探測、分析和辨識移動體進出通道的狀態的電子監測系統的製作方法
2023-12-11 01:44:12
專利名稱：探測、分析和辨識移動體進出通道的狀態的電子監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子監測裝置，尤其涉及一種用於探測、分析和辨識移動體進出通道的狀態的電子監測系統。
背景技術：
目前市場上已經存在人體移動感應裝置，功能是探測有沒有人在活動。上述裝置會衍生ー個問題，移動感應器安裝的地方，並不能確定該地方仍有人存在，只能分辨到有沒有動靜，沒有動靜吋，人可能仍在該地方，有動靜吋，人可能是已離開了。現存的產品中，還有以無線射頻(RFID)來作定位追蹤，或以辨認人體步伐來作追蹤等。前者需佩戴標籤和在不同地點安裝接收探測器，後者則需要在家居的地板上安裝大量感應器來收集不同人士的步伐資料來分析和辨識人所處的位置。目前市場上也已經存在人流監測感應裝置，但其只能簡單探測有沒有人進出通道，並不能辨識人流的種類，在感應器被遮蔽情況下不能作正常的操作。另外，市場上還已經存在多種檢測車輛流量的方法，例如地埋感應線圈法、超聲波探測器法、視頻車輛檢測器等。這些方法共同的缺點是不能記錄車輛速度，準確辨識車輛類型，運作上也耗費電源。各自還有其他缺點，地埋感應線圈法和超聲波探測器法的設備成本過高、設立和維護困難；視頻車輛檢測器的測量誤差大，尤其天雨，天黑時更明顯。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺點，提供ー種能夠準確地探測、分析和辨識移動體進出通道的狀態的電子監測系統，其能夠根據接收的信息，經過分析和運算，判斷進出的移動體的總數、移動體進出的方向以及辨識移動體的特徵。本發明的另一目的在於提供一種能夠準確統計進出的人流總數、並且能夠根據人體的身形和步伐特徵來探測、分析和辨識進出特定範圍的特定人士的狀態的電子監測系統。本發明的再一目的在於提供一種能夠準確統計進出的車流總數、並且能夠根據車體的外形特徵來探測、分析和辨識進出特定範圍的特定車輛的狀態的電子監測系統。根據本發明，提供ー種電子監測系統，用於探測、分析和辨識移動體進出通道的狀態，其包括微型處理器，其中設有中央處理和輸出控制器、移動分析器、體寬分析器、輸出接ロ、輸出開關、對外通訊接ロ及外置電腦控制系統；及電子探測感應器，其中包括左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置，分別安裝於通道兩側的接近底部的位置，左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置中分別配置有前置、中間及後置的發射單元或接收單元，前置、中間及後置的各發射單元分別發射不同頻率、不同脈衝的紅外線光束，與前置、中間及後置的各對應的接收單元形成彼此的對射和接收，井能分別過濾不同頻率的紅外線光束，用以探測移動體進出通道的狀態；其中，微型處理器接收左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置的信息，經過分析和運算，根據移動體進入電子探測感應器的先後次序判斷其進出的方向，記錄進出的移動體的總數以便分析特定空間內的移動體數，並且將收集的資料與數據作進一歩的內部分析，作為辨識之用。在上述的電子監測系統中，左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置由前至後劃分為前置區、中間區及後置區，左側底部紅外線發射與接收裝置在前置區中設有第一前置發射單元，在中間區中設有第一中間接收単元和第二中間發射單元，在後置區中設有第一後置接收單元，左側底部紅外線發射與接收裝置的各發射單元及各接收單元安裝在同一水平位置上，右側底部紅外線發射與接收裝置在前置區中設有第一前置接收單元，在中間區中設有第一中間發射単元和第二中間接收単元，在後置區中設有第一後置發射單元，右側底部紅外線發射與接收裝置中的各發射單元及各接收單元安裝在左側底部紅外線發射與接收裝置中各發射單元及各接收單元的同一水平位置上，左側底部紅外線發射與接收裝置同右側底部紅外線發射與接收裝置的各發射單元及各接收單元形成平行排列。在上述的電子監測系統中，第一前置發射單元發射第I頻率第I脈衝的直線光束射向第一前置接收單元，第一中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的直線光束射向第一中間接收単元，第一後置發射單元發射第2頻率第I脈衝的直線光束射向第一後置接收單元，第二中間發射單元發射第2頻率第2脈衝的直線光束射向第二中間接收単元，第一前置發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至第一中間接收単元，第一中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至第一前置接收單元和第二中間接收単元，第一後置發射單元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至第二中間接收単元，第二中間發射単元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至第一中間接收単元和第一後置接收單元。