一種生物感應斑馬線提示樁及其使用方法與流程
2023-07-10 00:22:01 1
本發明涉及生物探測傳感器技術領域，尤其涉及一種生物感應斑馬線提示樁。
背景技術：
生物感應斑馬線提示樁在現在的國內外市場中尚未出現過，其與其類似的探測設備，如紅外感應等設備相比，具有非接觸探測人體生物磁場產生報警信號的物理特性，可靠性高、安全性好等優點，在中國專利CN01107018中記載的一種電子防盜欄及其製作方法，該專利中公開的電子防盜欄是一種生物感應的電子防盜欄，但是該生物感應裝置容易受到外界環境的幹擾，如小動物、溫度、陰雨天氣等環境幹擾，使工作電壓不穩定誤觸發、而引發報警，另外，其工作參數需人工調試，工程施工速度受限制，需要人工調試工作頻率和報警電壓，難以滿足野外環境穩定可靠和施工快捷、方便的使用需求，更重要的是該專利中記載的方案主要用於防盜的安全領域，而不是針對馬路上行人的安全提醒。
由於上述原因，本發明人對現有的斑馬線提示樁做了深入研究，設計出一種全新的可自動適應環境變化自動調整工作參數並可通過輔助裝置設置修改工作參數、滿足野外環境穩定可靠、施工方便、快捷，並具有感應人體非接觸報警功能的生物感應斑馬線提示樁。
技術實現要素：
為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出一種生物感應斑馬線提示樁，該斑馬線提示樁包括立柱、激勵導線、感應導線、處理器、報警器和信號燈模塊；其中，所述立柱1有多個，所述激勵導線2和感應導線3平行設置在立柱內部，所述激勵導線用於形成感應電場，所述感應導線位於所述感應電場中，用於感應所述感應電場，並將感應到的感應電場信息傳遞至處理器，所述處理器用於接收感應導線感應到的感應電場信息，並根據該信息判斷是否需要啟動報警器；本發明提供的生物感應斑馬線提示樁能夠在紅燈亮時提醒已通過或靠近提示樁的行人注意安全，並且能夠充分適應室內外環境，並自行調節工作參數，具有非接觸感應人體生物磁場產生報警信號，排除小動物、非生物、自然氣候及其它幹擾引起誤報和漏報的物理特性，從而完成本發明。
具體來說，本發明的目的在於提供一種生物感應斑馬線提示樁，其特徵在於，該斑馬線提示樁包括立柱1、激勵導線2、感應導線3、處理器4、報警器5和信號燈模塊6，
其中，所述信號燈模塊6與所述斑馬線對應的信號燈相連，用於實時獲得信號燈的顯示狀態，並在所述信號燈顯示為紅燈時，控制所述激勵導線2和處理器4工作；
所述激勵導線2和感應導線3平行地設置在所述立柱內部，所述激勵導線2用於形成感應電場，
所述感應導線3位於所述感應電場中，用於感應所述感應電場，並將感應到的感應電場信息傳遞至處理器4；
所述處理器4用於接收感應導線3感應到的感應電場信息，並根據該信息判斷是否需要啟動報警器5。
其中，所述立柱1有多個，分別設置在所述斑馬線的兩側，
所述處理器4和報警器5都安裝在所述立柱中，
所述激勵導線2和感應導線3都分別與處理器4相連。
其中，感應導線3將感應到的感應電場信息轉化為電壓信號，並將該電壓信號傳遞至所述處理器4，
所述處理器4用於接收感應導線3傳遞出的電壓信號，並在該電壓信號的電壓值大於預定的報警電壓值時控制報警器5工作。
其中，所述處理器4還用於根據接收到的電壓信號實時控制所述激勵導線2形成感應電場的強度，進而使得所述接收到的電壓信號的電壓值穩定在布防電壓範圍內。
其中，所述處理器4包括判斷模塊41和調節模塊42，
所述判斷模塊41中存儲有預定的報警電壓值、布防電壓範圍和工作電壓值，所述工作電壓值落入在所述布防電壓範圍內；
當所述判斷模塊41感應到所述電壓信號的電壓值大於預定的報警電壓值時啟動報警器5進而發出聲光報警信號，
當所述判斷模塊41感應到所述電壓信號的電壓值落入在布防電壓範圍內時，啟動調節模塊42，
所述調節模塊42用於在啟動後控制所述激勵導線形成感應電場的強度，進而使得所述處理器4接收到的電壓信號的電壓值基本等於工作電壓值。
