一种高铁卫生间红外测温预警系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及安防监测技术领域，尤其涉及一种高铁卫生间红外测温预警系统及其使用方法。


背景技术：

2.公知的，为防止发生火灾，高铁动车全程禁止吸烟并在每节车厢上都安装有易于被吸烟产生的烟雾触发的烟雾报警器，一旦触发烟雾报警器列车会自动降速，甚至紧急制动，并且会根据相关法律法规对抽烟的乘客进行处罚。
3.但是，上述烟雾检测方法仅能起到事后控制与处罚警示的作用，无法在第一时间获悉抱有侥幸心里偷偷抽烟的潜在行为，并且不能在第一时间及时作出相应的规避措施，因此在高铁动车行驶过程中存在严重的安全隐患。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高铁卫生间红外测温预警系统及其使用方法，解决了现有技术无法在触发烟雾报警器之前制止吸烟者的技术问题，达到了能够在触发烟雾报警器之前发现抱有侥幸心里在列车上抽烟的乘客，并及时进行制止，避免对列车运行产生影响的目的。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种高铁卫生间红外测温预警系统，包括若干个红外模组、无线传输模块、中控上位机和若干个预警模块；
6.所述红外模组用于将实时采集的高铁卫生间内的温度信号转换为电信号并输出；
7.所述无线传输模块用于将红外模组输出的电信号传输至中控上位机；
8.所述中控上位机用于根据预设温度阈值对接收到电信号进行识别，如果为异常信号，则根据异常信号的来源向相应的预警模块发送预警启动指令，同时中控警示灯闪烁；
9.所述预警模块用于根据预警启动指令启动并发出预警，警告乘客全列禁止吸烟的同时提醒工作人员前去查看。
10.进一步地，若干个所述红外模组分别固定安装在各个卫生间的内部，且红外模组包括相连接的红外镜头、红外探测器和定位器；
11.所述红外镜头用于实时将视场角区域内的物体发出的红外辐射聚集到红外探测器，其中，所述视场角包括水平视场角和垂直视场角；
12.所述红外探测器的分辨率为384
×
288，用于将接收到的温度信号转换为电信号并输出；
13.所述定位器用于确定异常信号的位置。
14.进一步地，所述无线传输模块包括无线发射模块和无线接收模块；
15.所述无线发射模块固定安装在高铁卫生间的内部，用于将红外模组输出的电信号发出；
16.所述无线接收模块固定安装在中控室的内部，用于接收无线发射模块发出的电信
号并将其传输至中控上位机。
17.进一步地，所述预警模块设置为蜂鸣器，且预警模块的数量与红外模组的数量相同。
18.进一步地，还包括供电模块，所述供电模块通过导线为红外模组、无线传输模块、中控上位机和预警模块供电。
19.进一步地，根据打火机火焰的温度将所述预设温度阈值设置为大于100℃。
20.本技术还提供了一种技术方案：一种应用于上述高铁卫生间红外测温预警系统的使用方法，包括如下步骤：
21.s1、根据高铁卫生间的尺寸参数和高铁乘客抽烟的行为特征，确定红外探测器的分辨率为384
×
288，并将红外模组倾斜安装在高铁卫生间的内部；
22.s2、将无线发射模块固定安装在红外模组周边，并将中控上位机、中控警示灯和无线接收模块均安装在中控室的内部；
23.s3、根据打火机火焰的温度，在中控上位机上设置温度阈值；
24.s4、当中控上位机识别出红外模组实时采集的温度信号超过预设温度阈值时，根据异常信号的来源向相应的预警模块发送预警启动指令，同时中控警示灯闪烁；
25.s5、预警模块根据预警启动指令启动并发出预警，对躲进卫生间偷偷吸烟的乘客给予警告同时提醒高铁工作人员前去查看并及时进行制止。
26.进一步地，在所述步骤s1中，确定红外探测器的分辨率为384
×
288包括：
27.s11、根据高铁卫生间的尺寸参数，确定红外模组的安装位置；
28.s12、根据红外模组的安装位置，计算红外镜头的视场角，并根据高铁乘客抽烟的行为特征，计算打火机火焰所占视场角角度；
29.s13、根据所述打火机火焰所占视场角角度，计算视场角区域内测量的火焰温度点个数；
30.s14、根据所述视场角区域内测量的火焰温度点个数及识别每个温度点的像素要求，计算出红外探测器的分辨率需≥337
×
243。
31.借由上述技术方案，本发明提供了一种高铁卫生间红外测温预警系统及其使用方法，至少具备以下有益效果：
32.1、本发明通过在各个高铁卫生间内固定安装红外模组，通过红外镜头将视场角区域内的物体发出的红外辐射聚集到红外探测器，红外探测器将接收到的温度信号转换为电信号并通过无线传输模块传输至中控上位机，中控上位机根据预设温度阈值对接收到电信号进行识别，如果为异常信号，则根据异常信号的来源向相应的预警模块发送预警启动指令，同时中控警示灯闪烁，随后相应的预警模块发出预警，能够第一时间获悉偷偷抽烟的潜在行为，从而能够在触发烟雾报警器之前及时制止抽烟行为，进而可有效避免对列车运行产生影响，提高了安全性。
