一种房内人员检测方法、装置和系统与流程

本发明涉及消防安全领域，具体涉及一种发生消防事故时可采用的房内人员检测方法、装置和系统。

背景技术：

众所周知，当火灾发生时，火势蔓延的非常快，这也意味着火灾发生后的黄金逃生时间很短暂，虽然在火灾初期大部分人都可以尽快的逃离现场，但是总有少部分人察觉时已经比较迟了，这时候即使想出门，但是门外弥漫的烟雾已经不适合出去了。面临这种情况时，有些人选择做好防护措施选择强行出门，而有些人选择关闭房门等待救援，两种选择无法评价哪种更正确，或许事后可以根据情况探讨一番，但是对于亲历者来说，当时的选择往往是本能的。

当火灾出现被困人员时，对于消防人员来说是必须去营救的。如果火灾发生地场地简单，消防人员的确可以很快找到并救出被困人员，但是当场地复杂时，消防人员往往需要大量时间搜救被困人员。特别是在楼房、出租屋、酒店、宾馆等人员聚集场所，消防人员更是需要每层楼每间房的搜寻是否有被困人员，虽然这种做法可以保证被困人员不被遗漏，但是很显然这种做法浪费了大量时间，时间浪费的越多，火灾就有可能进一步恶化，不仅未搜寻到的被困人员的危险性在增加，对消防人员的危险性也在增加。

如何快速、准确获取火灾现场各住房内人员情况是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

为避免背景技术的不足之处，本发明提供一种房内人员检测方法，可检测房内是否有人员，同时提供一种房内人员检测系统，可直观向人展示警情现场各住房内人员情况。

本发明提出的一种房内人员检测方法,包括：

获取警报信号或检测到警情状况或满足预设检测条件；

启动超声波检测模块并获取预定监视空间连续预设次数检测的超声波数据，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；

根据本轮超声波数据判断房内是否有人移动，若是则对外发送包括装置编号和房内有人信息在内的无线信号，否则进入下一步；

根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断房内是否有人驻留，若是则进入下一步；背景超声波数据为检测范围内无人情况下超声波检测模块获取并保存的超声波数据；

对外发送包括装置编号和房内有人信息在内的无线信号。

进一步的，获取警报信号或检测到警情状况的步骤后，还包括：对外发出声光报警信号。

进一步的，获取警报信号或检测到警情状况的步骤后，还包括：判断并确定距上次发送无线信号的时间达到预设时间。

进一步的，启动超声波检测模块并获取预定监视空间连续预设次数检测的超声波数据的步骤前，还包括：根据红外感应判断是否未感应到房内有人，若是则进入下一步，否则对外发送包括装置编号和房内有人信息在内的无线信号。

进一步的，启动超声波检测模块并获取预定监视空间连续预设次数检测的超声波数据的步骤前，还包括：根据进出门动作记录判断最近一次动作是否为出门动作，若是则进入下一步，否则对外发送包括装置编号和房内有人信息在内的无线信号。

优选的，根据本轮超声波数据判断房内是否有人移动的步骤包括：根据本轮超声波数据判断在超声波波形图中是否存在移动的回波波峰。

进一步的，根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断房内是否有人驻留的步骤前，还包括：根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断背景超声波数据是否未受到干扰，若是则进入下一步，否则将本轮超声波数据保存为背景超声波数据并对外发送包括装置编号和疑似房内有人信息在内的无线信号。

优选的，根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断房内是否有人驻留的步骤包括：本轮超声波数据的超声波波形图相对于背景超声波数据的超声波波形图是否出现新的回波波峰。

进一步的，根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断房内是否有人驻留的步骤中，若否，则对外发送包括装置编号和房内无人信息在内的无线信号。

本发明另外还提出的一种房内人员检测装置，包括用于存储程序的存储器和用于执行程序的处理器，程序被处理器执行时实现如上任意一项房内人员检测方法的步骤。

本发明另外还提出一种房内人员检测系统，包括房内人员检测装置、数据处理中心、显示终端；房内人员检测装置可在接收到警报信号或检测到警情状况后周期性检测并判断房内是否有人员存在，并在检测完毕后发送装置编号、人员检测信息在内的无线信号至数据处理中心；数据处理中心存储有房内人员检测装置的装置编号与所在的房间号对应信息表，数据处理中心接收到房内人员检测装置发送的无线信号后，根据装置编号确定对应的房间号以及根据人员检测信息确定房内人员情况，发送包括房间号和对应的房内人员情况在内的数据至显示终端；显示终端接收数据处理中心的数据信号，并在其屏幕上显示房间号及与房间号对应的房内人员情况。