其中，所述工作電壓值是所述生物感應斑馬線提示樁自動記錄並存儲的電壓值信息，其記錄的過程為：
在所述生物感應斑馬線提示樁通電啟動時，所述判斷模塊41接收感應導線3傳遞出的電壓信號，並判斷接收到的所述電壓信號的電壓值是否處在布防電壓範圍內，當所述電壓信號的電壓值處在所述布防電壓範圍內，並且在預定的時間內基本穩定在一個固定的電壓值附近時，記錄該固定的電壓值為工作電壓值。
其中，所述預定的報警電壓值大於所述布防電壓範圍中的最大值。
其中，所述斑馬線提示樁還包括用於為激勵導線2供電的電源和用於過濾感應導線傳遞出的電壓信號的濾波器；
優選地，所述斑馬線提示樁還包括脈衝信號發生器8、升壓變壓器、三級管和引線。
其中，所述報警器5包括喇叭51和指示燈52。
其中，所述信號燈模塊6獲得的信號燈的顯示狀態包括信號燈顯示為紅燈和信號燈顯示為綠燈，
當所述信號燈顯示為綠燈時，所述激勵導線2、感應導線3和處理器4暫不工作。
本發明所具有的有益效果包括：
(1)根據本發明提供的生物感應斑馬線提示樁能夠根據外界環境的變化調整激勵導線發出的感應電場的強度，從而使得感應導線生成的電壓信號穩定在一個較小的範圍內，降低了外界環境對該斑馬線提示樁的不良幹擾；
(2)根據本發明提供的生物感應斑馬線提示樁能夠通過感應到的電壓值的不同而將人體和小動物區分開，從而排除了因小動物引起的誤報，提高了該裝置的可靠性。
(3)根據本發明提供的生物感應斑馬線提示樁能夠以激勵導線和感應導線為載體產生的感應電場，形成360度空間範圍的虛擬屏障，處理器和報警器將人體影響感應電場產生的信息轉化為電信號，從而實現非接觸探測或報警。
(4)根據本發明提供的生物感應斑馬線提示樁與信號燈相連，能夠在信號燈顯示為紅燈時啟動工作，提醒行人注意安全，避讓車輛。
附圖說明
圖1示出根據本發明一種優選實施方式的整體結構示意圖；
圖2示出根據本發明一種優選實施方式的處理器結構模塊圖；
圖3示出根據本發明一種優選實施方式的整體結構處理器結構電路圖。
附圖標號說明：
1-立柱
2-激勵導線
3-感應導線
4-處理器
41-判斷模塊
42-調節模塊
5-報警器
51-喇叭
52-指示燈
6-信號燈模塊
7-斑馬線
8-脈衝信號發生器
具體實施方式
下面通過附圖和實施例對本發明進一步詳細說明。通過這些說明，本發明的特點和優點將變得更為清楚明確。
在這裡專用的詞「示例性」意為「用作例子、實施例或說明性」。這裡作為「示例性」所說明的任何實施例不必解釋為優於或好於其它實施例。儘管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪製附圖。
根據本發明提供的生物感應斑馬線提示樁，如圖1和圖2中所示，該斑馬線提示樁包括立柱1、激勵導線2、感應導線3、處理器4、報警器5和信號燈模塊6，其中，所述立柱1有多個，分別設置在所述斑馬線7的兩側，優選地，每側設置3-10個立柱，相鄰立柱之間間隔0.5-1.5米，可供行人通過，本發明中所述的提示樁即為上述多個立柱構成的能夠防止車輛通過並允許行人通行的簡易柵欄，所述處理器4和報警器5都優選地安裝在立柱1上，進一步優選地，所述立柱內部具有容納上述處理器4和報警器5的空間，使得從外界只能看到立柱，而無法觀測到其內部的構件，提高斑馬線提示樁的美觀性能。
本發明中所述的斑馬線即為人行橫道。
所述信號燈模塊6與所述斑馬線對應的信號燈相連，用於實時獲得信號燈的顯示狀態，並在所述信號燈顯示為紅燈時，控制所述激勵導線2和處理器4工作，當所述信號燈顯示為綠燈時，所述激勵導線2和處理器4可以不工作。