在上述的電子監測系統中，左側底部紅外線發射與接收裝置中的第一前置發射單元由位於中間和左邊的兩個多角度散射式第一子前置發射單元組成，中間的第一子前置發射單元以直線脈衝射向第一前置接收單元，左邊的第一子前置發射單元安裝時向第一中間接收單元稍微傾斜布置，以使第一子前置發射單元的反彈光束由移動體方向反彈至第一中間接收単元，右側底部紅外線發射與接收裝置中的第一後置發射單元由位於中間和左邊的兩個多角度散射式第一子後置發射單元組成，中間的第一子後置發射單元以直線脈衝射向第一後置接收單元，左邊的第一子後置發射單元安裝時向第二中間接收単元稍微傾斜布置，以便使左邊的第一子後置發射單元的反彈光束由移動體方向反彈至第二中間接收單元，第一中間發射単元和第二中間發射単元各由位於中間和左、右邊的三個多角度散射式第一和第二子中間發射單元組成，兩個中間的第一和第二子中間發射単元各以直線脈衝分別射向對面的第一和第二中間接收單元，兩個左邊的第一和第二子中間發射單元和右邊的兩個第一和第二子中間發射單元安裝時各自向左右方向稍微傾斜布置，以多角度散射紅外線光束。在上述的電子監測系統中，左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置安裝的位置距離地面的高度為20-30釐米。在上述的電子監測系統中，電子探測感應器還包括左側中部紅外線發射與接收裝置及右側中部紅外線發射與接收裝置，分別安裝於通道兩側的接近中部的位置，左側中部紅外線發射與接收裝置和右側中部紅外線發射與接收裝置中分別配置有前置、中間及後置的發射單元或接收單元，前置、中間及後置的各發射單元分別發射不同頻率、不同脈衝的紅外線光束，與前置、中間及後置的相對應的各接收單元形成彼此的對射和接收，井能分別過濾不同頻率的紅外線光束，用以探測移動體腰部進出通道的情況；其中，微型處理器接收左側中部紅外線發射與接收裝置和右側中部紅外線發射與接收裝置的信息，經過分析和運算，作為進ー步辨識之用。在上述的電子監測系統中，左側中部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置由前至後劃分為前置區、中間區及後置區，左側中部紅外線發射與接收裝置在前置區中設有第二前置發射單元，在中間區中設有第三中間接收単元和第四中間發射單元，在後置區中設有第二後置接收單元，左側底部紅外線發射與接收裝置中的各發射單元及各接收單元安裝在同一水平位置上，右側中部紅外線發射與接收裝置在前置區中設有第ニ前置接收單元，在中間區中設有第三中間發射単元和第四中間接收単元，在後置區中設有第二後置發射單元，右側底部紅外線發射與接收裝置中的各發射單元及各接收單元安裝在左側中部紅外線發射與接收裝置中各發射單元及各接收單元的同一水平位置上，左側底部紅外線發射與接收裝置同右側底部紅外線發射與接收裝置的各發射單元及各接收單元形成平行排列。在上述的電子監測系統中，第二前置發射單元發射第I頻率第I脈衝的直線光束射向前置接收單元，第三中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的直線光束射向第三中間接收單元，第二後置發射單元發射第2頻率第I脈衝的直線光束射向後置接收單元，第四中間發射單元發射第2頻率第2脈衝的直線光束射向第四中間接收単元，第二前置發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至第三中間接收単元，第三中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至前置接收單元和第四中間接收単元，第二後置發射單元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至第四中間接收単元，第四中間發射單元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至第三中間接收単元和第二後置接收單元。在上述的電子監測系統中，左側中部紅外線發射與接收裝置和右側中部紅外線發射與接收裝置安裝的位置距離地面的高度為60釐米以上。
