监控装置及监控系统的制作方法

本申请涉及监控技术领域，具体涉及一种监控装置及监控系统。

背景技术：

在当今社会，高层建筑越来越多，电梯、空调等设备也相应增加，在很多没有人的区域这些设备仍然一直开启，浪费了大量电能。同时，区域内的人数是否超过安全阈值需要进行监控。

现有技术中的一种监控装置主要应用在电梯控制系统，包括：人数采集模块和控制核心模块。人数采集模块，是在电梯轿厢内门框安装一个人体红外传感器，在每层楼的电梯口天花板上再安装一个人体红外传感器，通过检测到人体信号先后顺序来判断人体的进出，最后统计出电梯内部人数。

然而，如果同时有多个人一起经过其监测区域，人体红外传感器是无法分辨出是几个人的，可能会误认为是一个人，因此不能完全精确识别人数。

技术实现要素：

有鉴于此,本申请提供一种监控装置及监控系统，可以比较精确地统计人数信息。

本申请的第一方面，提供了一种监控装置，所述装置包括：

第一检测单元，被配置为基于毫米波雷达技术检测被监控区域内的物体信息；以及

控制单元，被配置为根据所述物体信息获取监控区域内的人数信息。

优选地，所述装置还包括第二检测单元，被配置为检测被监控区域内的温度分布信息；

所述控制单元还被配置为根据所述物体信息和温度分布信息获取监控区域内的人数信息。

优选地，所述第一检测单元包括：

发射模块，被配置为发射毫米波雷达信号；

接收模块，被配置为接收物体反射的毫米波雷达信号；以及

处理模块，被配置为根据所述接收模块接收到的毫米波雷达信号输出所述物体信息。

优选地，所述第一检测单元采用美国德州仪器公司的毫米波传感器芯片IWR1642。

优选地，所述第二检测单元为红外热像仪。

优选地，所述装置还包括：

第一无线通信单元，被配置为基于第一通信方式进行无线通信；

第二无线通信单元，被配置为基于第二通信方式进行无线通信；以及

供电单元，被配置为根据对外部电源的检测结果切换供电电源。

优选地，所述控制单元还被配置为在所述供电单元检测到外部电源供电正常时，控制所述第一无线通信单元切换为工作状态，控制第二无线通信单元断开；以及

在所述供电单元检测到外部电源供电中断时，控制所述第一无线通信单元断开，控制所述第二无线通信单元切换为工作状态。

优选地，所述供电单元包括：

电源切换电路，用于对外部电源接口进行检测，根据检测结果切换供电电源；

电源电路，用于根据所述电源切换电路切换的供电电源为所述第一无线通信单元、所述第二无线通信单元、所述第一检测单元、所述第二检测单元以及控制单元供电。

优选地，所述供电单元还包括：

充电电路，用于在所述电源切换电路检测到外部电源供电正常时通过外部电源对电池充电。

第二方面，提供了一种监控系统，所述系统包括：

多个如第一方面所述的监控装置；以及

上位机，被配置为与所述监控装置以无线方式通信。

本申请基于毫米波雷达技术统计监控区域内的人数信息，这样可以比较精确地统计被监控区域内的人数信息。

附图说明

通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本申请实施例监控系统的结构示意图；

图2是本申请实施例一种实施方式的监控装置的结构示意图；

图3是本申请实施例另一种实施方式的监控装置的结构示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合附图及具体实施方式对本申请作进一步说明。

图1是本申请实施例监控系统的结构示意图。如图1所示，监控系统包括上位机2和多个监控装置1。监控装置1通过无线方式与上位机2通信，以上报监控装置1所统计的人数信息。其中，所述人数信息包括人体数量、人体位置和人体移动速度等。上位机2可以为专用的无线通信终端，也可是具有无线通信功能的通用数据处理设备，例如装载有相应应用程序的手机、平板电脑、笔记本计算机或台式计算机等设备。所述无线方式为运营商网络或者无线网关。

本实施例通过监控装置检测被监控区域内的人体数量、人体位置和人体移动速度等人数信息并以无线的方式上传给上位机，操作人员可根据人数信息对被监控区域内的电梯、空调等设备进行控制，更加高效的进行能源管理，可以减少电能的浪费。

