠在墙上。当使 用多个传感器时，它们^Ci殳置成可以确定移动的行进。可以使用各种不同类型的压力传感器。例如，压力传感器可以^^位移 型传感器，其根据施加到传感器的负载(重量、压力)而变形或移动距离。 在一些情形下，使用例如已知的重量或重量组来校准传感器可能是理想 的。传感器的位移被转换成电信号，所述电信号在传感器处被转换成重量 值或被发送到监控系统110进行转化。在传感器和处理器112之间的信号 通信可以是有线的或是无线的或是其组合。在一些实施例中，每个传感器 140可以具有唯一的标识符，然后所述标示符与重量或位移信号一^^传送 到监控系统。在其它实施例中，更多数据可以根据需^"送到监控系统。 在本公开中，术语"压力传感器"包括碰撞传感器和低冲击传感器。处理器112可以是例如个人计算机或者专用或嵌入的计算机系统。处 理器112可以连接到显示设备113以及一个或多个输入设备114.输入设 备114可以是例如键盘或鼠标。在一个实施例中，显示器113和输入设备 114被组合为触摸屏。显示器113允许监控系统的用户与监控系统的各种 部件进行交互并监控监控系统的各种部件。通过使用输入i殳备114,用户可以改变监控系统的模式。然而，正如众所周知的，在另外的实施例中输入设备114可以开启或关闭传感器、创建或删除区段(zone)或者另外地 定制监控系统。处理器112与数据存储设备117交互。数据存^(ti殳备117在一个实施 例中是数据库，如顺序查询语言(SQL)数据库。然而，任何类型的lt据 库结构都可以使用。在操作中，监控系统110可以跟踪场所，也可能与其它传感器(未示 出)一起来跟踪场所，以便记录行为的模式。可以存储这个模式以针对"预 期"目的而形成统计分析的基础。该模式可以是例如后门外的传感器140 发送发现重量的信号。如果仅仅;UL送信号，这并不构成问题。但是然后 假设后厅中的运动传感器检测到了运动。则可以做出某人进入该场所的推 测。现在，可以根据一天的时间或通过系统是否待命(armed)来识别麻 烦情形。进一步假设在该场所的模式中的传感器140示出在其上放置有重量。 这也可能^J^烦情形。但是现在^f^i史主卧室中的第一传感器140示出重量 信号，随后主浴室中的灯变亮(或者另一压力传感器被激活)。则这可能 根本不M烦情形。然而，如果接收的是这样的最后顺序，即在主卧室之 前主浴室被感测，则存在不同的情形。例如，某人可能通过窗户ii^，这 是异常的。通过使用实际重量测量，即在走廊中30磅，可以做孩子(或宠物) 正在附近移动的假设。在这个情形下，例如可以通过系统中所包含的程序 来忽略、完全控制来自运动传感器的信号。通过使用实际的加速度计和/或碰撞/冲击模式与距离测量之间的关 系，即200磅的人奔跑(使用例如，碰撞"G"、速度、方向、步幅长度)， 可以做出男性成年人在附近移动的假设，或者相反，做出孩子没有在附近 移动的假设。在这种情形下，来自加速度计的信号可以同时发出任一或两 种情形的信号并触发适当的响应。监控程序118在一个实施例中是软件或允许监控场所的其它程序。在 一个实施例中程序118被存储在计算机112上。在另一实施例中，该程序 可以被存储在数据存储设备117中。然而，如果需要，程序118可以存储 在远程位置。 一种操作模式AJi控(测量)模式，如果需要，第二模式可 以是训练模式，如果需要，第三模式可以是控制模式，且如果需要，第四模式可以是 ￡#式。在训练模式中，监控程序118接收来自每个传感器 的数据。将参考图2来更详细地讨论训练过程的示例。在监控模式中，监控系统110接收与压力传感器的当前情形相关联的 数据。这个接收的数据与数据存储设备117中的数据(如果有的话)进行 比较以确定当前的数据是否与此时的"正常"模式匹配。如果接收的数据 相对于数据存储设备117中的数据是在可接受的容限内，则监控系统110 不反应。然而，如果数据在可接受的容限之外，则监控系统110将向用户 或监视器提供警报。如上所述，监控系统可以被编程为确定移动的方向。 在一个实施例中，通过对许多传感器140的连续压力读数的结果进行比较 可以确定移动的方向。将参考图3来提供对于监控模式的更详细的说明。在一些实施例中，场所100可以被分成许多区段。这些区段允许系统 用户进一步定制系统。区段可以用于监控仓库中的物品的活动，或者防止 大物品从一个区域移动到另一区域。