在上述的電子監測系統中，電子探測感應器還包括頂部的聲納探測裝置，安裝於通道的頂部位置，其中配置有頂部發射単元及第一和第二頂部接收單元，用以探測進出通道的移動體的高度；其中，微型處理器還設有體高分析器，接收聲納探測裝置的信息，經過分析和運算，作為進ー步辨識之用。在上述的電子監測系統中，移動分析器具有用以分辨不同的發射來源的接收單元脈衝分析處理器，電子監測系統在左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置中的各接收單元與移動分析器中的接收單元脈衝分析處理器之間還設置有用以判斷來自不同發射單元的頻率的低通濾波處理器和高通濾波處理器，連接至該接收単元脈衝分析處理器。在上述的電子監測系統中，體寬分析器具有用以分辨不同的發射來源的接收單元脈衝分析處理器，電子監測系統在左側中部紅外線發射與接收裝置和右側中部紅外線發射與接收裝置中的各接收單元與體寬分析器中的該接收単元脈衝分析處理器之間還設置有用以判斷來自不同發射單元的頻率的低通濾波處理器和高通濾波處理器，連接至該接收單元脈衝分析處理器。
在上述的電子監測系統中，移動體是移動人體，移動分析器還具有步伐分析器，用以分析移動人體的步伐、步速的間距、步寬及小腿的寬度。在上述的電子監測系統中，移動體是移動人體，體寬分析器還具有人寬分析器，用以分析移動人體的腰圍的寬度及步速。在上述的電子監測系統中，移動體是移動人體，體高分析器用以分析移動人體的身高。在上述的電子監測系統中，移動體是移動車體，移動分析器還具有車輪分析器，用以分析移動車體的車輪間距、車身長度及車身寬度。在上述的電子監測系統中，移動體是移動車體，體寬分析器還具有車寬分析器，用以分析移動車體的車身長度、車身寬度、車速及車輛型號。根據本發明的電子監測系統，能達成以下的效果用於監測移動人體時，能夠準確計算人流，辨析成人、小孩進出的總人數及特定空間內不變的總人數；記錄與監測進出特定範圍內各人的步伐、小腿闊度、腰的寬度等生物特徵；以及收集進出人士的生物特徵然後作出辨識，達至無障礙、無隱匿、無須攜帯任何標籤的情況下完成監測的效果。用於監測移動車體時，能夠準確計算車流總數、並且能夠根據車體的外形特徵來探測、分析和辨識進出特定範圍的車輛型號。
下面參照附圖來示例性說明本發明的用於探測、分析和辨識人體或車體進出通道的狀態的電子監測系統的實施例，其中圖1是本發明的用於探測、分析和辨識人體或車體進出通道的狀態的電子監測系統的基本構造框圖；圖2是本發明電子監測系統中設置的底部紅外線發射與接收裝置的構成及平面布置示意圖，示出各發射與接收單元以不同的頻率與脈衝發射與接收光束的情況；圖3是與圖2相同的底部紅外線發射與接收裝置的構成及立體布置示意圖；圖4是圖2所示的底部紅外線發射與接收裝置中各發射與接收單元的組成情況的示意圖；圖5是圖2所示的底部紅外線發射與接收裝置在無移動體經過通道時各發射與接收單元發射與接收光束的狀態；圖6是圖2所示的底部紅外線發射與接收裝置在人體小腿進入通道時各發射與接收單元發射與接收光束的情況；圖7是圖2所示的底部紅外線發射與接收裝置在人體小腿從通道出去時各發射與接收單元發射與接收光束的情況；圖8是圖2所示的底部紅外線發射與接收裝置在被外來物體意外遮蔽時各發射與接收單元發射與接收光束的情況，示出本發明的抗遮蔽功能；圖9是本發明電子監測系統中設置的低通與高通濾波器及脈衝分析處理器的構成框圖；圖10是本發明電子監測系統中同時設置的底部和中部的紅外線發射與接收裝置的構成及立體布置示意圖，示出各發射與接收單元發射與接收光束的情況；
圖11是圖10中所示的中部紅外線發射與接收裝置在人體腰部進入通道時各發射與接收單元發射與接收光束的情況；圖12是圖10中所示的中部紅外線發射與接收裝置在人體腰部從通道出去時各發射與接收單元發射與接收光束的情況；圖13是圖10中所示的中部紅外線發射與接收裝置在車體中部進入通道時各發射與接收單元發射與接收光束的情況；圖14是圖10中所示的中部紅外線發射與接收裝置在車體中部從通道出去時各發射與接收單元發射與接收光束的情況；圖15是本發明電子監測系統中同時設置的底部和中部的紅外線發射與接收裝置以及頂部的聲納裝置的構成及立體布置示意圖，示出各發射與接收單元發射與接收光束的情況。
具體實施例方式本發明的電子監測系統適用於探測、分析和辨識人體或車體進出通道的狀態。在本發明中，術語「通道」應當理解為還可包括通道兩端的出入口、門框等。本領域技術人員能夠理解，本發明的電子監測系統可以安裝在通道中，也可以安裝在通道兩端盡頭的出入ロ處或門框上等，它們的具體結構相似，能達到同樣的效果。下面參照
