房间占用感测装置和方法

房间占用感测装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种房间占用感测装置。更具体地，但不排它地，本发明涉及包括多个房间和房间占用感测装置的建筑物，以及感测房间占用的相应的方法。
【背景技术】
[0002]在各种应用中需要能够检测出多个房间(如果有)的哪一个被占用。例如，这样的功能可以被特定地用于，在紧急的情况下，诸如火灾，快速评估建筑物中的许多房间的哪些被占用，或检测窃贼或其他入侵者或未经授权的人。现有技术中的房间占用感测系统通常基于被动红外传感器，其借助监视移动热源的红外线辐射的变化，检测相对大的移动，并因此判断占用；然而，这样的系统在一些应用中不具有足够的灵敏度:例如，在房间中的相对高的背景温度对其精确度产生不利的影响。为了更敏感的应用，主动传感器系统可能更合适。这样的主动传感器系统使用射频(RF)辐射并且通过创建具有一个或多个RF发射机的无线电波的辐射场和通过一个或多个RF探测器在该场中检测变化而工作。这样的变化是通过移动所引起的，其表明在相关房间中的占用。可以选择这样的RF辐射的波长和功率以适合所述的应用，并且可以被选择这样的RF辐射的波长和功率以能够穿过建筑物中的墙壁检测移动。在这种基于RF的系统中，灵敏度和动作检测的范围难以正确，但是:增加灵敏度可以具有穿过墙壁检测出相邻房间内的动作的效果，从而导致做出误报检测(如，基于穿过隔墙检测出相邻房间内的动作做出的本房间内存在动作的不正确的提示)，而减少灵敏度到一定水平，使误报被降低到一个合理水平，可以冒提供不够灵敏来可靠地检测房间占用的移动检测系统的风险。
[0003]美国公开第US2010/0053330号(Hellickson等人)，描述了一种基于安全传感器系统的激光雷达(LADAR)，通过将场景的3D激光雷达图像与场景的3D模板比较进行比较而工作。当入侵者进入场景中，微处理器检测出激光雷达传感器输出与3D模板之间的不同。所述US2010/0053330的系统需要校准，它说明场景内的固定物体，以便创建预先确定的空间参考模板，空间图像信息与该模板进行比较。如果有任何物体被移动(例如，当某人移动椅子到一个新的位置)，系统需要重新校准以避免误报。所述US2010/0053330是用于监视单个场景，(例如单个房间)的相对复杂的空间成像系统。多个房间的监视似乎需要多个系统。所述US2010/0053330的方法依赖于捕获房间的空间图像，即包括多个像素的三维图像。所述US2010/0053330的系统依赖于关于被监视的场景的空间信息的检测；其导致系统为相对复杂和昂贵的房间占用感测系统。
[0004]英国专利第GB2128836号(Zellweger Uster AG)关于监视不连续的面，尤其是建筑物的门或窗的开口，防止未经授权的入侵。定向辐射以脉冲方式从多个脉冲发射机中射出，所述发射机以限定的时间序列进行操作。每个发射机同时向不同的方向射出多个不连续的光束，每个光束在被面所反射并被相应的接收器检测之前经过不同的距离。单一发射机中每一个光束的射出的脉冲的传输时间作为距离向量的代表。任何的距离向量的变化被解释为物体渗入被监视的空间并中断了光束。在这样的情况下，警报被触发。GB2128836的系统能够通过探知哪个距离向量的改变确定物体的位置。从本质上讲，GB2128836执行具有从发射机射出的每一光束的激光测距方法。该系统依赖于在每一个光束基础上的到达时间的信息。如果它是物体进入房间的情况，引起两光束的到达时间来切换(从而在物体进入所述房间之前，光束BI具有到达时间Tl和光束B2具有的到达时间T2，而即刻在物体进入房间之后，光束BI具有到达时间T2和光束B2具有到达时间Tl)，所述装置将无法检测到物体的存在。因此看来，GB2128836的方法的灵敏度可以被改善。美国专利第US4319332号也公开了类似于GB2128836的一个系统。
