一种生物感应斑马线提示桩及其使用方法与流程

本发明涉及生物探测传感器技术领域，尤其涉及一种生物感应斑马线提示桩。

背景技术：

生物感应斑马线提示桩在现在的国内外市场中尚未出现过，其与其类似的探测设备，如红外感应等设备相比，具有非接触探测人体生物磁场产生报警信号的物理特性，可靠性高、安全性好等优点，在中国专利CN01107018中记载的一种电子防盗栏及其制作方法，该专利中公开的电子防盗栏是一种生物感应的电子防盗栏，但是该生物感应装置容易受到外界环境的干扰，如小动物、温度、阴雨天气等环境干扰，使工作电压不稳定误触发、而引发报警，另外，其工作参数需人工调试，工程施工速度受限制，需要人工调试工作频率和报警电压，难以满足野外环境稳定可靠和施工快捷、方便的使用需求，更重要的是该专利中记载的方案主要用于防盗的安全领域，而不是针对马路上行人的安全提醒。

由于上述原因，本发明人对现有的斑马线提示桩做了深入研究，设计出一种全新的可自动适应环境变化自动调整工作参数并可通过辅助装置设置修改工作参数、满足野外环境稳定可靠、施工方便、快捷，并具有感应人体非接触报警功能的生物感应斑马线提示桩。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种生物感应斑马线提示桩，该斑马线提示桩包括立柱、激励导线、感应导线、处理器、报警器和信号灯模块；其中，所述立柱1有多个，所述激励导线2和感应导线3平行设置在立柱内部，所述激励导线用于形成感应电场，所述感应导线位于所述感应电场中，用于感应所述感应电场，并将感应到的感应电场信息传递至处理器，所述处理器用于接收感应导线感应到的感应电场信息，并根据该信息判断是否需要启动报警器；本发明提供的生物感应斑马线提示桩能够在红灯亮时提醒已通过或靠近提示桩的行人注意安全，并且能够充分适应室内外环境，并自行调节工作参数，具有非接触感应人体生物磁场产生报警信号，排除小动物、非生物、自然气候及其它干扰引起误报和漏报的物理特性，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种生物感应斑马线提示桩，其特征在于，该斑马线提示桩包括立柱1、激励导线2、感应导线3、处理器4、报警器5和信号灯模块6，

其中，所述信号灯模块6与所述斑马线对应的信号灯相连，用于实时获得信号灯的显示状态，并在所述信号灯显示为红灯时，控制所述激励导线2和处理器4工作；

所述激励导线2和感应导线3平行地设置在所述立柱内部，所述激励导线2用于形成感应电场，

所述感应导线3位于所述感应电场中，用于感应所述感应电场，并将感应到的感应电场信息传递至处理器4；

所述处理器4用于接收感应导线3感应到的感应电场信息，并根据该信息判断是否需要启动报警器5。

其中，所述立柱1有多个，分别设置在所述斑马线的两侧，

所述处理器4和报警器5都安装在所述立柱中，

所述激励导线2和感应导线3都分别与处理器4相连。

其中，感应导线3将感应到的感应电场信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述处理器4，

所述处理器4用于接收感应导线3传递出的电压信号，并在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警器5工作。

其中，所述处理器4还用于根据接收到的电压信号实时控制所述激励导线2形成感应电场的强度，进而使得所述接收到的电压信号的电压值稳定在布防电压范围内。

其中，所述处理器4包括判断模块41和调节模块42，

所述判断模块41中存储有预定的报警电压值、布防电压范围和工作电压值，所述工作电压值落入在所述布防电压范围内；

当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值大于预定的报警电压值时启动报警器5进而发出声光报警信号，

当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节模块42，

所述调节模块42用于在启动后控制所述激励导线形成感应电场的强度，进而使得所述处理器4接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值。

其中，所述工作电压值是所述生物感应斑马线提示桩自动记录并存储的电压值信息，其记录的过程为：

在所述生物感应斑马线提示桩通电启动时，所述判断模块41接收感应导线3传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值。

其中，所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值。

其中，所述斑马线提示桩还包括用于为激励导线2供电的电源和用于过滤感应导线传递出的电压信号的滤波器；

优选地，所述斑马线提示桩还包括脉冲信号发生器8、升压变压器、三级管和引线。

其中，所述报警器5包括喇叭51和指示灯52。

其中，所述信号灯模块6获得的信号灯的显示状态包括信号灯显示为红灯和信号灯显示为绿灯，

当所述信号灯显示为绿灯时，所述激励导线2、感应导线3和处理器4暂不工作。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的生物感应斑马线提示桩能够根据外界环境的变化调整激励导线发出的感应电场的强度，从而使得感应导线生成的电压信号稳定在一个较小的范围内，降低了外界环境对该斑马线提示桩的不良干扰；