此外，区段可以用于将安全系统中的 区域隔开。当然，也可以实现区段的其它用途。当系统110被分成诸如区段101、 102、 103的区段时，数据存^i殳备 117可以用于在特定的区段内配置每个传感器140。在其它实施例中，数 据存储设备117可以分成多个单独的数据存储设备，其中每个区段具有单 独的数据存^i史备。监控程序118可以限定哪个传感器在哪个区段中。此 外，用户可以限定区段仅在某些时段期间存在(或激活)。例如，用户可 能想务f5l用于晚间而不是在白天期间的区段。或者，用户可能期望将住宅 的睡眠区域与生活区域分开。在这个示例中，例如如果在生活区域中检测 到异常重量或活动，监控系统将向用户发出警才艮。然而，该系统可以-故编 程为如果在场所的睡眠区域中检测到异常活动就提供警报，例如可以由孩 子醒来并且向父母的卧室移动来指示。为了获得上述结果，监控系统100可以被编程和/或训练成学会如何 正常使用场所。图2示出当训练监控系统时所执行的步骤。还可以针对已知的正常情形、已知的异常情形和未知的情形对系统进 行编程。每个情形可以考虑例如用户、用户类型(动物或人类)、时间、 区段、碰撞和/或冲击模式的柔度(softness )、步幅长度、步态以及其它。在训练模式中，监控系统接收数据进行存储以使得之后可以将新到的 数据与存储的数据进行比较以确定正常和异常情形。在控制模式中，该系统接收引起某一控制行动的数据，如提高温度信号或将区域的电源关闭的信号。在^t模式中，系统执行验证，例如将相机聚焦在区域上，或者例如 当检测到"柔和"的脚步时检查孩子是否仍然在她/他的卧室中。如图2所示，实施例20的步骤201将监控系统置于训练模式中。该 训练模式是可选的，并且诸如所期望的人的重量、特定活动的时间等的任 意需要的参数可以输入到程序中。可选地，过程202初始化数据存^i殳备117以保证数据存^f^i更备117 中的任何在前数据被适当地清除，因为前面的时期所保留的数据可能会在 分析监控期间所接收到的任何数据时引起系统错误。不初始化数据存储设 备117的一个原因是如果针对诸如短期假期之前的特定目的或其它目来 训练监控系统，而可能期望以后使用先前存储的值。当数据存^^L备117已被初始化时，过程203监控该场所以从位于场 所中的各个传感器接收压力读数。基于在一段时间上所监控的读数，过程 204产生场所的"正常"概述。例如，这组正常的读数被存储在存^i殳备 117 (图1)中。过程205确定训练时间什么时候结束和什么时候使过程20结束。在 一些实施例中，训练模式可以配置成在预定的时间段后自动停止。预定的 时间段可以是天、周或甚至是月。然而，在大多数实施例中，该时间段可 以是一天或两天。图3示出过程的一个实施例，如在监控模式中由监控系统110执行的 过程30。最初，只要没有传感器被触动，监控系统110就处于待机状态。 在典型的监控系统中，有"待命"和"未待命"模式。在未待命模式期间， 系统基本上被关闭。然而，使用在此所教授的构思，该监控可以始终是待 命的，但是程序118可以在需要的情况下控制在传感器发送信号时系统将 采取什么行动。过程301确定是否接收到压力信号(或者可能涉及的任何其它信号)。 在可能的情况下，这个过程确定哪个传感器正在发送信号并收集所有可利 用的参数(诸如，例如置于传感器上的实际重量)。当信号已^L接收，则 过程302例如通过使用所训练的存储数据或通过预编程的数据来确定重 量是否与所期望的重量匹配。如果匹配，则过程303识别可能的人员。例 如可以通过将所检测到的重量与已知的在房屋中居住的人员或期望在该 场所上的人员的重量列表进行比较来完成。然后，过程304确定所识别的属于匹配重量的人员是否属于检测的位置处。因而，会预计与儿子的重量相匹配的40 lb的重量出现在他的卧室门外而不是洗衣间中。过程305 结合过程304 —起工作以便于修改位置匹配。例如，可以期望儿子在早上 3点在走廊中，而不是在车库中。如果需要，过程320可以执行IHiE,例如在特定区域上的未期望的重 量、碰撞或冲击模式使相机能够聚焦在正确的区域，然后照像，照片之后 被电子发送(自动地或通过人)以便审查和采取可能的行动。如果过程304或305 (或任何其它类似的过滤型过程)确定了未预计 的事件，则信息M馈到过程306，其中(可能在一段时间上的)传感器 数据传送到过程306，系统应用程序(或其它处理)确定是否发出警报。 