进一步的，房内人员检测装置检测时启动超声波检测模块并获取预定监视空间连续预设次数检测的超声波数据，并根据本轮超声波数据判断房内是否有人移动或根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断房内是否有人驻留；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；背景超声波数据为检测范围内无人情况下超声波检测模块获取并保存的超声波数据。

本发明有益效果在于在出现警情状况时，房内人员检测装置自动根据可发明方法检测并判断所在房间内是否有人，若有则发送信号至数据处理中心，数据处理中心经过处理后可将对应的房间号以及房内人员情况发送至消防人员的平板电脑或类似显示终端，使消防人员可以获知设备所在房间内是否有人员被困。

附图说明

图1是实施例1一种房内人员检测方法的流程示意图。

图2是某一场景中无人活动时截取的多次叠加后的超声波数据波形图。

图3是某一场景中有人驻留时截取的多次叠加后的超声波数据波形图。

图4是某一场景中有人移动时截取的多次叠加后的超声波数据波形图。

图5是实施例2另一种房内人员检测方法的流程示意图。

图6是实施例3房内人员检测系统的组成示意图。

需要知道的是，附图中的超声波数据波形图是多次超声波数据叠加后的，因为这种方式更易让人直观的了解超声波数据的变化情况。由于专利文件要求附图必须是黑白的，故申请人只能通过线条浓淡将不同次的超声波数据做出区分，而不是通过彩色线条，虽然彩色线条更加直观易分辨。在理解附图时，阅读者无需在意图中的重叠部分，需要在意的是各附图中的波峰变化情况，附图2和附图3应当关注的是波峰的上下波动现象；附图4应当关注的是出现的波峰左右移动现象，关注哪个波峰属于哪次超声波数据实际上并无意义，只需了解出现波峰左右移动现象代表有人移动即可。

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1-4，一种房内人员检测方法，可应用于安装在房内天花板上且具备超声波收发模块的房内人员检测装置，包括：

s101获取警报信号或检测到警情状况；本步骤是实施本实施例方法的前提条件，当装置检测到火灾或其他警情状况，又或者装置接收到有关警情状况的警报信号时，装置才会通过本实施例方法检测房内是否有人员。

当然该间隔周期可以设定为固定的预设时间，也可以为根据当前电量灵活变化设定预设时间。

s102启动超声波检测模块并获取预定监视空间连续预设次数检测的超声波数据，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；传统的超声波测距设备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设备与最近物体的距离。而本发明中所采用的超声波设备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或区域发射超声波，超声波接收器收到反射回波时不停止计时，获得回波时间和回波强度值；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，反射点与超声波设备的距离有大有小，故随着回波时间的增加，超声波设备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。超声波设备每次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，比如物体角落，物体表面凹面等，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，这些波峰的峰值正常情况下所对应的就是预设背景环境中的反射强点，如果预设背景环境不发生变化反射强点也不会发生变化；而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；

本步骤中，设备启动超声波检测模块检测预定监视空间，启动期间多次对外发送超声波且每次发送之间存在短暂的间隔时间，该间隔时间就是为了接收超声波的反射回波，从而获取每次检测的包括回波时间以及与回波时间对应的回波强度值在内的超声波回波数据，多次发送超声波可获取多次超声波回波数据；超声波检测模块每次启动获取的多次超声波回波数据可统称为一轮超声波数据。

s103根据本轮超声波数据判断房内是否有人移动，若是则进入步骤s105，否则进入步骤s104；本步骤中，如果超声波检测范围内也即预定监视空间内无人员移动，则本轮中每次所获取的超声波数据，也即回波时间与对应的回波强度值所形成超声波数据波形图比较稳定，仅波峰存在一定的上下波动，如图2所示，最高的波峰为地面反射形成的，该波峰右侧的波峰为房间中家具或角落等反射形成的；但是如果超声波检测范围有人员移动，则本轮中获取的超声波数据所形成的连续多个超声波数据波形图中，就会出现一个明显的波峰移动现象，如图4所示；故而根据本轮超声波数据中是否有移动的波峰就可以判断房内是否有人移动。

s104根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断房内是否有人驻留，若是则进入步骤s105；背景超声波数据为检测范围内无人情况下超声波检测模块获取并保存的超声波数据；根据步骤s103可以检测并判断出移动的人员，但是如果在本轮超声波检测期间，人员正好没有移动而是驻留在原地，如图3所示，根据超声波的特性也是无法判断的，需要进一步结合其他数据进行判断，也即需要结合背景超声波数据。超声波数据的特性是物体有反射强点存在则易形成波峰，而人体外表面是凹凸不平，是良好的反射强点，当检测范围内有人时（如图3所示）相比于检测范围内无人时（如图2所示）所形成的超声波波形图，必定存在一个或多个明显的具有一定回波强度值的波峰，人员距离装置越近，波峰对应的横坐标越靠向左边，故而根据本轮超声波数据与背景超声波数据比较时，根据是否有新的明显波峰出现就可以判断房内是否有人驻留；背景超声波数据可以是半夜时装置获取并保存的，也可以是检测到人员离开后获取并保存的，此时背景环境不受人为干扰。

