一种家庭安全监控系统及方法与流程

本发明涉及家庭安全监控报警领域，特别是涉及一种家庭安全监控系统及方法。

背景技术：

家庭是人们主要生活休闲的场所。良好的安全环境对于提高人们的生活幸福感有很重要的帮助。对于家庭安全，基本采取使用传感器探测目标事件是否发生或者使用视频监控。基于传感器探测的，检测方式较为单一，无法直接根据传感器结果区分目标类型，及时能够区分目标类型传感器对于温度热量较为敏感。采用视频监控的，对个人或家庭的隐私引入了不安定的因素。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：现有技术中，无法准确有效的根据探测器的探测结果判断目标类型、速度，以及容易造成隐私泄露。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术中的监控方法及装置检测效果不佳以及容易造成隐私泄露的问题，提供一种家庭安全监控系统及方法。

为了实现上述目的，本发明技术方案的实施例为：

一方面，提供了一种家庭安全监控系统，包括检测单元、主机及报警单元；

检测单元包括光纤传感器以及超声波换能器；光纤传感器包括光纤传感接收器、光纤传感发射器、光纤跳线；光纤跳线以预设的布线方式铺设在地垫中；预设的布线方式为根据地垫的预设感知区域的大小，将光纤传感器布置成为网格状、优选以蛇形走线的方式布置为网状；超声波换能器设置在房间顶部，优选换能器数量为2个或4个；检测单元的输出端通过有线或无线方式与主机的输入端相连，主机的报警输出端与报警单元输入端通过有线或无线相连，报警单元包括本地声光报警器以及远程报警终端，所述远程报警终端通过无线方式与用户或物业手机或电脑相连；

光纤传感发射器在主机的控制下向光纤跳线发送光信号；

光纤传感接收器接收光纤跳线在发生形变时基于光信号输出的变化，并将变化数据发送给主机；

主机对接收到的信号进行分帧处理，分别获取分帧对应的信号；计算获取的信号的短时能量，在所述短时能量满足设定的阈值时，通过小波分析获取所述信号的峰均比、特征包络、以及时域熵值，将所述峰均比、特征包络、以及时域熵值作为特征向量利用神经网络与主机内存储到模板进行比较，判断主机接收到的信号是由人体活动引起还是由动物活动引起，以及区分人体活动是正常行走或跑动、还是剧烈运动（如打架）、或者摔倒或跌倒，当判断信号是由人体活动引起时，主机控制超声波换能器对室内空间进行扫描，并根据扫描结果与主机内预存储的超声波扫描数据进行比较，判断是否与预存收据相符。若检测到人体活动并且根据超声波数据判断所述超声扫描结果与预存值不匹配，则控制报警单元进行报警。

另一方面，提供了一种家庭监控方法，包括步骤：

1）系统初始化，利用神经网络对系统进行训练，建立运动特征数据库以及超声扫描特征数据库并存储在主机中。

2）主机采集光纤传感器的数据，并对所述数据进行分帧处理，对分帧后的数据计算短时能量，当短时能量超过设定阈值时，判定有运动发生，然后对该短时能量超过阈值的信号采用小波分析，提取峰均比、特征包络以及时域熵，将所述峰均比、特征包络以及时域熵作为特征向量利用神经网络算法与主机内存储的运动特征数据进行比较，判断所述信号是否是有人体活动引起，以及人体活动强度是否在正常范围内，若所述信号是由人体活动引起且在活动强度在正常范围内，则执行步骤3）；若所述信号是由人体活动引起且在活动强度不在正常范围内，则执行步骤4）；若所述信号并非由人体活动引起则返回步骤2）。

3）主机控制超声换能器对房间内进行扫描，并将所述超声扫描结果与预存超声扫描特征数据进行比较，判断所述人体是否为家庭成员，若为家庭成员则返回步骤2），若非家庭成员则执行步骤4）。