[0005]英国专利第GB2361058号(英国电信pic)涉及一种光学入侵者检测系统，它利用单光子检测技术。激光的短多光子脉冲射向散射目标，从而将每个脉冲在所有方向上散射。散射目标在房间的各个方向上散射光子。光输入端口被定位在房间中的各个位置。不同长度的光纤(引入各自的不同的光学延迟)连接所述输入端口到高灵敏度的单光子探测器形式的光探测器中。在使用时，光子被反射，并在不同的时间(作为由光纤引入的光学延迟的结果)通过各自的输入端口接收，然后被单光子探测器探测到。在稳定状态下，房间中没有移动，将在每个输入端口生成一定水平的光子计数率。计算机将测得的计数率与预定的上限和下限阈值进行比较。当入侵者进入房间，并且例如，降低光的水平到达一个或多个的输入端口，计数率将下降低于最小的期望阈值。然后入侵者报警被触发。使用单光子探测技术首先被认为提供了具有极好的灵敏度的系统；然而，认为依赖于这种探测器的方案带来了一些缺点。似乎激光强度需要进行精细的调整，使得每个感测节点在每次向探测器发送不超过一个单光子。这是因为，单光子探测器通常无法区分由一个光子触发的计数事件和由多个光子触发的计数事件。
[0006]发明人已知的现有技术的方案一般分为两类。或者只有强度/功率(例如GB2361058中)而没有范围/时间的测量和比较，或者只有范围/时间(例如GB2128836中)而没有强度/功率的测量和比较。
[0007]本发明的目的是克服一个或多个的上述问题。或者或另外，本发明的目的是提供一种改进的房间占用系统，优选一种提供了对房间内人员的或其引发的微小移动的改进的灵敏度。

【发明内容】

[0008]根据本发明的第一个方面提供的一种房间占用感测装置，其包括:设置成射出一系列光脉冲的至少一个光源，多个波导，至少一些所述波导被设置为从光源传输光到位于建筑物的一个或多个房间中的一个或多个输出节点，至少一个信号捕获单元用于接收被所监视的所述房间中的物体或每个房间反射的光产生的输出信号，以及一个信号处理器。本发明具有，特别的但非限定的，关于监视包括多个房间的建筑物的占用的应用。该装置被有利地设置为能够区分，通过任何一个输出节点传输到房间由该房间中的物体反射的光脉冲和在任何不同房间中的输出节点产生的反射的光脉冲(并优选来自任何其他输出节点)。该装置是这样设置的，在使用中，信号处理器将由信号捕获单元接收的响应第一射出光脉冲的信号与由信号捕获单元接收的响应第二射出光脉冲的信号进行比较。有利的是，比较的是信号的波形的形状。本发明的装置的实施例因此有利地能够检测在房间中的移动，凭借检测信号之间的不同，优选通过比较通过从所述第一和第二射出光脉冲中反射的光脉冲中产生的由信号捕获单元接收的信号的波形的形状。本发明装置的实施例能够检测特别的房间，通过将所述反射的光脉冲关联到相关的房间(例如将所述反射的光脉冲关联到适当的输出节点并因此关联到与输出节点相关的房间)，在其中检测已发生的移动。
[0009]使用在本文中所描述的方式的光源可以允许被探知的房间的占用，而显著减少因房间外区域的移动而误报的风险，因为房间的布局常常使得光基本上不能从一个房间传输到另一个房间。房间通常由不透光的分隔壁相隔。即使房间是由透过某些波长的光的分隔壁隔开，所述光可以选择为不能透射该分隔壁的工作波长(例如，在使用玻璃分隔壁的情况下，该波长可以是适当的红外波长)。此外，使用光作为辐射源可便于为系统提供更少个辐射源的使用，因为，有可能在多个房间中使用一个源，通过适当的光学和/或控制，以允许装置能够区分来自一个输出节点的反射光脉冲和来自另一输出节的反射光脉冲。