s105对外发送包括装置编号和房内有人信息在内的无线信号；本步骤很简单，检测到房内有人后，发送装置编号和房内有人信息，其中装置编号用于确定与该装置编号绑定的房间号。

在出现警情状况时，房内人员检测装置自动根据可本实施例方法检测并判断所在房间内是否有人，若有则发送信号至数据处理中心，数据处理中心经过处理后可将对应的房间号以及房内人员情况发送至消防人员的平板电脑或类似显示终端，使消防人员可以获知设备所在房间内是否有人员被困。

实施例2，参照附图2-5，一种房内人员检测方法，本实施例方法为在实施例1的基础上进行的改进和完善，实施例1方法存在一些缺点，比如说：1.如果房内较小，超声波检测范围覆盖整个房间，则超声波检测到人员的确可以判定房内有人，但是如果房内较大甚至多个房间，超声波没有检测到人员可能是因为人员在超声波检测范围外，此时无法判定房内是否有人；2.如果人员在床上休息或睡觉，即使人员在超声波检测范围内，根据超声波数据也没有办法判定房内是否有人；3.背景超声波数据是基于背景环境下的反射强点确定的，但是背景超声波数据确定时如果正好存在人员临时放置的中大型物体比如大纸箱，也即该物体正好可作为反射强点，那么所确定背景超声波数据并不一定可靠，也即最终可能存在误判。公开号为cn109283493a的发明中，公开了一种室内人员活动检测装置，该装置包括超声波模块、人体红外感应模块、无线通信模块；超声波模块包括至少两个朝向斜下方的超声波收发探头；当人体红外感应模块检测到人体红外时超声波模块启动检测并可对外发送包括特定信息的无线信号，特定信息包括周期性发送的心跳数据、定时发送的超声波数据以及达到预设条件的报警信号。本实施例方法可应用于该室内人员活动检测装置或类似装置，此类装置优选安装位置为房内门后的过道或通道的天花板，这个安装位置可使装置检测人员的出入门动作。

为了改进实施例1的上述缺点，本实施例方法包括：

s201获取警报信号或检测到警情状况；本步骤可参照实施例1中的步骤s101。

s202对外发出声光报警信号；如果没有本步骤，当发生警情时，恰好人员正在睡觉或休息，就有可能遗漏检测人员，而多了本步骤后，即使人员正在睡觉，也可以唤醒人员并引起人员注意。

s203判断并确定距上次发送无线信号的时间达到预设时间；本步骤的目的是为了节省电源，一般情况下装置都是采用电池供电的，而超声波检测模块的耗电量比较高，而火灾发生时装置的剩余电量不一定能够持续检测很长时间，故而采取间隔一定周期检测是有一定必要的，当然该间隔周期可以设定为固定的预设时间，也可以为根据当前电量灵活变化设定预设时间。

s204根据红外感应判断是否未感应到房内有人，若是则进入步骤s205，否则进入步骤s210；红外检测人体技术相比于超声波检测人体技术的优点是功耗低、感应灵敏、检测准确，缺点是感应范围小；故而可以本步骤通过红外先感应是否有人存在，如果红外持续预设时间一直可以感应到人员，则可以判定房内有人；如果未感应到人员，则再通过超声波进行检测；需要知道的是，装置正常使用时是通过红外触发开启超声波检测模块进而检测人员的身高、进出等数据，而本实施例方法是特殊情景下的算法，红外检测到人员后，并不是说就不开启超声波检测模块，还是会按装置正常运行根据预设的算法开启超声波检测模块进行正常检测，只是不再进行本实施例方法后续的步骤。

s205根据进出门动作记录判断最近一次动作是否为出门动作，若是则进入步骤s206，否则进入步骤s210；人员进门或出门，反应到超声波数据波形图中就如图4显示的情况，如果是朝向装置方向移动，则反应到超声波数据波形图中就是波峰在向左移动；反之背离装置方向移动，波峰向右移动；故而装置本身可以检测人员的进出门动作；在这基础上，如果装置检测到最近一次进出门动作为进门，则不管装置有没有通过本申请方法检测到人员，都应该被认为是房门有人员的；从另外一个角度说，假如真的出现火灾等情况时，即使装置误判了进出门动作，其结果也比遗漏了房内有被困人员所造成的后果要好；如果装置检测到最近一次进出门动作为出门，则不好判断房内是否有人，毕竟很多房间都是多人居住的，故而需要下面的步骤进一步进行判断。

