一種家庭安全監控系統及方法與流程
2023-07-25 15:25:31
本發明涉及家庭安全監控報警領域，特別是涉及一種家庭安全監控系統及方法。
背景技術：
家庭是人們主要生活休閒的場所。良好的安全環境對於提高人們的生活幸福感有很重要的幫助。對於家庭安全，基本採取使用傳感器探測目標事件是否發生或者使用視頻監控。基於傳感器探測的，檢測方式較為單一，無法直接根據傳感器結果區分目標類型，及時能夠區分目標類型傳感器對於溫度熱量較為敏感。採用視頻監控的，對個人或家庭的隱私引入了不安定的因素。
在實現過程中，發明人發現傳統技術中至少存在如下問題：現有技術中，無法準確有效的根據探測器的探測結果判斷目標類型、速度，以及容易造成隱私洩露。
技術實現要素：
基於此，有必要針對現有技術中的監控方法及裝置檢測效果不佳以及容易造成隱私洩露的問題，提供一種家庭安全監控系統及方法。
為了實現上述目的，本發明技術方案的實施例為：
一方面，提供了一種家庭安全監控系統，包括檢測單元、主機及報警單元；
檢測單元包括光纖傳感器以及超聲波換能器；光纖傳感器包括光纖傳感接收器、光纖傳感發射器、光纖跳線；光纖跳線以預設的布線方式鋪設在地墊中；預設的布線方式為根據地墊的預設感知區域的大小，將光纖傳感器布置成為網格狀、優選以蛇形走線的方式布置為網狀；超聲波換能器設置在房間頂部，優選換能器數量為2個或4個；檢測單元的輸出端通過有線或無線方式與主機的輸入端相連，主機的報警輸出端與報警單元輸入端通過有線或無線相連，報警單元包括本地聲光報警器以及遠程報警終端，所述遠程報警終端通過無線方式與用戶或物業手機或電腦相連；
光纖傳感發射器在主機的控制下向光纖跳線發送光信號；
光纖傳感接收器接收光纖跳線在發生形變時基於光信號輸出的變化，並將變化數據發送給主機；
主機對接收到的信號進行分幀處理，分別獲取分幀對應的信號；計算獲取的信號的短時能量，在所述短時能量滿足設定的閾值時，通過小波分析獲取所述信號的峰均比、特徵包絡、以及時域熵值，將所述峰均比、特徵包絡、以及時域熵值作為特徵向量利用神經網絡與主機內存儲到模板進行比較，判斷主機接收到的信號是由人體活動引起還是由動物活動引起，以及區分人體活動是正常行走或跑動、還是劇烈運動（如打架）、或者摔倒或跌倒，當判斷信號是由人體活動引起時，主機控制超聲波換能器對室內空間進行掃描，並根據掃描結果與主機內預存儲的超聲波掃描數據進行比較，判斷是否與預存收據相符。若檢測到人體活動並且根據超聲波數據判斷所述超聲掃描結果與預存值不匹配，則控制報警單元進行報警。
另一方面，提供了一種家庭監控方法，包括步驟：
1）系統初始化，利用神經網絡對系統進行訓練，建立運動特徵資料庫以及超聲掃描特徵資料庫並存儲在主機中。
2）主機採集光纖傳感器的數據，並對所述數據進行分幀處理，對分幀後的數據計算短時能量，當短時能量超過設定閾值時，判定有運動發生，然後對該短時能量超過閾值的信號採用小波分析，提取峰均比、特徵包絡以及時域熵，將所述峰均比、特徵包絡以及時域熵作為特徵向量利用神經網絡算法與主機內存儲的運動特徵數據進行比較，判斷所述信號是否是有人體活動引起，以及人體活動強度是否在正常範圍內，若所述信號是由人體活動引起且在活動強度在正常範圍內，則執行步驟3）；若所述信號是由人體活動引起且在活動強度不在正常範圍內，則執行步驟4）；若所述信號並非由人體活動引起則返回步驟2）。
3）主機控制超聲換能器對房間內進行掃描，並將所述超聲掃描結果與預存超聲掃描特徵數據進行比較，判斷所述人體是否為家庭成員，若為家庭成員則返回步驟2），若非家庭成員則執行步驟4）。
4）主機控制報警單元執行報警，啟動聲光報警，同時啟動遠程報警終端將報警信息發送至用戶手機和/或物業。
上述技術方案具有如下有益效果：
本發明的家庭安全監控報警方法，其中光纖傳感器不受環境溫度、溼度、光照及背景變化的影響；採用光纖跳線的蛇形走線的布線方式，能夠在同樣面積的感知區域下大大減少光纖傳感器的數量，從而降低成本功耗；同時採用光纖跳線進行數據檢測，檢測得到的是波形數據，通過對波形數據的分析處理能夠對目標進行分類以及目標活動強度進行判斷；所述超聲換能器採集到的人體數據僅僅是波形數據不同於現有技術中的圖像和/或視頻，即使被入侵洩漏也不會造成家庭成員隱私數據外洩，增強系統隱私性。
附圖說明
通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其 它目的、特徵和優勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同 的部分，且並未刻意按實際尺寸等比例縮放繪製附圖，重點在於示出本發明的 主旨。