[0010]检测来自各自的第一和第二射出光脉冲的反射的光脉冲的由信号捕获单元接收的信号之间的不同的能力，可以通过比较各自的脉冲之间的时间差异的装置来实现，上述不同，例如由房间中物体的移动或进入所产生。例如，反射的光脉冲的波形的形状可以不同，这是至少一些光被不同地反射所导致的结果，正如在第一和第二脉冲之间，并因此经过不同长度的路径，从而导致反射的光信号的波形的时间差异。对于本发明实施例所提供的这种类型的房间占用系统，具有用于检测每个被监视房间的场景相关的空间图像信息的能力并不是必不可少的。使用在脉冲的波形之间的时间差异，特别是所述信号的波形的(例如测量的该信号的强度随时间推移的变化波形的)形状的不同，以感测被监视的场景中的变化(如，在房间里物体的移动)，提供了一个简单而且优雅的解决方案以探测房间占用。例如，具有房间占用感测装置，其通过使用其中的反射的光脉冲的波形随时间而变化的方式的操作，并不需要大阵列图像像素的使用或空间图像数据的检测或重建。
[0011]在比较波形的形状的实施例中，可以有利地提供在房间中移动的探测的更高的灵敏度和/或在房间中环境变化的更高的灵敏度。关于在房间内的移动和/或环境中变化的类型的信息，可以通过分析该波形的形状是如何改变的来提取。该波形的形状是如何改变的分析可以包括使用在波形的形状的不同来提取测距信息。如上所述，现有技术的方案倾向依赖于，或者测量强度/功率，或者测量范围/时间；与这些方案对比，本发明的实施例比较信号波形的形状，同时具有上述两种方案的优点(在探测强度对比时间波形中的差异时，强度/功率和范围/时间均被有效地检测和比较)。
[0012]可能的是，选择光的强度和/或工作波长，以提供足以从环境光源中区分该脉冲的信噪比。该装置可以包括滤波器以衰减除工作波长以外的其它波长的入射光。
[0013]应当理解的是，本发明中，利用控制的光源进行移动的检测，是一个主动系统，而不是利用了场景中温暖体的环境光或红外辐射的探测器的被动系统。
[0014]本发明具有关于在具有很多房间(10间以上)的大型建筑物中检测房间占用的特殊应用，例如用于确保火灾危险的安全性和/或入侵者的检测。该建筑物可能有5间以上的房间，并可能有10间以上的房间。优选地，超过5间房间(并可能超过10间房间)通过房间占用感测装置进行监控。优选地，基本上建筑物中的所有的被设计用于人类居住的房间与至少一个输出节点相关联，并且每个输出节点仅与一个房间相关联。
[0015]可选地，设置了一个或多个所述输出节点的房间可包括至少一个公共区域，例如开放区域、走廊、厨房或厕所区域。术语“房间”可以理解为覆盖在建筑物的区域范围内。因此，本发明可因此应用到监控建筑物的任何一部分的占用。
[0016]如上所述，该装置是这样被设置的，在使用中，信号处理器将由信号捕获单元接收的响应第一射出光脉冲的信号与由信号捕获单元接收的响应第二射出光脉冲的信号进行比较，优选地，通过比较信号的波形的形状。当然，应该理解的是，用于在此上下文中词语“第一”和“第二”，作为方便的标记以区分有关的两个射出光脉冲。例如，也有可能是在“第一”和“第二”光脉冲之间接收到的其它射出光脉冲。但是，也优选的是，第一和第二光脉冲之间的时间少于5秒，从而确保至少每5秒对房间的占用进行一次检查。在第一脉冲和第二脉冲之间具有相当短的时间，有效地意味着，房间的占