4）主机控制报警单元执行报警，启动声光报警，同时启动远程报警终端将报警信息发送至用户手机和/或物业。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明的家庭安全监控报警方法，其中光纤传感器不受环境温度、湿度、光照及背景变化的影响；采用光纤跳线的蛇形走线的布线方式，能够在同样面积的感知区域下大大减少光纤传感器的数量，从而降低成本功耗；同时采用光纤跳线进行数据检测，检测得到的是波形数据，通过对波形数据的分析处理能够对目标进行分类以及目标活动强度进行判断；所述超声换能器采集到的人体数据仅仅是波形数据不同于现有技术中的图像和/或视频，即使被入侵泄漏也不会造成家庭成员隐私数据外泄，增强系统隐私性。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其 它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同 的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的 主旨。

图1为本发明家庭安全监控系统结构示意图；

图2为本发明家庭安全监控方法示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实 现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本 发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的 术语“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明家庭安全监控系统：

为了解决传统技术中家庭安全监控系统检测准确度不高以及容易造成隐私泄露的问题，本发明提供了一种家庭安全监控系统；图1为本发明家庭安全监控系统结构示意图；如图1所示，可以包括检测单元2、主机1和报警单元3；

检测单元2包括光纤传感器2.1以及超声换能器2.2；光纤传感器包括光纤传感接收器、光纤传感发射器和光纤跳线；光纤跳线以预设的布线方式铺设在地垫中；其中，预设的布线方式为根据地垫的预设感知区域的大小，将光纤跳线以蛇形走线的方式布置成为网格状；超声波换能器设置在房间顶部，为获得最优的探测效果可以选择每个房间内选择2个换能器沿房间对角线安装或者选择4个超声换能器设置在房间顶部四角，或者选择换能器阵列放置在房间顶部靠近中央位置；

主机包括处理器、输入输出接口、存储单元以及信号处理电路，检测单元的输出端通过有线或无线方式与主机的输入输出端相连，主机的报警输出端与报警单元输入端通过有线或无线相连；

报警单元包括本地声光报警器以及远程报警终端，所述远程报警终端通过无线方式与用户或物业手机或电脑相连。

光纤传感发射器在主机的控制下向光纤跳线发送光信号；

光纤传感接收器接收光纤跳线在发生形变时基于光信号输出的变化，并将变化数据发送给主机；

主机对接收到的信号进行分帧处理，分别获取分帧对应的信号；计算获取的信号的短时能量，在所述短时能量满足设定的阈值时，通过小波分析获取所述信号的峰均比、特征包络、以及时域熵值，将所述峰均比、特征包络、以及时域熵值作为特征向量利用神经网络与主机内存储到模板进行比较，判断主机接收到的信号是由人体活动引起还是由动物活动引起，以及区分人体活动是正常行走或跑动、还是剧烈运动（如打架）、或者摔倒或跌倒，当判断信号是由人体活动引起时，主机控制超声波换能器对室内空间进行扫描，并根据扫描结果与主机内预存储的超声波扫描数据进行比较，判断是否与预存收据相符。若检测到人体活动并且根据超声波数据判断所述超声扫描结果与预存值不匹配，则控制报警单元进行报警。

本发明家庭安全监控方法：如图2所示：

1）系统初始化，利用神经网络对系统进行训练，建立运动特征数据库以及超声扫描特征数据库并存储在主机中。

2）主机采集光纤传感器的数据，并对所述数据进行分帧处理，对分帧后的数据计算短时能量，当短时能量超过设定阈值时，判定有运动发生，然后对该短时能量超过阈值的信号采用小波分析，提取峰均比、特征包络以及时域熵，将所述峰均比、特征包络以及时域熵作为特征向量利用神经网络算法与主机内存储的运动特征数据进行比较，判断所述信号是否是有人体活动引起，以及人体活动强度是否在正常范围内，若所述信号是由人体活动引起且在活动强度在正常范围内，则执行步骤3）；若所述信号是由人体活动引起且在活动强度不在正常范围内，则执行步骤4）；若所述信号并非由人体活动引起则返回步骤2）。

3）主机控制超声换能器对房间内进行扫描，并将所述超声扫描结果与预存超声扫描特征数据进行比较，判断所述人体是否为家庭成员，若为家庭成员则返回步骤2），若非家庭成员则执行步骤4）。

4）主机控制报警单元执行报警，启动声光报警，同时启动远程报警终端将报警信息发送至用户手机和/或物业。