優選地，激勵導線2、感應導線3平行設置，一個激勵導線和一個感應導線為一組導線，在每個立柱內都設置有上述一組導線，優選地，所述激勵導線和感應導線的長度略小於立柱的高度，優選為0.8-1.2m，且每一個激勵導線和感應導線都與所述處理器相連。優選地，所述激勵導線2用於在其周圍形成感應電場，該感應電場的輻射範圍及輻射的形狀與所述激勵導線的形狀有關，優選該感應電場區域，即激勵導線產生的感應電場的作用範圍，主要是以激勵導線為中心並環繞其360度方向向外輻射的電場，該360度方向向外輻射的電場構成了一個虛擬的空間屏障，該空間屏障的延伸區域也是本發明提供的設備的警戒範圍，即進入到該區域的生物體會引起感應到的電壓值發生變化，進而設備會做出相應反應；本發明中的所述虛擬的空間屏障至少會覆蓋整個立柱，並且優選地包括立柱周圍的預定區域。本發明中所述的感應電場是甚低頻信號，即所述感應電場是甚低頻感應電場，其工作頻率為3～30千赫(KHz)，對人體無不良影響。
優選地，在每個立柱內都安裝有激勵導線和感應導線，但所述處理器4和報警器5的數量可以少於立柱的數量，即有些立柱中沒有處理器或者報警器，優選地，在斑馬線兩側的多個立柱這設置有兩個處理器，分別位於斑馬線的兩側，位於斑馬線同一側的所有激勵導線和感應導線都與該側的處理模塊相連，斑馬線一側的報警器數量根據該側立柱的數量和立柱之間間隙大小來確定，至少設置一個。
在一個優選的實施方式中，所述處理器和報警器都優選地放置在所述立柱內。
本發明中所述的感應導線和激勵導線可以是線條狀的線，也可以是其他形狀的導體，如帶狀等。
在一個優選的實施方式中，所述感應導線3設置在所述感應電場中，用於感應(或採集)所述感應電場的信息，尤其是感應電場的強度信息，將感應到的信息轉化為電壓信號，並將該電壓信號傳遞至所述處理器4，本發明中對所述感應導線的形狀及位置不做特別限制，只要其位於感應電場中，能夠感應到感應電場信號即可，本發明中優選地，所述激勵導線2和感應導線3平行設置，並且相對位置不變，以使得感應導線3感應到的感應電場強度不易改變，至少不會因為設備本身的原因而改變；由於自然界中的生物體都能產生甚低頻感應電場(體液流動造成的)，當人體進入到上述激勵導線產生的感應電場內，所述感應導線3感應到的感應電場就會隨之變化，通過對變化後感應電場的研究及測算，能夠甄別出是否有人入侵或企圖入侵到激勵導線產生的感應電場範圍內，從而能夠實現生物感應功能；
所述處理器4用於接收感應導線3傳遞出的電壓信號，並在該電壓信號的電壓值大於預定的報警電壓值時控制報警器工作，即啟動報警程序，
所述報警器5用於在處理器4的控制下發出聲光報警信號，該信號的持續時間為1s～10s，可以由使用者預先設置或調解。
在一個優選的實施方式中，所述處理器4還用於據接收到的電壓信號控制所述激勵導線形成感應電場的強度，進而使得所述接收到的電壓信號的電壓值穩定在預定的布防電壓範圍內，即為該處理器4具有調節激勵導線2周圍感應電場強度的功能，其調節的方式一般為調節產生感應電場的電源/脈衝電壓，施加在激勵導線上的電源/脈衝電壓增大，其產生的感應電場強度也會相應增大，反之則減小。
設置具有上述調節感應電場強度功能的處理器的原因在於，本發明提供的生物感應斑馬線提示樁的使用時間較長，往往需要具有幾年甚至幾十年的工作壽命，並且其工作地點往往是在室外，在工作期間外界的環境必然會發生變化，包括溫度的改變，空氣溼度的改變，光照條件的改變等等，這些都可能會影響所述激勵導線2周圍感應電場的強度，如果該強度受到外界因素幹擾而變動過大，容易引起誤報等不良現象的發生。
具體來說，所述處理器4包括判斷模塊41和調節模塊42，
其中，所述判斷模塊41中存儲有預定的報警電壓值、布防電壓範圍和工作電壓值，所述工作電壓值落入在所述布防電壓範圍內；
當所述判斷模塊41感應到所述電壓信號的電壓值大於預定的報警電壓值時啟動報警器，
當所述判斷模塊41感應到所述電壓信號的電壓值落入在布防電壓範圍內時，啟動調節模塊42，
所述報警器5啟動後能夠發出報警提示音和報警指示光，具體來說，所述報警器能夠發出語音提示，提醒行人注意紅綠燈，還包括光源，能夠發出紅光和綠光，從而使得提示樁上顯示的燈與正對著的紅綠燈一致，更為直觀方便。