(2)根据本发明提供的生物感应斑马线提示桩能够通过感应到的电压值的不同而将人体和小动物区分开，从而排除了因小动物引起的误报，提高了该装置的可靠性。

(3)根据本发明提供的生物感应斑马线提示桩能够以激励导线和感应导线为载体产生的感应电场，形成360度空间范围的虚拟屏障，处理器和报警器将人体影响感应电场产生的信息转化为电信号，从而实现非接触探测或报警。

(4)根据本发明提供的生物感应斑马线提示桩与信号灯相连，能够在信号灯显示为红灯时启动工作，提醒行人注意安全，避让车辆。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的处理器结构模块图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的整体结构处理器结构电路图。

附图标号说明：

1-立柱

2-激励导线

3-感应导线

4-处理器

41-判断模块

42-调节模块

5-报警器

51-喇叭

52-指示灯

6-信号灯模块

7-斑马线

8-脉冲信号发生器

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的生物感应斑马线提示桩，如图1和图2中所示，该斑马线提示桩包括立柱1、激励导线2、感应导线3、处理器4、报警器5和信号灯模块6，其中，所述立柱1有多个，分别设置在所述斑马线7的两侧，优选地，每侧设置3-10个立柱，相邻立柱之间间隔0.5-1.5米，可供行人通过，本发明中所述的提示桩即为上述多个立柱构成的能够防止车辆通过并允许行人通行的简易栅栏，所述处理器4和报警器5都优选地安装在立柱1上，进一步优选地，所述立柱内部具有容纳上述处理器4和报警器5的空间，使得从外界只能看到立柱，而无法观测到其内部的构件，提高斑马线提示桩的美观性能。

本发明中所述的斑马线即为人行横道。

所述信号灯模块6与所述斑马线对应的信号灯相连，用于实时获得信号灯的显示状态，并在所述信号灯显示为红灯时，控制所述激励导线2和处理器4工作，当所述信号灯显示为绿灯时，所述激励导线2和处理器4可以不工作。

优选地，激励导线2、感应导线3平行设置，一个激励导线和一个感应导线为一组导线，在每个立柱内都设置有上述一组导线，优选地，所述激励导线和感应导线的长度略小于立柱的高度，优选为0.8-1.2m，且每一个激励导线和感应导线都与所述处理器相连。优选地，所述激励导线2用于在其周围形成感应电场，该感应电场的辐射范围及辐射的形状与所述激励导线的形状有关，优选该感应电场区域，即激励导线产生的感应电场的作用范围，主要是以激励导线为中心并环绕其360度方向向外辐射的电场，该360度方向向外辐射的电场构成了一个虚拟的空间屏障，该空间屏障的延伸区域也是本发明提供的设备的警戒范围，即进入到该区域的生物体会引起感应到的电压值发生变化，进而设备会做出相应反应；本发明中的所述虚拟的空间屏障至少会覆盖整个立柱，并且优选地包括立柱周围的预定区域。本发明中所述的感应电场是甚低频信号，即所述感应电场是甚低频感应电场，其工作频率为3～30千赫(KHz)，对人体无不良影响。

优选地，在每个立柱内都安装有激励导线和感应导线，但所述处理器4和报警器5的数量可以少于立柱的数量，即有些立柱中没有处理器或者报警器，优选地，在斑马线两侧的多个立柱这设置有两个处理器，分别位于斑马线的两侧，位于斑马线同一侧的所有激励导线和感应导线都与该侧的处理模块相连，斑马线一侧的报警器数量根据该侧立柱的数量和立柱之间间隙大小来确定，至少设置一个。

在一个优选的实施方式中，所述处理器和报警器都优选地放置在所述立柱内。

本发明中所述的感应导线和激励导线可以是线条状的线，也可以是其他形状的导体，如带状等。

在一个优选的实施方式中，所述感应导线3设置在所述感应电场中，用于感应(或采集)所述感应电场的信息，尤其是感应电场的强度信息，将感应到的信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述处理器4，本发明中对所述感应导线的形状及位置不做特别限制，只要其位于感应电场中，能够感应到感应电场信号即可，本发明中优选地，所述激励导线2和感应导线3平行设置，并且相对位置不变，以使得感应导线3感应到的感应电场强度不易改变，至少不会因为设备本身的原因而改变；由于自然界中的生物体都能产生甚低频感应电场(体液流动造成的)，当人体进入到上述激励导线产生的感应电场内，所述感应导线3感应到的感应电场就会随之变化，通过对变化后感应电场的研究及测算，能够甄别出是否有人入侵或企图入侵到激励导线产生的感应电场范围内，从而能够实现生物感应功能；

所述处理器4用于接收感应导线3传递出的电压信号，并在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警器工作，即启动报警程序，

