一种通道环境变化的检测方法和装置与流程

本发明涉及消防安全领域，具体涉及一种通道环境变化的检测方法和装置。

背景技术：

消防安全通道在现代建筑具有重要的意义和作用，常常被誉为生命通道，当发生火灾或其他险情需要紧急疏散人群时，消防通道的畅通就是迅速扑救火灾、抢救人民群众生命财产、减少火灾损失的重要前提，如果消防通道被占，将给小区业主生命财产带来重大隐患。

我国《新消防法》第二十八条规定任何单位、个人不得占用、堵塞、封闭疏散通道、安全出口、消防车通道。人员密集场所的门窗不得设置影响逃生和灭火救援的障碍物。如有违反本规定，根据《新消防法》第六十条单位违反本法规定，责令改正，处五千元以上五万元以下罚款，个人违反本规定的处警告或者五百元以下罚款。虽然有法律规定，但是实际还是存在消防通道被占用的情况，特别是在楼道、商铺，总是有人将物品存放在消防通道处，使消防通道的宽度变窄，影响人员逃生和灭火救援。

现有检查消防通道的效率很低，往往只能靠人工检查为主，宣传教育相关负责人为辅，费时费力，然而即使千叮万嘱，待时间一长相关人员警惕性下降，依然会出现占用消防通道的事情发生。

除了物品占用消防通道外，还存在消防通道的常闭式防火门因方便行走被人为敞开的的情况，在现代消防设计中，常闭式防火门的作用是在火灾发生时，闭合的防火门可有效延缓过火楼层的火势和浓烟向楼梯间、消防通道或其他楼层蔓延，为人员疏散赢得时间。

技术实现要素：

为避免背景技术的不足之处，本发明提供一种通道环境变化的检测方法，可检测消防通道中环境的变化，当识别出障碍物或常闭式防火门敞开时发送报警信号。

本发明提出的一种通道环境变化的检测方法，包括以下步骤：

获取预设背景环境下检测的超声波数据，超声波数据包括回波时间以及与回波时间对应的回波强度值；

根据预设背景环境下的超声波数据确定对照数据；

获取当前环境下检测的超声波数据；

根据当前环境下的超声波数据确定目标数据；

将目标数据与对照数据进行比较；

判断目标数据相对于对照数据的变化差异是否满足预设条件，若是则判定当前环境相比预设背景环境产生变化。

进一步的，根据预设背景环境下的超声波数据确定对照数据的步骤前，还包括步骤：获取预设背景环境下检测的环境温度；根据环境温度、声速温度关系式确定预设背景环境下与回波时间对应的反射距离；根据当前环境下的超声波数据确定目标数据的步骤前，还包括步骤：获取当前环境下检测的环境温度；根据环境温度、声速温度关系式确定当前环境下与回波时间对应的反射距离；对照数据和目标数据包括反射距离以及与反射距离对应的回波强度值。

进一步的，对照数据和目标数据在其相应环境下根据多次超声波数据经滤波后取平均值确定。

优选的，判断目标数据相对于对照数据的变化差异是否满足预设条件的步骤包括：确定对照数据中出现的回波强度值的各峰值以及峰值对应的回波时间或反射距离；确定目标数据中出现的回波强度值的各峰值以及峰值对应的回波时间或反射距离；判断目标数据或对照数据中是否存在有回波强度值峰值对应的回波时间或反射距离无法在另组数据找到等同的回波时间或反射距离。

进一步的，若判断目标数据中存在有回波强度值峰值对应的回波时间或反射距离无法在对照数据中找到等同的回波时间或反射距离，则判定当前环境相比预设背景环境存在障碍物；若判断对照数据中存在有回波强度值峰值对应的回波时间或反射距离无法在目标数据中找到找到等同的回波时间或反射距离，则判定当前环境相比预设背景环境存在常闭式防火门敞开的情况。

优选的，判断目标数据相对于对照数据的变化差异是否满足预设条件的步骤包括：确定相同的回波时间或反射距离下目标数据回波强度值与对照数据回波强度值的比值；判断是否有比值超过预设值。

进一步的，若判断有比值超过第一预设值，则判定当前环境相比预设背景环境存在障碍物；若判断有比值低于第二预设值，则判定当前环境相比预设背景环境存在常闭式防火门敞开的情况。

进一步的，获取当前环境下检测的超声波数据的步骤前，还包括步骤：判断是否达到设定检测时间点，若是则进入步骤获取当前环境下检测的超声波数据。

进一步的，获取当前环境下检测的超声波数据的步骤前，还包括步骤：

判断是否出现人体红外感应，若是则进入下一步；

判断距红外感应消失是否达到第一预设时间间隔，若是则进入下一步；

判断距上次检测是否达到第二预设时间间隔，若是则进入步骤获取当前环境下检测的超声波数据。

本发明同时还提出了一种通道环境变化的检测装置，包括用于存储程序的存储器和用于执行所述程序的处理器，所述程序被处理器执行时实现如上述任意一项通道环境变化的检测方法的步骤。