所述調節模塊42用於在啟動後實時控制所述激勵導線形成感應電場的強度，進而使得所述處理器4接收到的電壓信號的電壓值基本等於工作電壓值，通過所述調節模塊42排除了外界條件對感應電場強度的幹擾，從而在不同的外界條件下，處理器4接收到的電壓信號的電壓值基本恆定，此時如果接收到的電壓值發生突變，並且變化後的電壓值超出所述布防電壓範圍，其原因基本就是有生物體進入到激勵導線產生的感應電場中，而使得感應導線感應到的感應電場發生突變。
本發明中所述的布防電壓範圍是一個具有一定電壓跨度的數值範圍，本發明中優選地，在不同的外界環境下，在沒有能夠引起報警的生物接近報警設備情況下(沒有能夠引起報警的生物進入到激勵導線產生的感應電場內)，即在該報警裝置正常工作的情況下，所述處理器4能夠接收到的由感應導線3傳遞出的電壓信號的電壓值都落入在所述布防電壓範圍內，本發明中進一步優選地，所述不同的外界環境包括自然界中常見的雨雪天氣、溼熱高溫天氣和寒冷條件等等。即此時接收到的電壓值是激勵導線產生的感應電場和自然界的感應電場共同作用的結果。
在一個優選的實施方式中，所述預定的報警電壓值大於所述布防電壓範圍中的最大值，僅僅能夠改變感應導線3傳遞出的電壓信號的電壓值的外界環境是不能使得所述電壓信號的電壓值上升到預定的報警電壓值，即外界的自然環境無法觸動報警器；具體來說，在85±2℃的條件下工作兩個小時以上時，所述感應導線3傳遞出的電壓信號的電壓值小於預定的報警電壓值，不能觸發報警器；在恆定溼熱(40±2)℃、RH(93±2)％的條件下工作48個小時以上時，所述感應導線3傳遞出的電壓信號的電壓值小於預定的報警電壓值，不能觸發報警器。
在一個優選的實施方式中，所述預定的報警電壓值與所述布防電壓範圍中的最大值之間存在預定的差值，該差值用於區分電壓的改變是自然環境的因素還是生物體進入到了感應電場範圍內，當有生物體進入到激勵導線產生的感應電場中，感應導線感應到的感應電場發生突變，進而所述處理器4接收到的電壓信號的電壓值發生突變，如果是小於1kg的小動物進入到感應電場中時，由於其體積質量較小，其對激勵導線產生的感應電場的改變量較小，從而所述處理器4接收到的電壓信號的電壓值的變動也較小，此時處理器4接收到的電壓信號的電壓值可能超出布防電壓範圍，但一定小於預定的報警電壓值，不會觸發報警。
在一個優選的實施方式中，所述預定的報警電壓值與激勵導線2上產生感應電場的供電部的電壓有關，如果該供電部的電壓有所調節，所述預定的報警電壓值也會相應調整；所述布防電壓範圍為0～3V，優選的為0.1～1.5V，更優選為0.2～1V。
在進一步優選的實施方式中，所述預定的報警電壓值是激勵導線2上產生感應電場的供電部的電壓值的50％～80％；所述預定的報警電壓值的取值範圍是2.5～24V，優選的為3.5～10V；所述激勵導線2上產生感應電場的供電部的電壓一般為安全電壓，優選的取值為5～30V，當所述激勵導線2上產生感應電場的供電部的電壓為12V時，所述預定的報警電壓值為6～9V，優選為6V。
一個優選的實施方式中，本發明中所述的預定的報警電壓值和布防電壓範圍，都能夠在處理器的控制下自行按照預設程序進行調節，也可以通過外接的輔助裝置進行人為設定/更改。
在一個優選的實施方式中，工作電壓值是所述生物感應斑馬線提示樁自動記錄並存儲的電壓值信息，其記錄的過程為：在所述生物感應斑馬線提示樁通電啟動時，所述判斷模塊41接收感應導線3傳遞出的電壓信號，並判斷接收到的所述電壓信號的電壓值是否處在布防電壓範圍內，當所述電壓信號的電壓值處在所述布防電壓範圍內，並且在預定的時間內基本穩定在一個固定的電壓值附近時，記錄該固定的電壓值為工作電壓值，上述過程也稱之為布防的過程，該布防的過程在每次通電啟動時都會啟動，其啟動時間在10秒以內，即所述生物感應斑馬線提示樁能夠在啟動10秒內進入正常警戒狀態。在通電啟動時接收到的電壓值如果處在所述的布防電壓範圍內，則正常工作，如果不在該範圍內，會發出報警信號，直至接收到的電壓信號在所述布防電壓範圍內，此時可能是設備存在故障或者有生物體處在感應電場區域內。