所述报警器5用于在处理器4的控制下发出声光报警信号，该信号的持续时间为1s～10s，可以由使用者预先设置或调解。

在一个优选的实施方式中，所述处理器4还用于据接收到的电压信号控制所述激励导线形成感应电场的强度，进而使得所述接收到的电压信号的电压值稳定在预定的布防电压范围内，即为该处理器4具有调节激励导线2周围感应电场强度的功能，其调节的方式一般为调节产生感应电场的电源/脉冲电压，施加在激励导线上的电源/脉冲电压增大，其产生的感应电场强度也会相应增大，反之则减小。

设置具有上述调节感应电场强度功能的处理器的原因在于，本发明提供的生物感应斑马线提示桩的使用时间较长，往往需要具有几年甚至几十年的工作寿命，并且其工作地点往往是在室外，在工作期间外界的环境必然会发生变化，包括温度的改变，空气湿度的改变，光照条件的改变等等，这些都可能会影响所述激励导线2周围感应电场的强度，如果该强度受到外界因素干扰而变动过大，容易引起误报等不良现象的发生。

具体来说，所述处理器4包括判断模块41和调节模块42，

其中，所述判断模块41中存储有预定的报警电压值、布防电压范围和工作电压值，所述工作电压值落入在所述布防电压范围内；

当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值大于预定的报警电压值时启动报警器，

当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节模块42，

所述报警器5启动后能够发出报警提示音和报警指示光，具体来说，所述报警器能够发出语音提示，提醒行人注意红绿灯，还包括光源，能够发出红光和绿光，从而使得提示桩上显示的灯与正对着的红绿灯一致，更为直观方便。

所述调节模块42用于在启动后实时控制所述激励导线形成感应电场的强度，进而使得所述处理器4接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值，通过所述调节模块42排除了外界条件对感应电场强度的干扰，从而在不同的外界条件下，处理器4接收到的电压信号的电压值基本恒定，此时如果接收到的电压值发生突变，并且变化后的电压值超出所述布防电压范围，其原因基本就是有生物体进入到激励导线产生的感应电场中，而使得感应导线感应到的感应电场发生突变。

本发明中所述的布防电压范围是一个具有一定电压跨度的数值范围，本发明中优选地，在不同的外界环境下，在没有能够引起报警的生物接近报警设备情况下(没有能够引起报警的生物进入到激励导线产生的感应电场内)，即在该报警装置正常工作的情况下，所述处理器4能够接收到的由感应导线3传递出的电压信号的电压值都落入在所述布防电压范围内，本发明中进一步优选地，所述不同的外界环境包括自然界中常见的雨雪天气、湿热高温天气和寒冷条件等等。即此时接收到的电压值是激励导线产生的感应电场和自然界的感应电场共同作用的结果。

在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值，仅仅能够改变感应导线3传递出的电压信号的电压值的外界环境是不能使得所述电压信号的电压值上升到预定的报警电压值，即外界的自然环境无法触动报警器；具体来说，在85±2℃的条件下工作两个小时以上时，所述感应导线3传递出的电压信号的电压值小于预定的报警电压值，不能触发报警器；在恒定湿热(40±2)℃、RH(93±2)％的条件下工作48个小时以上时，所述感应导线3传递出的电压信号的电压值小于预定的报警电压值，不能触发报警器。

在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值与所述布防电压范围中的最大值之间存在预定的差值，该差值用于区分电压的改变是自然环境的因素还是生物体进入到了感应电场范围内，当有生物体进入到激励导线产生的感应电场中，感应导线感应到的感应电场发生突变，进而所述处理器4接收到的电压信号的电压值发生突变，如果是小于1kg的小动物进入到感应电场中时，由于其体积质量较小，其对激励导线产生的感应电场的改变量较小，从而所述处理器4接收到的电压信号的电压值的变动也较小，此时处理器4接收到的电压信号的电压值可能超出布防电压范围，但一定小于预定的报警电压值，不会触发报警。

在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值与激励导线2上产生感应电场的供电部的电压有关，如果该供电部的电压有所调节，所述预定的报警电压值也会相应调整；所述布防电压范围为0～3V，优选的为0.1～1.5V，更优选为0.2～1V。

在进一步优选的实施方式中，所述预定的报警电压值是激励导线2上产生感应电场的供电部的电压值的50％～80％；所述预定的报警电压值的取值范围是2.5～24V，优选的为3.5～10V；所述激励导线2上产生感应电场的供电部的电压一般为安全电压，优选的取值为5～30V，当所述激励导线2上产生感应电场的供电部的电压为12V时，所述预定的报警电压值为6～9V，优选为6V。