本發明應用於探測、分析和辨識人體或車體進出通道的電子監測系統的各種實施例，但是，本發明並不受其限制。圖1示出本發明的用於探測、分析和辨識人體或車體進出通道的狀態的電子監測系統的基本構造。本發明的電子監測系統包括微型處理器(MCU) 1，其中設有中央處理(資料庫、用戶識別)和輸出控制器2、移動分析器3、體寬分析器4、體高分析器5、輸出接ロ(Output Port)6、輸出開關(Output Relay) 7、對外通訊接ロ(Serial Port)8及外置電腦控制系統9等元件。如圖1中所示，移動分析器3具有用以分辨不同的發射來源的接收單元脈衝分析處理器，體寬分析器4也具有用以分辨不同的發射來源的接收單元脈衝分析處理器。當電子監測系統用於監測移動人體吋，移動分析器3還具有步伐分析器，用以分析移動人體的步伐、步速的間距、步寬及小腿的寬度；體寬分析器4還具有人寬分析器，用以分析移動人體的腰圍的寬度及步速；體高分析器5用以分析移動人體的身高。當電子監測系統用於監測移動車體時，移動分析器3還具有車輪分析器，用以分析移動車體的車輪間距、車身長度及車身寬度；體寬分析器4還具有車寬分析器，用以分析移動車體的車身長度、車身寬度、車速及車輛型號。本發明電子監測系統需要使用不同的電子探測感應器來進行信息的獲得，包括紅外線發射與接收裝置10，其中設有左側底部紅外線發射與接收裝置11、右側底部紅外線發射與接收裝置12、左側中部紅外線發射與接收裝置13及右側中部紅外線發射與接收裝置14，它們分別配置有前置、中間及後置的發射單元或接收單元(後述)。左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12分別安裝於通道兩側的接近底部的位置，前置、中間及後置的各發射單元分別發射不同頻率、不同脈衝的紅外線光束，與前置、中間及後置的相對應的各接收單元形成彼此的對射和接收，井能分別過濾不同頻率的紅外線光束，用以探測移動體底部，例如人體小腿或車體車輪進出通道的情況。同樣地，左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14分別安裝於通道兩側的接近中部的位置，用以探測移動體中部，例如人體腰部或車體中部進出通道的情況。本發明電子監測系統需要時還包括頂部的聲納探測裝置15，安裝於通道的頂部位置，其中配置有頂部發射單元Tx5及第一和第二頂部接收單元Rx5a、Rx5b,用以探測進出通道的人體的高度的情況。微型處理器(MCU) I接收到紅外線發射與接收裝置10及聲納探測裝置15的信息後，經過分析和運算，可以根據人體或車體進入系統的電子探測感應器的先後次序以判斷其進出的方向，記錄進出的人體或車體的總數以便分析特定空間內的人數或車數，還可以將收集的資料與數據作進一歩的內部分析，內容包括人體的步速、步伐的間距，小腿的寬度，另加上腰圍等生物特徵來作為辨識之用。監測車體時，可進ー步辨識車輪間距、車身長度及車身寬度、車速及車輛型號。圖2和3示出本發明電子監測系統中設置的左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12的構成及各發射與接收單元的布置示意圖。左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12分別安裝於通道兩側的接近底部的位置，距離地面的高度Hl為20-30釐米。左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12由前至後劃分為前置區1、中間區II及後置區III。左側底部紅外線發射與接收裝置11在前置區I中設有第一前置發射單元TxlB，在中間區II中設有第一中間接收単元和第二中間發射単元Tx2，在後置區III中設有第一後置接收單元Rx2B，各發射單元及接收單元安裝在同一水平位置上。右側底部紅外線發射與接收裝置12在前置區I中設有第一前置接收單元RxlB，在中間區II中設有第一中間發射單元Txl和第二中間接收単元Rx2，在後置區III中設有第一後置發射單元Tx2B，各發射單元及接收単元安裝在左側底部紅外線發射與接收裝置11中各發射單元及接收單元的同一水平位置上。兩側的各發射單元及接收單元形成平行排列。第一前置發射單元TxlB與第一前置接收單元RxlB分別安裝在左右兩邊以對射的方式形成ー組垂直於人體移動方向的感應裝置；第一後置發射單元Tx2B與第一後置接收單元Rx2B，以相同方式分別安裝在右左兩側，跟第一前置發射單元TxlB與第一前置接收單元RxlB的安裝方向相反。前置跟後置的第一發射單元與第一接收單元的設置用以探測進入與出去方向，同時在有人體或車體經過時由省電模式轉變至運作模式。第一中間發射單元Txl與第一中間接收單元Rxl分別在右左兩側以對射的方式安裝；第二中間發射單元Tx2與第二中間接收單元Rx2分別在左右兩側以對射的方式安裝，跟第一中間發射単元Txl與第一中間接收単元Rxl的安裝方向相反。第一前置發射單元TxlB與第一中間發射単元Txl發射頻率相同但不同的脈衝，第一後置發射單元Tx2B與第二中間發射単元Tx2發射頻率相同但不同的脈衝，第一前置發射單兀TxlB與第一中間發射單兀Txl發射的頻率跟第一後置發射單兀Tx2B與第二中間發射単元Tx2發射的頻率不相同。