图2是本申请实施例一种实施方式的监控装置的结构示意图。如图2所示，监控装置1包括第一检测单元11、控制单元13、第一无线通信单元14、第二无线通信单元15和供电单元16。第一检测单元11，被配置为检测被监控区域内的物体信息。控制单元13，被配置为根据所述物体信息统计人数信息。第一无线通信单元14，被配置为基于第一通信方式进行无线通信。第二无线通信单元15，被配置为基于第二通信方式进行无线通信。供电单元16，被配置为根据对外部电源的检测结果切换供电电源。其中，所述供电电源包括外部电源17和备用电源18，为所述控制单元13、所述第一无线通信单元14、所述第二无线通信单元15和所述第一检测单元11供电。

在本实施例中，第一检测单元11被配置为检测被监控区域内的物体信息。所述物体信息包括物体的尺寸、位置及移动速度等。

优选地，所述第一检测单元11为毫米波雷达。毫米波雷达是一种特殊种类的雷达技术，采用毫米波，工作频率达到了76-81GHz，波长约为4mm。毫米波雷达通过发射模块向一定方向发射毫米波，毫米波碰到物体后会产生反射，接收模块接收物体反射的毫米波雷达信号。处理模块根据所述接收模块接收到的毫米波雷达信号和内置的算法输出物体信息。毫米波雷达可以检测到物体的尺寸、位置和移动速度等。由于毫米波的波长非常小，因此可以识别到很小的物体，精确度非常高，完全可以识别到人体。而产生这种电磁波的设备要求非常简单，需要的电子元器件很小，天线尺寸也会非常小，成本会很低，系统组成也会更加简单。

在本实施例中，采用了TI(Texas Instruments，德州仪器)公司的专用毫米波传感器芯片IWR1642。该芯片将发射和接收射频器件，模拟器件，数字器件，模拟信号转数字信号器件以及信号处理器件等各种组成器件完全集成到了一个芯片中，使得整个电路设计难度大幅度降低，成本也随之减少很多。并且通过其内置的算法，可以输出比较精确的人数统计结果，可以实现在14米以内、120度方位角视野内，精度大于90％的物体定位信息。同时，还可以检测物体的移动速度。

在本实施例中，控制单元13被配置为根据所述物体信息统计被监控区域内的人数信息。第一检测单元11检测物体很精确，其中包括体积、形状各异的物体信息，控制单元13具有很强的数据处理能力，通过其内置算法，可以输出比较精确的人数统计结果。

在本实施例中，第一无线通信单元14基于第一通信方式进行无线通信，将监控装置1检测的人数信息发送给上位机2。

优选地，第一无线通信单元14可以为近距离无线网络模块，例如蓝牙模块等，也可以为远程无线网络模块，例如LORA模块、ZigBee模块等。

具体地，LORA是LPWAN(低功耗广域网，Low Power Wide Area Network)的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，具有远距离、低功耗、多节点和低成本等特点。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率和低成本的双向无线通讯技术。因此，使用LoRa、ZigBee等无线网络可以扩大无线网络的覆盖范围，同时，网络信号稳定，不易中断，减少因网络掉线而引起的无法对监控装置1进行监测等异常情况发生。

在本实施例中，第二无线通信单元15，被配置为基于第二通信方式进行无线通信，将监控装置1检测的人数信息发送给上位机2。

优选地，第二无线通信单元15为NB-IoT(窄带物联网，Narrow Band Internet of Things)模块或者GPRS模块。

具体地，NB-IoT网络具有以下特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本。GPRS具有传输效率高、接入时间短的特点，可以扩大无线网络的覆盖范围，同时网络信号稳定，不易中断。但是NB-IoT通信模块和GPRS模块的使用需要收费，所以在频繁通信的场合下会产生较高的通信费用。

在本实施例中，供电单元16，被配置为根据对外部电源17的检测结果切换供电电源。供电电源包括外部电源17和备用电源18，为所述控制单元13、所述第一无线通信单元14、所述第二无线通信单元15和所述第一检测单元11供电。

供电单元16被配置为检测外部电源17是否正常，并根据对外部电源17的检测结果切换供电电源，同时将所述对外部电源17的检测结果发送给控制单元13。具体地，供电单元16连接到外部电源17和备用电源18。所述备用电源18可以为电池。优选地，所述电池为可充电电池。所述外部电源17可以是220v或380v交流电线路。供电单元16被配置为在外部电源17供电正常时，对外部电源17提供的电能进行转换后为监控装置1的其它模块供电，在外部电源17供电中断时，切换为对备用电源18的电能进行转换后为监控装置1的其它模块供电。