一个优选的实施方式中，本发明中所述的预定的报警电压值和布防电压范围，都能够在处理器的控制下自行按照预设程序进行调节，也可以通过外接的辅助装置进行人为设定/更改。

在一个优选的实施方式中，工作电压值是所述生物感应斑马线提示桩自动记录并存储的电压值信息，其记录的过程为：在所述生物感应斑马线提示桩通电启动时，所述判断模块41接收感应导线3传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值，上述过程也称之为布防的过程，该布防的过程在每次通电启动时都会启动，其启动时间在10秒以内，即所述生物感应斑马线提示桩能够在启动10秒内进入正常警戒状态。在通电启动时接收到的电压值如果处在所述的布防电压范围内，则正常工作，如果不在该范围内，会发出报警信号，直至接收到的电压信号在所述布防电压范围内，此时可能是设备存在故障或者有生物体处在感应电场区域内。

本发明中所述的感应电场区域，即激励导线产生的感应电场的作用范围，优选地是以激励导线为中心并环绕其360度方向向外辐射的电场，该360度方向向外辐射的电场构成了一个虚拟的空间屏障，该空间屏障的延伸区域也是本发明提供的设备的警戒范围，即进入到该区域的生物体会引起感应到的电压值发生变化，进而做出相应反应。

在一个优选的实施方式中，所述处理器4包括有计时模块，其用于在接收到的电压信号的电压值大于或等于预定的报警电压值时计时，并记录该电压值持续的时间，此时报警器尚未启动工作，如果该大于预定的报警电压值的电压持续时间大于0～5秒，优选的为1～2秒时，本发明中最优选为1s，再启动报警器，进而发出报警信号。

在一个优选的实施方式中，所述斑马线提示桩还包括电源、滤波器、电压放大器和脉冲信号发生器8，所述电源优选为直流电源，可以是蓄电池，所述滤波器用于过滤感应导线传递出的电压信号，即过滤除空间中的杂波，以避免干扰。进一步地，在所述斑马线提示桩中还任选地设置有高压发生器、功率放大电路、变压器、反相器中的一种或多种，其中，所述高压发生器包括有振荡器和三级管。

如图3中所示，本发明提供的生物感应斑马线提示桩中的优选的电路结构，其中该斑马线提示桩包括激励导线2、感应导线3、处理器4、报警器5、脉冲信号发生器8和电压放大器，其中，电压放大器包括三极管、升压变压器、引线等，其中，优选地，上述各个部件之间都通过引线相连。

在一个优选的实施方式中，所述处理器中的调节模块和判断模块都是单片机，且是自动控制工作的，可以是一块集成的单片机也可以是多块单片机的组合，优选地都设置成嵌入式单片机。

在一个优选的实施方式中，所述处理器4上还任选地设置有外接设备的接入端口，所述外接设备可以是外接的输入设备，用于向其中输入初始数据。

在一个优选的实施方式中，所述报警器5包括喇叭51和指示灯52。所述喇叭可以发出滴滴的报警声音，也能发出预存的语言信息，以满足各种应用场合的“语音报警”需求，如发出“请注意红灯”、“切勿闯红灯”、“注意往来车辆”等等语音信息。

在一个优选的实施方式中，所述信号灯模块获得的信号灯的显示状态包括信号灯显示为红灯和信号灯显示为绿灯，当所述信号灯显示为绿灯时，所述激励导线2、感应导线3和处理器4暂不工作，此时报警器可以工作，也可以不工作，如其工作，所述报警器可以发出“请通过”、“请在某某时间内通过”的提示信息；所述信号灯模块获得的信号灯的显示状态还包括信号灯显示为黄灯，当所述信号灯为黄灯时，可以控制所述报警器发出“请稍等”等类似的提示语音信息。

根据本发明提供的一种采用生物感应斑马线提示桩的生物感应调节方法、生物感应控制方法、生物感应报警方法，或者一种生物感应斑马线提示桩的使用方法，该方法中，首先给所述生物感应斑马线提示桩供电，激励导线在其周围形成感应电场，感应导线将感应到的感应电场信号转化为电压信号传递给处理器中的判断模块；此过程为斑马线提示桩的启动；

所述判断模块接收感应导线传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值；此过程为斑马线提示桩的布防，一般该过程所用时间少于10秒，

所述处理器继续实时接收感应导线传递出的电压信号，并判断该电压信号是否处在布防电压范围内，如果该信号在布防电压范围内，则通过控制激励导线调节接收到的电压信号，使其电压值基本等于工作电压值；如果该信号值大于预定的报警电压值时，判断有人入侵，控制报警器工作，并发出声光报警信号；如果该信号值不大于所述预定的报警电压值，并且不在所述的布防电压范围内，判断为小动物误触，不做处理。

本发明中给出的所述提示桩还可以应用在野外，即不予红绿灯相连，可以根据需要插设在任意位置，当有人从其附近经过时即可报警。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。