具體地說，第一前置發射單元TxlB發射第I頻率第I脈衝的直線光束20射向第一前置接收單元RxlB，第一中間發射単元Txl發射第I頻率第2脈衝的直線光束21射向第一中間接收単元Rxl，第一後置發射單元Tx2B發射第2頻率第I脈衝的直線光束24射向第一後置接收單元Rx2B，第二中間發射単元Tx2發射第2頻率第2脈衝的直線光束17射向第二中間接收単元Rx2。如圖2和3中所示，標記16表示由第一前置發射単元TxlB發射的散射至第一中間接收単元Rxl的第I頻率第2脈衝的反彈光束，標記22和23分別表示由第一中間發射単元Txl發射的散射至第一前置接收單元RxlB和第二中間接收單元Rx2的第I頻率第2脈衝的反彈光束，標記25表示由第一後置發射單元Tx2B發射的散射至第二中間接收單元Rx2的第2頻率第2脈衝的反彈光束，18和19分別表示由第ニ中間發射単元Tx2發射的散射至第一中間接收単元Rxl和第一後置接收單元Rx2B的第2頻率第2脈衝的反彈光束。兩側的各發射單元及接收單元形成平行排列，接收與發射能在同一時間進行而不會受彼此的頻率所幹擾，同時因不同的脈衝而能容易分辨發射來源。圖4示出左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12中各發射與接收單元的組成情況。第一前置發射單元TxlB由位於中間和左邊的兩個多角度散射式第一子前置發射單兀TxlBM和TxlBL組成，中間的第一子中間發射單兀TxlBM以直線脈衝射向第一前置接收單元RxlB，左邊的第一子中間發射單元TxlBL安裝時向第一中間接收単元Rxl稍微傾斜布置，以便使左邊的第一子中間發射単元TxlB的信號更容易由人體或車體方向反彈至第一中間接收単元Rxl，成為反彈光束16。同樣地，第一後置發射單元Tx2B由位於中間和左邊的兩個多角度散射式第一子後置發射單元Tx2BM和Tx2BL組成，中間的第一子後置發射單元Tx2BM以直線脈衝射向第一後置接收單元Rx2B，左邊的第一子後置發射單元Tx2BL安裝時向第二中間接收単元Rx2稍微傾斜布置，以便使第一子後置發射單元Tx2B的信號更容易由人體或車體方向反彈至第二中間接收單元Rx2，成為反彈光束25。第一和第二中間發射単元Txl和Tx2各由位於中間和左、右邊的三個多角度散射式第一和第二子中間發射單元TxlM、TxlL, TxlR和Tx2M、Tx2L、Tx2R組成，中間的第一和第二子中間發射單元TxlM和Tx2M以直線脈衝分別射向對面的第一和第二中間接收單元Rxl和Rx2。左邊的第一和第二子中間發射單元TxlL、Tx2L和右邊的第一和第二子中間發射單元TxlR、Tx2R安裝時各自向左右方向稍微傾斜布置，以多角度散射紅外線光束。圖5示出左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12在無移動體經過通道時各發射與接收單元發射與接收光束的狀態。第一前置接收單元RxlB接收到來自另ー側的第一前置發射單元TxlB發出的紅外線訊號、即直線光束20，同時第一後置接收單元Rx2B也能接收到對面ー側的第一後側發射単元Tx2B發出的紅外線信號、即直線光束24，此時電子監測系統處於省電模式。圖6示出左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12在人體小腿進入通道時各發射與接收單元發射與接收光束的情況。第一前置接收單元RxlB接收不到來自另ー側的第一前置發射單元TxlB發出的直線光束20，同時第一後置接收單元Rx2B仍然接收到對面ー側的第一後置發射單元Tx2B發出的直線光束24，此時視為有人體進入，電子監測系統由省電模式啟動進入運行模式。圖7示出左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12在在人體小腿從通道出去時各發射與接收單元發射與接收光束的情況。第一後置接收單元Rx2B接收不到來自另ー側的第一後置發射單元 Tx2B發出的直線光束24，同時第一前置接收單元RxlB仍能接收到對面ー側的前置發射單元TxlB發出的直線光束20，此時便視為有人體出去，電子監測系統由省電模式啟動進入運行模式。圖8示出左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12在被外來物體意外遮蔽時各發射與接收單元發射與接收光束的情況，說明本發明電子監測系統的抗遮蔽功能。右側底部紅外線發射與接收裝置12的第一前置接收單元RxlB、第一中間發射単元Txl、第二中間接收単元Rx2及第一後置發射單元Tx2B被同一時間遮蔽；這時左側底部紅外線發射與接收裝置11的第一前置發射單元TxlB、第一中間接收単元Rxl、第二中間發射単元Tx2及第一後置接收單元Rx2B仍能正常運作並探測有人體經過裝置移動(TxlB的反彈光束16，Tx2的反彈光束18、19)，此時分辨進入或出去的行走方向將不會受影響。圖9示出本發明電子監測系統中設置的低通與高通濾波器及脈衝分析處理器的構成示意圖。