一种基于三维模型和云平台的客流监测及危险密度预警装置的制作方法

本实用新型涉及三维模型下的客流监测、wifi上传与云储存和危险客流密度预警行为，具体为一种客流量实时检测与预警装置。

背景技术：

随着人口的膨胀，城市人口密度也在不断增加，一些公共场合的人群密度往往超过负荷，会给我们的生活带来不便，甚至会造成一些恶性的伤害事故。因此对人群密度的监测可以在一些场合发生至关重要的作用。

现有的客流监测系统包括：基于视频的客流监测系统、基于热释电的客流监测系统、基于红外线的客流监测系统。这三者工作各具特色，但却有着诸多不足。基于视频的客流监测系统成本高、安装复杂、对外界条件要求高、易受外界条件的影响；基于红外线的客流监测系统易受外界干扰、对复杂情况的处理不出色；基于热释电的客流监测系统无法准确给出客流密度与客流量。并且这三种装置均无法将采集数据上传云端储存供使用。所以，我们希望建立一个融合热释电与红外线共同传感的、可以上传云端的三维立体客流监测系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对当前技术中的问题：成本高、安装复杂、对外界条件要求高、易受外界干扰、对复杂情况处理不出色、数据无法上传云端等问题，提出一种精度相对较高、可将数据储存在云端、可处理复杂情况、受外界干扰相对较小、成本较低、安装简便的基于三个维度架设传感器的客流监测系统。本实用新型采用底层硬件采集数据、wifi上传数据到网关、网关储存并上传数据到云端、云端数据供网页与手机APP访问使用的方式，可供用户实时查询各架设设备点的实时客流量，并可向消防部门提供危险客流量与人口密度的预警。着重解决了当前类似设备无法连接云平台、无法向消防部门提供危险客流量预警、对复杂情况处理不出色、精度相对较低的缺点。该装置以意法半导体公司的STM32F103ZET6作为核心CPU，用来将各传感器的感应状态处理后变成实时人数并显示，内部包括512K flash和64K RAM。外围器件包括WIFI模块RM04用来将数据上传网关、E3F-DS10C4红外线漫反射型光电开关用来检测y轴和z轴方向感应情况判断人数、HC-SR501人体红外感应模块热释电红外传感器用来区别人与其他物体，感应x轴方向情况。自主编写网关负责接收底层硬件上传的一系列数据，并上传到云端。自主制作网页用于从云端获取数据并显示出实时查询地点客流量、人口密度热力图等，并可向消防部门发送预警信息。自主开发APP可提供手机实时查询客流情况。

本实用新型具体技术方案如下：

一种基于三维模型和云平台的客流监测及危险密度预警装置，该装置的组成包括数据处理模块、热释电感应模块、客流检测模块、液晶显示模块、数据上传模块；其中，热释电感应模块、客流检测模块、液晶显示模块、数据上传模块分别与数据处理模块相连；

所述数据处理模块为单片机；

所述热释电感应模块包括两个相互独立的人体红外感应模块热释电红外传感器；门框的内外侧各安装一个；

所述液晶显示模块为液晶显示屏；

所述数据上传模块为WIFI模块；

所述的客流检测模块由6个子模块构成，每个子模块包括一个红外线传感器、一个光耦和一个电阻，三者依次串联关系，每个光耦连接电阻的引脚与单片机对应引脚相连，6个光耦为并联；6个子模块中，在门框的顶部安装4个，每个间隔20-40cm；门框前部、后部各安装一个，高度为1.0-1.3m。

本实用新型的有益效果为：

成本低(实物成本约500元)，具有普及性，易安装，受外界环境影响较小，可处理客流连续进入及多人并排共同进入的复杂情况，精确度较高，可将数据存储在云平台，用户可通过网页或手机APP实时查询客流情况，能够向消防部门发送危险客流情况预警。并且，在如自习室等场所中，当人口密度很小时，可提示关闭教室电力以达到节能减排效果。

附图说明

图1：本实用新型的各模块系统结构图；

图2：本实用新型的系统工作示意图；

图3：本实用新型的客流检测模块原理图；

图4：本实用新型的三维模型示意图(主要为x轴方向)；

图5：本实用新型的三维模型示意图(主要为y轴方向)；

图6：本实用新型的三维模型示意图(主要为z轴方向)。

具体实施方式

由图1，本实用新型的系统，其组成包括数据处理模块、热释电感应模块、客流检测模块、液晶显示模块、数据上传模块；其中，热释电感应模块、客流检测模块、液晶显示模块、数据上传模块分别与数据处理模块相连；工作时，数据处理模块通过数据上传模块将数据上传到数据存储模块，数据存储模块与用户服务模块相连，将数据进一步上传、处理。