s206启动超声波检测模块并获取预定监视空间连续预设次数检测的超声波数据，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；本步骤可参照实施例1中的步骤s103。

s207根据本轮超声波数据判断房内是否有人移动，若是则进入步骤s210，否则进入步骤s208；本步骤可参照实施例1中的步骤s104。

s208根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断背景超声波数据是否未受到干扰，若是则进入步骤s209，否则进入步骤s212；从理论以及实际检测结果来说，人体作为超声波的反射强点，超声波检测范围内有人时的超声波数据波形图必然比无人时的超声波数据波形图的波峰数量更多或波峰回波强度值更大，如果本步骤中出现相反的情况，则必然是背景超声波数据出现问题，背景超声波数据在保存时有其他人或非长时固定放置的物体的干扰，比如临时放置的行李箱、大件快递，出现这种情况时本轮超声波数据反而比预存的背景超声波数据更适合作为背景超声波数据。

s209根据本轮超声波数据与背景超声波数据的对比结果判断房内是否有人驻留，若是则进入步骤s210，否则进入步骤s211；本步骤可参照实施例1中的步骤s105，但是区别在于本步骤判断房内无人驻留后，结合前面步骤中的声光报警、红外检测、最近一次进出门动作已经可以基本确定房内无人了。

s210对外发送包括装置编号和房内有人信息在内的无线信号；本步骤可参照实施例1中的步骤s106。

s211对外发送包括装置编号和房内无人信息在内的无线信号。

s212将本轮超声波数据保存为背景超声波数据，然后进入步骤s213。

s213对外发送包括装置编号和疑似房内有人信息在内的无线信号；由于背景超声波数据的出错，本轮已经无法判断房内是否有人，故而发送疑似有人信号，当下轮判断过后，就不会再出现疑似的情况。

本实施例相对于实施例1，除了可以确定房内有人的情况，还能进一步确定房内无人的情况，综合来说判断房内是否有人员的准确度更高。

实施例3，参照附图6，一种房内人员检测系统，包括房内人员检测装置301、数据处理中心302、显示终端303；

房内人员检测装置301可在接收到警报信号或检测到警情状况后根据实施例1或实施例2方法检测并判断房内是否有人员存在，并在检测完毕后发送装置编号、人员检测信息在内的无线信号至数据处理中心；

数据处理中心302存储有房内人员检测装置的装置编号与所在房间号的对应信息表，数据处理中心302接收到房内人员检测装置发送的无线信号后，根据装置编号确定对应的房间号以及根据人员检测信息确定房内人员情况，发送包括房间号和对应的房内人员情况在内的数据至显示终端303；

显示终端303接收数据处理中心302的数据信号，并在其屏幕上显示房间号及与房间号对应的房内人员情况。

本实施系统可设置在出租房或酒店等类似场所，每个房间内离房门一定距离的过道或走廊的天花板上安装一个房内人员检测装置，房内人员检测装置正常情况下，检测人员进出，在特殊情况下比如发送火灾时，检测房内是否有滞留或被困人员，并将检测结果发送至数据处理中心；消防人员随身携带显示终端比如平板电脑，可连接数据处理中心下载经过处理后的数据，平板电脑最终显示房间号及与房间号对应的房内人员情况，使消防人员可直观的了解建筑物内的被困人员情况，对营救工作带来直接帮助。

一种比较理想的设想情况是：显示终端比如平板电脑上可以直观的显示当前所在建筑的平面图，并对平面图上的每个房间进行着色，绿色的房间代表无人，黄色的房间代表疑似有人，红色的房间代表有人，屏幕上方显示每种颜色房间的数量，点击进去后可以直接查看该颜色房间的所有房号，同时屏幕右上方显示当前楼层，屏幕右侧边设有上下箭头可以直接切换显示楼层。消防人员可以直观的在平板电脑上查看每层楼的房内人员情况，可以针对性的去搜救红色的房间也即被困在房内的人员，另外对于搜救过的房间，消防人员可以点击房间号并勾选已查看，该房间显示时会附加一个显眼占据面积较大的“勾号”，同时在该颜色房间的排列中置于最后。

本实施例系统可使消防人员对着火的建筑内的被困人员分布情况有直观的了解，对搜救工作的决策带来直接帮助，大大减少消防人员搜寻被困人员的时间，降低被困人员以及消防人员的危险系数。

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。