如圖9中所示，各接收單元Rxl、RxlB、Rx2、Rx2B以及各接收單元Rx3、Rx3B、Rx4、Rx4B(見圖10-13，後述)與相應的接收單元脈衝分析處理器(見圖1)之間還設置有用以判斷來自不同發射單元的頻率的低通濾波處理器和高通濾波處理器，分別連接至移動分析器3的接收單元脈衝分析處理器和體寬分析器4的接收單元脈衝分析處理器。各接收單元Rxl、RxlB、Rx2、Rx2B以及各接收單元Rx3、Rx3B、Rx4、Rx4B能接收來自兩種不同頻率的發射單元所射出的紅外線光束，能更準確地獲得移動體經過不同的接收單元的時間差距。在硬體設計上，加入了低通濾波處理器(Low Pass Filter)與高通濾波處理器(HighPass Filter)以判斷來自不同發射單元的頻率，微型處理器內部的接收單元脈衝分析處理器分辨不同的發射來源。請同時參照圖3和4，在有人體經過的狀態下，第一中間接收單元Rxl接收不到來自第一中間發射単元Txl的紅外線直線光束21，但能接收到來自第一前置發射單元TxlB的相同頻率不同脈衝的紅外線反彈光束16，同時過濾來自第二中間發射単元Tx2的不同頻率的紅外線反彈光束18。第一中間接收單元Rxl能接收來自第二中間發射單元Tx2的不同頻率的反彈光束18和第一前置發射單元TxlB的紅外線反彈光束16並分析脈衝以確定來源。第二中間接收単元Rx2的情況相同，在有移動體經過的狀態下，第二中間接收単元Rx2接收不到來自第二中間發射単元Tx2的紅外線直線光束17，但能接收到來自第一後置發射單元Tx2B的相同頻率不同脈衝的紅外線反彈光束25，同時過濾來自第一中間發射単元Txl的不同頻率的紅外線反彈光束23。第二中間接收單元Rx2能接收來自第一中間發射單元Txl的不同頻率的反彈光束23和第一後置發射單元Tx2B的紅外線反彈光束25並分析脈衝以確定來源。請同時參照圖8，第一前置發射單元TxlB、第一前置接收單元RxlB、第一後置發射単元Tx2B及第一後置接收單元Rx2B (虛線部份)具有抗遮蔽的功能。在沒有設置第一前置發射單元TxlB和第一後置發射單元Tx2B的情況下，當右側的第一中間發射単元Txl和第二中間接收単元Rx2被任何物體長期遮蔽時，左側的第二中間發射単元Tx2和第一中間接收單元Rxl仍能正常運作，缺點是不能準確分辨進入或出去的行走方向。但是由於設置了額外的第一前置發射單元TxlB，當右側的第一中間發射單元Txl被任何物體遮蔽，這時第一前置發射單元TxlB會發射與第一中間發射単元Txl相同頻率的紅外線光束16，當有任何的人體經過第一前置發射單元TxlB向前行時，移動的移動體反彈紅外線光束16，使第一中間接收単元Rxl能接收到來自第一前置發射單元TxlB的信號，並能確定移動體的移動方向是進入的方向。當移動體由第一中間接收單元Rxl逐步靠近第二中間發射單元Tx2前進吋，由於第二中間發射単元Tx2的光束18被移動體所反彈，使第一中間接收単元Rxl能接收到來自第二中間發射単元Tx2的頻率並準確判斷前進的方向。同樣的情況適用於左側的第二中間發射單元Tx2。在第二中間發射單元Tx2被任何物體遮蔽的情況下，第一後置發射單元Tx2B的存在便會發射與第二中間發射単元Tx2相同頻率的紅外線光束25，當有移動體由後置發射單元Tx2B朝第二中間接收単元Rx2的方向移動時，第二中間接收単元Rx2能接收到來自後置發射單元Tx2B的信號，並能確定移動體出去的移動方向。當移動體越過第二中間接收単元Rx2朝向第一中間發射単元Txl移動時，第二中間接收單元Rx2能接收到來自第一中間發射單元Txl反彈回來的頻率並準確判斷出去的方向。因此，第一前置發射單元TxlB和第一後置發射單元Tx2B的增加設置，能在任何一個第一中間發射単元Txl或第二中間發射単元Tx2被遮蔽時，仍舊準確地分辨前進的方向，同時也能作出被遮蔽的警告。圖10示出本發明電子監測系統中還可以同時設置有左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14的構成及立體布置示意圖。左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14分別安裝於通道兩側的大致中部的位置，距離地面的高度H2為60釐米以上，可根據移動體高度的要求而調整。左側中部紅外線發射與接收裝置13由前至後設有第二前置發射單元Tx3B、第三中間接收単元Rx3、第四中間發射単元Tx4及第ニ後置接收單元Rx4B，各發射單元及接收單元安裝在同一水平位置上。右側中部紅外線發射與接收裝置14由前至後設有第二前置接收單元Rx3B、第三中間發射單元Tx3、第四中間接收単元Rx4及第ニ後置發射單元Tx4B，各發射單元及接收單元安裝在左側中部紅外線發射與接收裝置13中各發射單元及接收單元的同一水平位置上。兩側的各發射單元及接收單元形成平行排 列。