33.2、本发明通过根据红外模组的安装位置和高铁乘客抽烟的行为特征，计算出视场角区域内测量的火焰温度点的个数，并根据识别火焰温度点的像素要求，确定红外探测器的分辨率型号，实现了在确保火焰温度点识别精度的前提下，降低预警成本的目标，从而具有较高的社会价值和应用前景。
附图说明
34.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
35.图1为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统的框图；
36.图2为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统中红外模组的框图；
37.图3为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统中无线传输模块的框图；
38.图4为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统的工作原理图；
39.图5为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统的使用方法的流程图；
40.图6为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统中红外模组安装位置的示例图，图中箭头表示卫生间门所在的方向；
41.图7为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统的使用方法中水平视场角的示例图；
42.图8为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统的使用方法中垂直视场角的示例图；
43.图9为本发明提供的高铁卫生间红外测温预警系统的使用方法中打火机火焰位置的示例图。
44.图中：10、红外模组；101、红外镜头；102、红外探测器；103、定位器；20、无线传输模块；201、无线发射模块；202、无线接收模块；30、中控上位机；40、预警模块；50、供电模块。
具体实施方式
45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。借此对本技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
46.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
47.请参照图1-4，示出了本实施例的一种具体实施方式，本实施例能够在触发烟雾报警器之前及时发现吸烟乘客并进行制止，可有效避免对列车运行产生影响，提高了安全性。
48.如图1所示，一种高铁卫生间红外测温预警系统，包括若干个红外模组10、无线传输模块20、中控上位机30和若干个预警模块40；
49.红外模组10用于将实时采集的高铁卫生间内的温度信号转换为电信号并输出，若干个红外模组10分别固定安装在各个卫生间的内部，此处红外模组10的具体数量可根据高铁卫生间的数量来确定，在此不做具体限定，如图2所示，红外模组10包括相连接的红外镜头101、红外探测器102和定位器103；
50.红外镜头101用于实时将视场角区域内的物体发出的红外辐射聚集到红外探测器102，其中，视场角在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，即：视场角越大，视野就越大，红外镜头101的视场角包括水平视场角α和垂直视场角β；
51.红外探测器102用于将接收到的温度信号转换为电信号并输出，常用红外探测器102的分辨率有160
×
120、240
×
180、320
×
240、384
×
288、640
×
480等，本实施例中红外探测器102的分辨率设为384
×
288；
52.定位器103用于确定异常信号的位置，辅助高铁工作人员快速找到抽烟乘客所在的卫生间，在触发烟雾报警器之前及时进行制止。
53.无线传输模块20用于将红外模组10输出的电信号传输至中控上位机30，如图3所示，无线传输模块20包括无线发射模块201和无线接收模块202；
54.无线发射模块201固定安装在高铁卫生间的内部，用于将红外模组10输出的电信号发出；
55.无线接收模块202固定安装在中控室的内部，用于接收无线发射模块201发出的电信号并将其传输至中控上位机30。
56.中控上位机30安装在高铁上的中控室内，用于根据预设温度阈值对接收到电信号进行识别，如果为异常信号，则根据异常信号的来源向相应的预警模块发送预警启动指令，同时中控警示灯闪烁；由于打火机火焰的温度通常大于100℃，是一个瞬时的温度值，为此，本技术将预设温度阈值设置为100℃。
57.需要说明的是，中控室中还安装有人机交互界面，便于工人人员根据人机交互界面上显示的预警信息，快速确定发生抽烟情况的卫生间的位置，提高制止效率。