本发明有益效果在于本发明方法可应用于消防通道的环境监测，识别环境中背景物的变化情况，判断消防通道中是否存在障碍物或者常闭式防火门敞开，并在检测到时发送报警信号，有效避免消防通道被占用或常闭式防火门不正常使用的情况发生，当出现意外险情时可顺利保障群众人员的疏散逃生以及消防人员的救援。

附图说明

图1是实施例1的流程示意图。

图2是实施例1某场景预设背景环境的超声波数据波形图。

图3是实施例1某场景当前环境的超声波数据波形图。

图4是实施例2的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，参照附图1-3，一种通道环境变化的检测方法，包括以下步骤：

s101：获取预设背景环境下检测的超声波数据，超声波数据包括回波时间以及与回波时间对应的回波强度值；

传统的超声波测距装置在发射超声波后仅能检测是否存在反射的超声波也即反射回波，基于这原理当超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射回波就立即停止计时从而获得回波时间，根据声速和回波时间公式，即可计算出超声波测距装置与最近物体的距离。而本发明中所采用的超声波装置在上述基础上还可以检测反射回的超声波的强度值也即回波强度值，当超声波发射器向某一物体发射超声波，超声波接收器收到反射回波时不停止计时，获得回波强度值和回波时间；由于超声波具有较大波束角，在波束角范围内的物体表面可能存在许多可反射超声波的反射点，反射点与超声波装置的距离有大有小，故随着回波时间的增加，超声波装置就可以持续检测到与回波时间对应的回波强度值。回波强度值的大小取决于相同反射距离（或相同回波时间）下反射点的总数量。

为方便理解，以附图2为例，将获得的回波时间（或反射距离）作为横轴，回波强度值作为纵轴，形成可视直观的波形图。超声波装置向预设背景环境中存在的物体发射超声波时，因物体角度、形状大小等因素，某些区域部位易形成回波，比如装置正下方的地面、墙角、门与地形成的直角处等等，使得波形图中该区域部位对应的回波时间处出现回波强度值的波峰。某些区域部位不会或很少形成回波，使得波形图中该区域部位对应的回波时间处的回波强度值趋于零。预设背景环境是稳定不变的，故超声波数据采集后的波形图趋势也是基本相同的，只是因为超声波的特性，多次采集的数据中同回波时间对应的回波强度值会存在上下波动，但是这种波动可以算在误差范围内。预设背景环境一般是可以长期保持原状的常态环境，即通道内无人或动物，地面无障碍物无非固定物，常闭式防火门闭合的场景。

s102：获取预设背景环境下检测的环境温度；声音在不同温度的空气中传播的速度不同，冬天与夏天温差可能差距三四十度，即使背景环境不变同样距离检测出的回波时间也会因温度变化而存在微小的变化，使得超声波的波形图虽然总体趋势大致相同，但是会随着温度变化在回波时间轴上存在或大或小的整体性缩放。

s103：根据环境温度、声速温度关系式确定预设背景环境下与回波时间对应的反射距离；回波时间会随着环境温度改变而改变，但是反射距离在无人改变预设背景环境的情况下是不会改变的，故在比较回波强度值数据时，以反射距离为基准比回波时间为基准更准确。

s104：根据预设背景环境下的超声波数据确定对照数据，对照数据包括反射距离以及与反射距离对应的回波强度值；根据上步骤，可以将回波时间和以回波强度值的超声波数据转换成反射距离和回波强度值的对照数据，对照数据也即用于做参照的数据，由于回波强度值会存在上下波动，故对照数据一般根据多次超声波数据经滤波后取平均值确定。

s105：获取当前环境下检测的超声波数据；本步骤与步骤s101大致相同。

s106：获取当前环境下检测的环境温度；本步骤与步骤s102大致相同。

s107：根据环境温度、声速温度关系式确定当前环境下与回波时间对应的反射距离；本步骤与步骤s103大致相同。

s108：根据当前环境下的超声波数据确定目标数据，目标数据包括反射距离以及与反射距离对应的回波强度值；本步骤与步骤s104大致相同。

s109：将目标数据与对照数据进行比较。

s110：判断目标数据相对于对照数据的变化差异是否满足预设条件，若是则进入下一步；本实施例介绍两种算法，第一种算法通过以下步骤：

确定对照数据中出现的回波强度值的各峰值以及峰值对应的反射距离；

确定目标数据中出现的回波强度值的各峰值以及峰值对应的反射距离；

判断目标数据或对照数据中是否存在有回波强度值峰值对应的反射距离无法在另组数据找到等同的反射距离。

理论上，如果通道环境不改变，那么目标数据的波形图应当与对照数据的波形图具有同样的趋势，也即在同样的反射距离出具有同样的波峰。反之，如果通道环境改变，则要么出现新的波峰，要么就是原有的波峰消失。本算法是通过对比目标数据和对照数据中回波强度值峰值对应的反射距离重合程度来判断环境是否出现改变。