左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14的構成及其功能與前述的左側底部紅外線發射與接收裝置11和右側底部紅外線發射與接收裝置12相同，此處不再詳細描述。通過左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14便能收集到移動體的寬度、行走的速度及進入或出去的方向。圖11示出左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14在人體腰部進入通道時各發射與接收單元發射與接收光束的情況。第二前置接收單元Rx3B接收不到來自另ー側的第二發射前置単元Tx3B發出的直線光束31，同時第二後置接收單元Rx4B仍然接收到對面ー側的第二後置發射單元Tx4B發出的直線光束32，此時視為有人體進入。電子監測系統由省電模式啟動至運作模式。圖12示出左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14在人體腰部從通道出去時各發射與接收單元發射與接收光束的情況。第二後置接收單元Rx4B接收不到來自另ー側的第二後置發射單元Tx4B發出的直線光束32，同時第二前置接收單元Rx3B仍能接收到對面ー側的第二前置發射單元Tx3B發出的直線光束31，此時便視為有人體出去。電子監測系統由省電模式啟動至運作模式。當本發明電子監測系統用於監測車體進出通道時，情況與前面說明的用於監測人體進出通道時的情況相同，下面在圖13和14中僅以示例的方式分別說明左側中部紅外線發射與接收裝置13和右側中部紅外線發射與接收裝置14在車體中部進入通道或從通道出去時各發射與接收單元發射與接收光束的情況。
如圖11中所示，第二前置接收單元Rx3B接收不到來自另ー側的第二發射前置單元Tx3B發出的直線光束31，同時第二後置接收單元Rx4B仍然接收到對面ー側的第二後置發射單元Tx4B發出的直線光束32，此時視為有車體進入。電子監測系統由省電模式啟動至運作模式。如圖12中所示，第二後置接收單元Rx4B接收不到來自另ー側的第二後置發射單元Tx4B發出的直線光束32，同時第二前置接收單元Rx3B仍能接收到對面ー側的第二前置發射單元Tx3B發出的直線光束31，此時便視為有車體出去。電子監測系統由省電模式啟動至運作模式。圖15示出本發明電子監測系統中還可以同時設置有頂部的聲納裝置15的構成。聲納探測裝置15安裝於通道的頂部位置，其中配置有頂部發射単元Tx5及第一和第二頂部接收單元Rx5a和Rx5b，用以探測進出通道的人體高度的情況。這樣能收集到更多準確的人體生物特徵以便按人體比例作為分析和辨識之用。前面已經參照附圖描述了本發明幾種電子探測感應器和聲納探測裝置的實施例。微型處理器(MCU) I接收到紅外線發射與接收裝置10及聲納探測裝置15的信息後，經過分析和運算，可以根據人體進入電子監測系統的電子探測感應器的先後次序以判斷其進出的方向，記錄人體進出的總人數以便分析特定空間內的人數，還可以將收集的資料與數據作進ー步的內部分析，內容包括人體的步速、步伐的間距、小腿的寬度，另加上腰圍等生物特徵作為辨識之用。在本發明的電子監測系統中，第一中間發射單元Txl與第二中間接收單元Rx2的距離跟第二中間發射単元Tx2與第一中間接收単元Rxl的距離相同。當第一中間發射単元Txl與第一中間接收単元Rxl和第二中間發射単元Tx2與第二中間接收単元Rx2的其中一組的接收單元接收不到發射單元發出的紅外線信號，便開始記錄，此時間點為Tl ;當該接收單元接收到來自該發射單元發出的紅外線信號，此記錄的時間點為T2。另外，發射的紅外線光束撞到物體後便反彈到接收單元。此時根據時間、速度、距離及角度等一連串的運算，便能計算出前小腿跟發射單元間的`距離，此為記錄距離D1。當第二中間發射単元Tx2與第ニ中間接收單元Rx2和第一中間發射單元Txl與第一中間接收單元Rxl之中的另ー組的接收單元接收不到發射單元發出的紅外線信號，便開始記錄，此時間點為T3;當該接收単元接收到來自該發射單元發出的紅外線信號，此記錄的時間點為T4。同樣根據時間、速度、距離及角度等ー連串的複雜運算，便能計算出後小腿跟發射單元間的距離，此為記錄距離D2。第一前置發射單元TxlB與第一前置接收單元RxlB以及第一後置發射單元Tx2B與第一後置接收單元Rx2B的存在，令數據的獲得更準確，其計算原理跟第一中間發射単元Txl與第一中間接收單元Rxl或第二中間發射單元Tx2與第二中間接收單元Rx2類同。單人無論是進入或出去，由於兩側的接收信號被先後遮斷，能準確地判斷人體的移動方向，同時反彈回來的信號基於通道的寬度，人體的寬度(無論是小腿位置或是腰部)上的限制，而能計算出只是單人的移動，同時能計算人體靠近通道間的距離。在考慮雙人同時一前一後或並排而行，或相反方向進入或出去的情況時，人體會各自靠近通道的邊緣以避免彼此碰撞。