所述数据处理模块为单片机，具体为STM32F103ZET6单片机芯片。

所述热释电感应模块包括两个相互独立的人体红外感应模块热释电红外传感器，具体型号均为HC-SR501。

所述客流检测模块为红外线客流感应相关处理设备。

所述液晶显示模块为液晶显示屏，具体型号为ILI9320。

数据上传模块为WIFI模块，具体型号为RM04。

数据存储模块为网关与云平台。

用户服务模块为可访问网络、可安装手机APP、CPU至少1GHz的智能手机和可访问网页的计算机。

上述液晶显示模块固定在数据处理模块上，成为一个整体，可固定在一固定位置，如墙面、门上等，组成装置中心控制点；热释电感应模块、客流检测模块、数据上传模块分别通过导线与数据处理模块相连，热释电模块与客流检测模块的z轴方向传感器安装在门框的上方，客流检测模块的y轴方向传感器安装在门框的侧方，数据上传模块固定在中心控制点旁边。底层各模块检测得到人数后上传数据存储模块存储，用户服务模块可供用户实时查询客流情况并进行预警。

由图2，本实用新型具体系统工作示意如图。底层设备由数据处理模块、热释电感应模块、客流检测模块、液晶显示模块、数据上传模块组成。底层红外线、热释电感应模块检测数据并经STM32F103ZET6处理后上传网关存储并进一步上传到云端。云端接收存储后提供网页与APP使用。

所述的客流检测模块由6个子模块构成，每个子模块包括一个红外线传感器、一个光耦和一个电阻，三者依次串联关系，光耦连接电阻的引脚与单片机引脚相连，6个光耦为并联关系，且共地。具体的结构如图3所示，J1-J6为本实用新型使用的用于组成客流检测模块的红外线传感器，其中，J1与J2为y轴方向传感器，J3-J6为z轴方向传感器；U1-U6为光耦；PF6、PF7、PF8、PF9、PF11、PF12均为数据处理模块的STM32单片机MCU的管脚，电阻R1-R6分别与对应管脚相连。当客流经过时，负责x轴方向传感的热释电模块进行感应，主要由红外线传感器组成的客流检测模块进行传感，传输信号至光耦进行处理，处理后的信号接入数据处理模块进行相应的处理与分析，得出实时的客流情况。

具体各传感器位置详见下述图4、图5、图6说明。

本实用新型的工作过程如下：

开机后，数据处理模块开始监听各模块状态。当热释电感应模块感应到人时，判断客流检测模块传入状态，根据传输状态不同，数据处理模块分别进行人数的处理。即x、y、z轴三个维度。x轴传感器为热释电感应模块，负责感应客流进出方向的情况，判断是否有人进出；y轴传感器为红外线传感器，为客流检测模块的一部分，负责判断客流的进、出情况；z轴传感器为红外线传感器，为客流检测模块的另一部分，负责判断同时进入的客流人数。

人数处理结束后，数据处理模块将数据传送至液晶显示模块显示实时人数与实时时间，每1s更新一次屏幕。同时，数据处理模块将数据传送至数据上传模块。

数据上传模块将数据处理模块处理得到的数据上传至数据存储模块。用户服务模块通过访问数据存储模块，将数据提供给用户，并提供危险客流量与人口密度预警服务。

本实用新型涉及的控制过程为公知技术，涉及的软件或相关协议为现有技术或相关器件自带。

由图4，本实用新型三维模型中x轴工作示意图如图。x轴方向(人进出门方向)设置2个热释电红外感应器在内外门框上方各一个(两者相互独立，)，共同构成热释电感应模块)，热释电感应方向与地面呈45°角，通过人体与其他物体产生的红外频率、温度的差别，达到区别人体与其他物体的效果，并可在有人即将通过时，触发红外线工作，可有效降低外界情况的干扰、误报率并节能减排。

由图5，本实用新型三维模型中y轴工作示意图如图。在y轴方向(门框宽度方向)设置红外线发射感应器，门框前部、后部各设一组，每组1个红外线传感器距地高度建议1.2米，固定于内外门框上，分别标号a、b，用来判断人体进、出门状态；当热释电传感器感应到人体有进门、出门情况时，触发红外线感应器进行工作。当人体进入顺序为ab时，系统自动将人群总数加1；当人体进入顺序为ba时，系统自动将人群总数减1。当多人依次连续进入时，y轴红外线还可检测出依次进入了多少人，解决了依次连续进入计数困难的情况。

由图6，本实用新型三维模型中z轴工作示意图如图。在z轴方向(门框高度方向)设置一组红外线发射感应器，每组4个红外线传感器，固定于门框上方。系统设定一个人进入空间时会遮挡的红外线条数范围，当人群遮挡红外线时，根据遮挡条数可自动判别同时进入(出去)多少人，以达到提高精确度的效果。

本实用新型中相关器件涉及的程序或协议，主要为数据上传模块固有的AT指令、热释电感应模块与客流检测模块固有的USART通信协议、数据存储模块运用数据库，其均为公知技术。

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是32位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。开发人员通过选择产品可重新优化功能、存储器、性能和引脚数量，以最小的硬件变化来满足个性化的应用需求。成本低(实物成本约500元)，具有普及性，易安装(学生即可安装)，受外界环境影响较小，可处理客流连续进入及多人并排共同进入的复杂情况，精确度较高，可将数据存储在云平台，用户可通过网页或手机APP实时查询客流情况，能够向消防部门发送危险客流情况预警。并且，在如自习室等场所中，当人口密度很小时，可提示关闭教室电力以达到节能减排效果。这对于客流量的监测和上传云端及危险密度的预警有着重大的意义。

本实用新型未尽事宜为公知技术。