圖1為本發明家庭安全監控系統結構示意圖；
圖2為本發明家庭安全監控方法示意圖。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。 附圖中給出了本發明的首選實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實 現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本 發明的公開內容更加透徹全面。
需要說明的是，當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件並與之結合為一體，或者可能同時存在居中元件。本文所使用的 術語「一端」、「另一端」以及類似的表述只是為了說明的目的。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術 領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術 語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的 術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
本發明家庭安全監控系統：
為了解決傳統技術中家庭安全監控系統檢測準確度不高以及容易造成隱私洩露的問題，本發明提供了一種家庭安全監控系統；圖1為本發明家庭安全監控系統結構示意圖；如圖1所示，可以包括檢測單元2、主機1和報警單元3；
檢測單元2包括光纖傳感器2.1以及超聲換能器2.2；光纖傳感器包括光纖傳感接收器、光纖傳感發射器和光纖跳線；光纖跳線以預設的布線方式鋪設在地墊中；其中，預設的布線方式為根據地墊的預設感知區域的大小，將光纖跳線以蛇形走線的方式布置成為網格狀；超聲波換能器設置在房間頂部，為獲得最優的探測效果可以選擇每個房間內選擇2個換能器沿房間對角線安裝或者選擇4個超聲換能器設置在房間頂部四角，或者選擇換能器陣列放置在房間頂部靠近中央位置；
主機包括處理器、輸入輸出接口、存儲單元以及信號處理電路，檢測單元的輸出端通過有線或無線方式與主機的輸入輸出端相連，主機的報警輸出端與報警單元輸入端通過有線或無線相連；
報警單元包括本地聲光報警器以及遠程報警終端，所述遠程報警終端通過無線方式與用戶或物業手機或電腦相連。
光纖傳感發射器在主機的控制下向光纖跳線發送光信號；
光纖傳感接收器接收光纖跳線在發生形變時基於光信號輸出的變化，並將變化數據發送給主機；
主機對接收到的信號進行分幀處理，分別獲取分幀對應的信號；計算獲取的信號的短時能量，在所述短時能量滿足設定的閾值時，通過小波分析獲取所述信號的峰均比、特徵包絡、以及時域熵值，將所述峰均比、特徵包絡、以及時域熵值作為特徵向量利用神經網絡與主機內存儲到模板進行比較，判斷主機接收到的信號是由人體活動引起還是由動物活動引起，以及區分人體活動是正常行走或跑動、還是劇烈運動（如打架）、或者摔倒或跌倒，當判斷信號是由人體活動引起時，主機控制超聲波換能器對室內空間進行掃描，並根據掃描結果與主機內預存儲的超聲波掃描數據進行比較，判斷是否與預存收據相符。若檢測到人體活動並且根據超聲波數據判斷所述超聲掃描結果與預存值不匹配，則控制報警單元進行報警。
本發明家庭安全監控方法：如圖2所示：
1）系統初始化，利用神經網絡對系統進行訓練，建立運動特徵資料庫以及超聲掃描特徵資料庫並存儲在主機中。
2）主機採集光纖傳感器的數據，並對所述數據進行分幀處理，對分幀後的數據計算短時能量，當短時能量超過設定閾值時，判定有運動發生，然後對該短時能量超過閾值的信號採用小波分析，提取峰均比、特徵包絡以及時域熵，將所述峰均比、特徵包絡以及時域熵作為特徵向量利用神經網絡算法與主機內存儲的運動特徵數據進行比較，判斷所述信號是否是有人體活動引起，以及人體活動強度是否在正常範圍內，若所述信號是由人體活動引起且在活動強度在正常範圍內，則執行步驟3）；若所述信號是由人體活動引起且在活動強度不在正常範圍內，則執行步驟4）；若所述信號並非由人體活動引起則返回步驟2）。
3）主機控制超聲換能器對房間內進行掃描，並將所述超聲掃描結果與預存超聲掃描特徵數據進行比較，判斷所述人體是否為家庭成員，若為家庭成員則返回步驟2），若非家庭成員則執行步驟4）。
4）主機控制報警單元執行報警，啟動聲光報警，同時啟動遠程報警終端將報警信息發送至用戶手機和/或物業。