本發明中所述的感應電場區域，即激勵導線產生的感應電場的作用範圍，優選地是以激勵導線為中心並環繞其360度方向向外輻射的電場，該360度方向向外輻射的電場構成了一個虛擬的空間屏障，該空間屏障的延伸區域也是本發明提供的設備的警戒範圍，即進入到該區域的生物體會引起感應到的電壓值發生變化，進而做出相應反應。
在一個優選的實施方式中，所述處理器4包括有計時模塊，其用於在接收到的電壓信號的電壓值大於或等於預定的報警電壓值時計時，並記錄該電壓值持續的時間，此時報警器尚未啟動工作，如果該大於預定的報警電壓值的電壓持續時間大於0～5秒，優選的為1～2秒時，本發明中最優選為1s，再啟動報警器，進而發出報警信號。
在一個優選的實施方式中，所述斑馬線提示樁還包括電源、濾波器、電壓放大器和脈衝信號發生器8，所述電源優選為直流電源，可以是蓄電池，所述濾波器用於過濾感應導線傳遞出的電壓信號，即過濾除空間中的雜波，以避免幹擾。進一步地，在所述斑馬線提示樁中還任選地設置有高壓發生器、功率放大電路、變壓器、反相器中的一種或多種，其中，所述高壓發生器包括有振蕩器和三級管。
如圖3中所示，本發明提供的生物感應斑馬線提示樁中的優選的電路結構，其中該斑馬線提示樁包括激勵導線2、感應導線3、處理器4、報警器5、脈衝信號發生器8和電壓放大器，其中，電壓放大器包括三極體、升壓變壓器、引線等，其中，優選地，上述各個部件之間都通過引線相連。
在一個優選的實施方式中，所述處理器中的調節模塊和判斷模塊都是單片機，且是自動控制工作的，可以是一塊集成的單片機也可以是多塊單片機的組合，優選地都設置成嵌入式單片機。
在一個優選的實施方式中，所述處理器4上還任選地設置有外接設備的接入埠，所述外接設備可以是外接的輸入設備，用於向其中輸入初始數據。
在一個優選的實施方式中，所述報警器5包括喇叭51和指示燈52。所述喇叭可以發出滴滴的報警聲音，也能發出預存的語言信息，以滿足各種應用場合的「語音報警」需求，如發出「請注意紅燈」、「切勿闖紅燈」、「注意往來車輛」等等語音信息。
在一個優選的實施方式中，所述信號燈模塊獲得的信號燈的顯示狀態包括信號燈顯示為紅燈和信號燈顯示為綠燈，當所述信號燈顯示為綠燈時，所述激勵導線2、感應導線3和處理器4暫不工作，此時報警器可以工作，也可以不工作，如其工作，所述報警器可以發出「請通過」、「請在某某時間內通過」的提示信息；所述信號燈模塊獲得的信號燈的顯示狀態還包括信號燈顯示為黃燈，當所述信號燈為黃燈時，可以控制所述報警器發出「請稍等」等類似的提示語音信息。
根據本發明提供的一種採用生物感應斑馬線提示樁的生物感應調節方法、生物感應控制方法、生物感應報警方法，或者一種生物感應斑馬線提示樁的使用方法，該方法中，首先給所述生物感應斑馬線提示樁供電，激勵導線在其周圍形成感應電場，感應導線將感應到的感應電場信號轉化為電壓信號傳遞給處理器中的判斷模塊；此過程為斑馬線提示樁的啟動；
所述判斷模塊接收感應導線傳遞出的電壓信號，並判斷接收到的所述電壓信號的電壓值是否處在布防電壓範圍內，當所述電壓信號的電壓值處在所述布防電壓範圍內，並且在預定的時間內基本穩定在一個固定的電壓值附近時，記錄該固定的電壓值為工作電壓值；此過程為斑馬線提示樁的布防，一般該過程所用時間少於10秒，
所述處理器繼續實時接收感應導線傳遞出的電壓信號，並判斷該電壓信號是否處在布防電壓範圍內，如果該信號在布防電壓範圍內，則通過控制激勵導線調節接收到的電壓信號，使其電壓值基本等於工作電壓值；如果該信號值大於預定的報警電壓值時，判斷有人入侵，控制報警器工作，並發出聲光報警信號；如果該信號值不大於所述預定的報警電壓值，並且不在所述的布防電壓範圍內，判斷為小動物誤觸，不做處理。
本發明中給出的所述提示樁還可以應用在野外，即不予紅綠燈相連，可以根據需要插設在任意位置，當有人從其附近經過時即可報警。
以上結合了優選的實施方式對本發明進行了說明，不過這些實施方式僅是範例性的，僅起到說明性的作用。在此基礎上，可以對本發明進行多種替換和改進，這些均落入本發明的保護範圍內。