这个处理可以例如(基于在一时间段上来自不同的传感器中的一些传感器 的一系列接收的传感器信号)考虑行进的方向、时间和温度等。借助于示例，如果区域中的多个传感器在严格相同的时间都开始发送 压力信号，则可以做出^^i殳某物落入那个区域中。或者，如上所述，如 过程306所确定的那样，某一重量的物体正在以"餘溪"的方向移动，则 可以假定为麻烦情形。于是可以全部基于或至少部分地基于在不同位置所 施加的压力的感测来检测任意数目的这种"餘溪"组合。过程307基于来自过程306的信息来确定是否发出警报。如果需要发 出警报，则在过程308发出警报。在不发出警报的情形中，如果需要，则 在过程309确定应该采取什么行动且在过程310采取需要的行动。这个行 动可以是全部基于由用户创建或为用户创建的预设导则来叫醒父母、打开 灯、呼叫照顾者或医生。在一些情形中，可以通过过程311和312来使用所感测的^的循环 重复以确定是否存在麻烦情形。这些重复可以是已知的正常或已知的异 常，并且只要它们为已知的，它们将不被视作问题。已知的异常可以是例 如货运列车在早上2点到来并且窗口格嗒作响。除了预计在早上2点发生 以外，这都是"异常，，情形，并因此在那时是已知的异常且由此是可允许 的。虽然已经详细描述了本发明及其优点，但是应该理解可以在不背离所 附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下进行各种改变、替换和 改型。而且，本申请的范围并不限于说明书中所描述的过程、设备、制造、 物质成分、装置、方法和步骤的实施例。根据本发明的公开，本领域技术人员可以容易地认识到可以根据本发明来使用现有的或以后要被开发的 基本上执行与在此所描述的相应实施例相同的功能或基本上达到相同结 果的过程、设备、制造、物质成分、装置、方法或步骤。因此，所附权利 要求旨在将这些过程、设备、制造、物质成分、装置、方法或步骤包括在 它们的范围内。
权利要求
1.一种系统，包括至少一个压力传感器；以及处理器，用于基于从所述传感器接收的信号和基于与所述信号相关联的其它参数来确定准许采取行动的情形存在。
2. 根据权利要求l的系统，其中所述其它^lt选自以下列表 一个 或多个读数的接收时间、发送信号的传感器数目、发送信号的不同传感器 的相对位置、被施加到传感器的重量的量、循环重复、碰撞强度、碰撞持 续时间、所釆取的路径、要被采取的期望路径、速度、速率、事件持续时 间、同时发生的读数的数目。
3. 根据权利要求l的系统，还包括用于建立一组导则的程序，所述一组导则代表落入所期望的活动中心 内的预期传感器信号；以及其中所述确定是基于所述建立的 一组导则。
4. 根据权利要求3的系统，其中通过训练过程来建立所述导则。
5. 根据权利要求3的系统，其中为了控制的目的建立所述导则。
6. 根据权利要求3的系统，其中为了發汪的目的建立所述导则。
7. 根据权利要求3的系统，其中由用户基于所述用户的偏好来预先 建立所述导则。
8. 根据权利要求3的系统，其中所述导则是基于预定的正常情形。
9. 根据权利要求3的系统，其中所述导则是基于预定的异常情形。
10. 根据权利要求3的系统，其中所述导则是基于未知的或未预料到 的情形。
11. 根据权利要求3的系统，还包括 至少一个电源控制开关；以及其中所述导则包括其中的与从所述传感器接收信号相关联的所述开 关的操作。
12. —种关于所保护的场所来检测麻烦情形的方法，所述方法包括接收信号，所述信号对应于施加到所述场所的某些位置的力；以及从所述接收的信号并结合其它接收的参数来确;^烦情形存在。
13. 根据权利要求12的方法，其中所述传感器位于与所述场所有关 的不同位置，并且所述其它接收的参数包括对应于所述接收的信号中的一 些的起源的相关位置。
14. 根据权利要求13的方法，其中所述确定至少部分地基于一个或 多个接收的信号的接收时间。
15. 根据权利要求14的方法，还包括 对照信号的预期模式来比较所述接收的信号中的一些；以及 其中所述确定部分地基于用于一天中特定时间的所述预期的信号模式。
16. 根据权利要求15的方法，其中至少部分地通过预先训练来确定 用于特定时间的所述预期的信号。
17. 根据权利要求15的方法，其中至少部分地根据用户提供的输入 指令来确定用于特定时间的所述预期的信号。
18. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所ii^ 加的力的量值。
19. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所述接 收的重量施加信号与接收的代表关于所述场所发生的其它行动的信号的 比较。
20. 根据权利要求19的方法，其中所述其它行动可以是从以下列表 中选择的一个或多个行动电源开关操作、运动传感器检测、场所的物理 破坏检测、声音检测、震动、光的水平、C02水平、温度、移动模式检测。
21. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于循环重复。
22. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所述力 的碰撞强度。
23. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于高灵敏 度沖击模式(低g)。
24. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于低灵敏度冲击模式(高g)。
25. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所述力 的碰撞持续时间。
26. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所述力 采取的絲。
27. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所述力 要采取的期望的,。
28. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所述力 的移动il^L。
29. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于所述力 的速率。
30. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于事件持 续时间。
31. 根据权利要求12的方法，其中所述确定至少部分地基于同时发 生的所述力的读数的数目。
32. —种警才艮系统，包括用于检测施加到场所的特定位置的重量的装置；用于检测可能的场所麻烦情形的出现的装置；以及比较装置，用于针对任何检测的可能的麻烦情形对每个所述检测的重 量施加进行比较以便确定可能的警报情形。
33. 根据权利要求32的警报系统，其中所述比较装置比较所施加的 实际重量和预期的重量以帮助进行每次确定。
34. 根据权利要求32的警报系统，还包括用于产生预期数据的装置，所述比较装置使用所述预期数据以帮助进 行每次确定。
35. 根据权利要求34的警报系统，其中所述预期数据包括选自以下 列表的至少一种类型的翁:据时间数据、预期的重量量值；预期重量的位置；所述预期重量从一个 位置行进到另一位置的方向；发送信号的传感器的数目；发送信号的不同 传感器的相对位置；施加到传感器的重量的数量；冲击模式；循环重复；碰撞强度；碰撞持续时间；所采取的路径；要采取的期望的路径；速度； 速率；事件持续时间；同时发生的读数的数目。
36. 根据权利要求32的警报系统，其中所述比较装置使用通过顺序 检测的重量施加而确定的移动方向来帮助进行每次确定。
37. 根据权利要求32的警报系统，其中所述比较装置使用通过顺序 检测的重量施加而确定的移动速率来帮助进行每次确定。
38. 根据权利要求32的警报系统，其中所述比较装置使用通过顺序 检测的重量施加而确定的移动的碰撞和冲击模式来帮助进行每次确定。
全文摘要
本发明涉及在保护的场所内监控所施加的重量并且基于所检测的重量压力模式来控制该场所的运行情况的系统和方法。在一个实施例中，压力监控系统与安全系统结合使用以解决所检测的破坏情形中的不确定性。在一个实施例中，压力监控系统学会并记住如何使用该场所。当检测到可能的麻烦情形时，该系统对照已知的正常、已知的异常和未预料的压力来比较所检测的压力以确定在那时所要采取的行动。
文档编号G01G19/00GK101261503SQ200810006560
公开日2008年9月10日 申请日期2008年3月6日 优先权日2007年3月7日
发明者罗兰德·舍特勒 申请人:最优创新公司