在本实施例中，控制单元13根据接收到的供电单元16对外部电源17的检测结果来切换第一无线通信单元14和第二无线通信单元15的工作状态。

具体地，当对外部电源17的检测结果提示供电正常时，控制单元13控制第一无线通信单元14切换为工作状态，同时控制第二无线通信单元15结束工作。此时控制单元13能够通过第一无线通信单元14给上位机2发送人数信息。当对外部电源17的检测结果提示供电中断时，控制单元13控制第一无线通信单元14结束工作，同时控制第二无线通信单元15切换为工作状态。由于第二无线通信单元15更低功耗的特点，使得在外部电源17中断后，在使用备用电源18供电的条件下仍可以较长时间的工作。同时，NB-IoT或者GPRS是运营商网络，在断电时，NB-IoT或者GPRS网络不会受到影响，可以使监控装置1继续保持和上位机2的通信。但是，由于NB-IoT或者GPRS是收费网络，不适合在使用频繁的场合中使用，因此，在外部电源17供电正常的情况下使用第一无线通信单元14进行无线通信。

供电单元16会持续地检测外部电源17。在检测到外部电源17的供电恢复正常时，控制单元13控制第一无线通信单元14切换为工作状态，控制第二无线通信单元15为结束工作状态。这样可以减少因长时间使用第二无线通信单元15产生的通信费用。

在本实施例中，供电单元16包括电源切换电路16a、电源电路16b和充电电路16c。电源切换电路16a连接到外部电源17和备用电源18。所述备用电源18可以为电池。优选地，所述电池为可充电电池。电源切换电路16a被配置为对连接的外部电源17接口进行检测，根据检测结果切换供电电源。在本实施例中，当对外部电源17检测结果提示正常时，电源切换电路16a切换将外部电源17连接到电源电路16b的输入端。当对外部电源17的检测结果提示中断时，电源切换电路16a切换将备用电源18连接到电源电路16b的输入端。电源电路16b根据对输入端的供电进行功率变换输出预定电压的供电信号为所述监控装置1中的各单元供电。备用电源18为充电电池时，外部电源17在供电正常时通过充电电路16c给备用电源18充电，可选地，在备用电源18不是充电电池时，供电单元16可以不设置充电电路16c。本实施例保证了即使监控装置1在外部电源17中断的情况下仍有备用电源18为其供电，使监控装置1可以继续工作。

在本实施例中，控制单元13可以通过MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)或专用集成电路来实现。

本实施例通过第一检测单元采用毫米波雷达技术检测被监控区域内的物体信息，控制单元根据所述物体信息获取监控区域内的人数信息。同时，根据对外部电源的检测结果，来自动切换电源电路和无线通信方式，克服了现有技术中因外部电源中断而导致上位机无法及时获取人数信息的问题，使得在外部电源中断的情况下，上位机仍可获取监控装置的人数信息，从而可以根据人数信息对监控区域内的电梯、空调等设备进行远程控制，能够减少能源浪费。

图3是本申请实施例另一种实施方式的监控装置的结构示意图。如图3所示的监控装置，还包括第二检测单元12，被配置为检测被监控区域内的温度分布信息。

优选地，所述第二检测单元12为红外热像仪。红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。现代热像仪的工作原理是使用光电设备来检测和测量辐射，并在辐射与表面温度之间建立相互联系。所有高于绝对零度(-273℃)的物体都会发出红外辐射。热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。

在上一个实施例中，监控装置1通过第一检测单元11采用毫米波雷达技术检测被监控区域内的物体信息，控制单元13根据所述物体信息获取监控区域内的人数信息。由于第一检测单元11本质上是通过物体反射雷达信号来检测物体信息，所以统计的人数信息中可能有与人体特征类似的物体，从而导致统计的人数信息存在一定的误差。

在本实施例中，控制单元13通过第二检测单元12排除非人体温度的物体，这样可以通过第一检测单元与第二检测单元结合的方式使得统计的人数信息更加准确。

在本实施例中，供电单元16还被配置为根据对外部电源17的检测结果切换供电电源为所述第二检测单元12供电。

本实施例通过第一检测单元检测被监控区域内的物体信息，第二检测单元检测被监控区域内的温度分布信息，控制单元根据所述物体信息和温度分布信息统计人数信息。这样可以比较精确地统计被监控区域内的人体数量、人体位置及人体移动速度等人数信息。同时，根据对外部电源的检测结果，来自动切换电源电路和无线通信方式，克服了现有技术中因外部电源中断而导致上位机无法及时获取人数信息的问题，使得在外部电源中断的情况下，上位机仍可获取监控装置的人数信息，从而可以根据人数信息对被监控区域内的电梯、空调等设备进行远程控制，能够减少能源浪费。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。