58.预警模块40的数量与红外模组10的数量相同，用于根据预警启动指令启动并发出预警，对躲进卫生间偷偷吸烟的乘客给予警告同时提醒高铁工作人员前去查看。在本实施例中，将预警模块40设置为蜂鸣器，也可以为其他报警器，此处不做限定。
59.还包括供电模块50，供电模块50为高铁上的电源，通过导线为红外模组10、无线传输模块20、中控上位机30和预警模块40供电。
60.如图4所示，本实施例中，高铁卫生间的物体发出的红外辐射通过红外镜头101聚集到红外探测器102上，红外探测器102将接收到的温度信号转换为电信号并输出，通过无线发射模块201将电信号发送至中控室的无线接收模块202，无线接收模块202接收到电信号后传输至中控上位机30进行信号识别，如果识别出的温度信号超过预设温度阈值100℃，则判定为异常信号，并根据信号来源向对应的卫生间的预警模块40发生预警启动指令，通过预警模块40鸣响报警或发出警告语句，如：高铁全列禁止吸烟，与此同时，列车工作人员前往鸣警卫生间查看并及时制止抽烟乘客，从而能够在触发烟雾报警器之前及时发现抽烟乘客，有效避免对列车运行产生影响，提高了安全性。
61.请参照图5，本实施例还提供一种应用于上述高铁卫生间红外测温预警系统的使用方法，包括如下步骤：
62.s1、根据高铁卫生间的尺寸参数和高铁乘客抽烟的行为特征，确定红外探测器的分辨率为384
×
288，并将红外模组倾斜安装在高铁卫生间内部；
63.本实施例中，高铁卫生间约为1m
×
1m
×
2m的空间，红外探测器安装在距离门0.75m处，图6中的黑点为红外模组的安装位置；
64.s2、将无线发射模块定安装在红外模组周边，并将中控上位机、中控警示灯和无线接收模块均安装在中控室的内部；
65.s3、根据打火机火焰的温度，在中控上位机上设置温度阈值为100℃；
66.s4、当中控上位机识别出红外模组实时采集的温度信号超过预设温度阈值100℃时，则视为信号异常，并根据异常信号的来源向相应的预警模块发送预警启动指令，同时中控警示灯闪烁；
67.s5、对应的预警模块根据预警启动指令启动并发出预警，对躲进卫生间偷偷吸烟的乘客给予警告同时提醒高铁工作人员前去查看并及时进行制止。
68.其中，在步骤s1中，确定红外探测器的分辨率为384
×
288，具体计算步骤包括：
69.本实施例中，根据红外模组的安装位置，计算红外镜头的水平视场角：
70.∠1＝arctan(1.5/0.25)＝81
°
71.∠2＝arctan(0.5/0.75)＝35
°
72.h
fov
＝∠α＝180-∠1-∠2＝64
°
73.由7图计算可得，红外镜头的水平视场角h
fov
为64
°
；接着计算红外镜头的垂直视场角：
74.∠3＝arctan(1/0.75)＝53
°
75.∠4＝arctan(1.5/0.25)＝81
°
[0076]vfov
＝∠β＝180-∠3-∠4＝46
°
[0077]
由8图计算可得，红外镜头的垂直视场角v
fov
为46
°
。
[0078]
根据高铁乘客抽烟的行为特征，假设打火机火焰在车厢顶部1.5m处的面积≥0.5
×
0.5cm，由9图计算可得，此时打火机火焰所占视场角角度为：
[0079]
θ＝arctan(0.005/1.5)＝0.19
°
[0080]
由于水平视场角h
fov
为64
°
，则水平视野内共需测337个火焰温度点；垂直视场角v
fov
为46
°
，则垂直视野内共需测243个火焰温度点。
[0081]
根据当前的大部分fpa探测器技术，目标在探测器上至少要有3
×
3个像素才能确保准确测量，如果目标成像小于3
×
3个像素，则热像仪显示的温度读数是目标的温度值与也成像在这3
×
3个像素的目标周围物体或环境温度的平均值，但在本技术的预警方案中并不需要准确读出温度值，只需识别异常即可，因此，每个温度点只占用1
×
1个像素，即红外探测器的分辨率需≥337
×
243。因此，本技术推荐选用分辨率为384
×
288的红外探测器。
[0082]
通过本实施例，通过根据红外模组的安装位置和高铁乘客抽烟的行为特征，计算出视场角区域内测量的火焰温度点的个数，并根据识别火焰温度点的像素要求，确定红外探测器的分辨率型号，实现了在确保火焰温度点识别精度的前提下，降低预警成本的目标，从而具有较高的社会价值和应用前景。
[0083]
本发明通过在各个高铁卫生间内固定安装红外模组，通过红外镜头将视场角区域内的物体发出的红外辐射聚集到红外探测器，红外探测器将接收到的温度信号转换为电信号并通过无线传输模块传输至中控上位机，中控上位机根据预设温度阈值对接收到电信号进行识别，如果为异常信号，则根据异常信号的来源向相应的预警模块发送预警启动指令，同时中控警示灯闪烁，随后相应的预警模块发出预警，便于在触发烟雾报警器之前及时发现抽烟乘客并进行制止，可有效避免对列车运行产生影响，从而提高了安全性。
[0084]
以上实施方式对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上
均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。