需要知道的是，本实施例中因为检测了环境温度，故对照数据和目标数据的横轴为较精确、统一的反射距离，如果没有检测环境温度，那么横轴即为回波时间，最后检测出的目标数据波形图大致趋势与对照数据波形图相同（以预设背景环境为前提），但是目标数据波形图相对对照数据波形图会在横轴上出现或大或小的整体性缩小或放大，缩放的大小与当前环境温度与确定对照数据时的环境温度的温差有关。总体上来说，如果本实施例方法中省略环境温度的检测，则会增加最后判断的计算复杂程度。

第二种算法通过以下步骤：

确定相同的反射距离下目标数据回波强度值与对照数据回波强度值的比值；

判断是否有比值超过预设值。

本算法与第一种算法的原理差不多，但是表现形式不同，本算法是通过目标数据与对照数据回波强度值的比值来判断环境是否出现改变，回波强度值的波动对于比值的影响不大，比值总体会在1附近，但是如果出现新的波峰或原有的波峰消失，那么比值会产生剧烈变化，出现远大于1或远小于1的情况。

s111：判定当前环境相比预设背景环境产生变化。

根据步骤s110的第一种算法，若判断目标数据中存在有回波强度值峰值对应的反射距离无法在对照数据中找到等同的回波强度值峰值对应的反射距离，则判定当前环境相比预设背景环境存在障碍物并发送报警信号；若判断对照数据中存在有回波强度值峰值对应的反射距离无法在目标数据中找到等同的回波强度值峰值对应的反射距离，则判定当前环境相比预设背景环境存在常闭式防火门敞开的情况并发送报警信号。

根据步骤s110的第二种算法，若判断有比值超过第一预设值，则判定当前环境相比预设背景环境存在障碍物；若判断有比值低于第二预设值，则判定当前环境相比预设背景环境存在常闭式防火门敞开的情况。

为直观的体现本实施例方法的原理，申请人以某场景下测试的结果作为解释说明。参照图2和图3，图2是某预设背景环境下的超声波数据波形图，可认定为空旷背景环境；图3是在该环境中放置了一些物体；从图2来看，明显的波峰有3个，而图3中明显的波峰有6个。对比后可明显看出，图3中有三个波峰是可以在图2中找到横轴值对应的波峰，而其他三个波峰是新增的，这新增的三个波峰就是因为所放置的物体导致的。

本实施例方法可应用于消防通道的环境监测，识别环境中背景物的变化情况，判断消防通道中是否存在障碍物或者常闭式防火门敞开，并在检测到时发送报警信号，有效避免消防通道被占用或常闭式防火门不正常使用的情况发生，当出现意外险情时可顺利保障群众人员的疏散逃生以及消防人员的救援。

实施例2，参照附图4，一种通道环境变化的检测方法，应用于专用通道环境变化的检测设备，包括以下步骤：

s201获取预设背景环境下检测的超声波数据。

s202根据预设背景环境下的超声波数据确定对照数据。

s203判断是否出现人体红外感应，若是则进入下一步；本实施例中，检测的触发分为两类，一是被动式触发，二是主动式触发，本步骤为被动式触发。背景环境产生变化，那么大概率是人为原因产生的，如果检测设备在未感应到人体红外时，则默认环境不会产生变化，如果感应到人体红外时，则背景环境可能会出现变化，需要检测。

s204判断当前时间距红外感应消失是否达到第一预设时间间隔，若是则进入下一步；超声波的检测需要在无人的情况下进行检测，否则，人员的存在必定会干涉检测结果，产生误报。本步骤中红外感应消失后，再经过第一预设时间间隔后才开始检测，目的是为了避免短时间内多人非连续经过时，超声波装置可能出现上一人刚离开，检测完毕后，下一人又进来的情况，导致超声波装置的检测失去意义，故确定短时间内不再有人经过后，才开始检测。本实施例中第一预设时间间隔优选为1-5分钟。

s205判断当前时间距上次检测是否达到第二预设时间间隔，若是则进入下一步；如果人员出入非常频繁，超声波装置也会随之频繁检测，如果超声波装置是属于电源供电的，那还没什么问题，如果是属于电池供电的，那么频繁的检测必将消耗大量的电量，使产品寿命降低；故本步骤中，在前步骤的基础上，再次判断超声波装置距上次检测的时间间隔，以降低总体检测频率。本实施例中第二预设时间间隔优选为1-2小时。

s206判断当前时间是否达到预设检测时间点，若是则进入下一步；本步骤为主动式触发，一般可将预设检测时间点设置在半夜，每天检测一次，主要适用于一些人员经过较少的场景，每日例行检测一次足够满足需求。

s207获取当前环境下检测的超声波数据。

s208根据当前环境下的超声波数据确定目标数据。

s209将目标数据与对照数据进行比较。

s210判断目标数据相对于对照数据的变化差异是否满足预设条件，若是则进入下一步；否则返回步骤s203和步骤s206前，继续等待下一次检测触发。

s211判定当前环境相比预设背景环境产生变化并发送报警信号。

本实施例中，对于超声波数据的获取、计算和判断可参照实施例1。

本实施例方法可应用于通道环境变化的检测设备，当检测到人体红外反应时不检测通道环境，而是在人体红外反应消失后进行一次通道环境检测，确保人员经过后不会在通道中放置物品，使通道环境能够保持畅通状态。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。