由於紅外線反彈的速度跟距離成比例(距離越短，反彈時間越快)，額外增加的第一紅外線前置發射單元TxlB和第一後置發射單元Tx2B能作為輔助工具，提供額外的數據以作更準確的時間、距離的分析運算之用。比較單人進入或出去的數值，雙人進入或出去的數值差距，從而準確地計算人數和進行方向的探測。 雙人並排或以相反方向進出，某一方突然的停止前行，此時將視作遮蔽，在量度距離，速度等數據上出現誤差，但判斷進出的功能不變。裝置安裝在接近小腿位置吋，仍能測量步伐當中的左右間距，前後間距。本發明的電子探測感應器安裝於通道兩側底部便能計算出人體的各生物特徵如小腿的左右間距、步伐前後間距、歩行速度、小腳位置的寬度。安裝於通道兩側相應於人體臀部以上高度的中部位置時，便能收集到人體的寬度、走路的速度及進入或出去的方向。頂部的電子探測感應裝置能收集到人體的高度。相同的人在不同時間穿著不同的衣服、鞋具，以上收集到的各種生物特徵根據預先儲存的資料進行比對，能更準確地作出辨識。本發明尤其適用於人數較小的企業、家居或某些安老院內。
權利要求
1.一種電子監測系統，用於探測、分析和辨識移動體進出通道的狀態，其包括 微型處理器，其中設有中央處理和輸出控制器、移動分析器、體寬分析器、輸出接口、輸出開關、對外通訊接口及外置電腦控制系統 '及 電子探測感應器，其中包括左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置，分別安裝於通道兩側的接近底部的位置，所述左側底部紅外線發射與接收裝置和所述右側底部紅外線發射與接收裝置中分別配置有前置、中間及後置的發射單元或接收單元，所述前置、中間及後置的各發射單元分別發射不同頻率、不同脈衝的紅外線光束，與所述前置、中間及後置的各對應的接收單元形成彼此的對射和接收，並能分別過濾不同頻率的紅外線光束，用以探測所述移動體進出所述通道的狀態； 其中，所述微型處理器接收所述左側底部紅外線發射與接收裝置和右側底部紅外線發射與接收裝置的信息，經過分析和運算，根據所述移動體進入所述電子探測感應器的先後次序判斷其進出的方向，記錄進出的所述移動體的總數以便分析特定空間內的所述移動體數，並且將收集的資料與數據作進一步的內部分析，作為辨識之用。
2.根據權利要求1所述的電子監測系統，其特徵在於，所述左側底部紅外線發射與接收裝置和所述右側底部紅外線發射與接收裝置由前至後劃分為前置區、中間區及後置區，所述左側底部紅外線發射與接收裝置在所述前置區中設有第一前置發射單元，在所述中間區中設有第一中間接收單元和第二中間發射單元，在所述後置區中設有第一後置接收單元，所述左側底部紅外線發射與接收裝置的各所述發射單元及各所述接收單元安裝在同一水平位置上，所述右側底部紅外線發射與接收裝置在所述前置區中設有第一前置接收單元，在所述中間區中設有第一中間發射單元和第二中間接收單元，在所述後置區中設有第一後置發射單元，所述右側底部紅外線發射與接收裝置中的各所述發射單元及各所述接收單元安裝在所述左側底部紅外線發射與接收裝置中各所述發射單元及各所述接收單元的同一水平位置上，所述左側底部紅外線發射與接收裝置同所述右側底部紅外線發射與接收裝置的各所述發射單元及各所述接收單元形成平行排列。
3.根據權利要求2所述的電子監測系統，其特徵在於，所述第一前置發射單元發射第I頻率第I脈衝的直線光束射向所述第一前置接收單元，所述第一中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的直線光束射向所述第一中間接收單元，所述第一後置發射單元發射第2頻率第I脈衝的直線光束射向所述第一後置接收單元，所述第二中間發射單元發射第2頻率第2脈衝的直線光束射向所述第二中間接收單元，所述第一前置發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述第一中間接收單元，所述第一中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述第一前置接收單元和所述第二中間接收單元，所述第一後置發射單元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述第二中間接收單元，所述第二中間發射單元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述第一中間接收單元和所述第一後置接收單元。
4.根據權利要求3所述的電子監測系統，其特徵在於，所述左側底部紅外線發射與接收裝置中的所述第一前置發射單元由位於中間和左邊的兩個多角度散射式第一子前置發射單元組成，所述中間的第一子前置發射單元以直線脈衝射向所述第一前置接收單元，所述左邊的第一子前置發射單元安裝時向第一中間接收單元稍微傾斜布置，以使所述第一子前置發射單元的反彈光束由移動體方向反彈至所述第一中間接收單元，所述右側底部紅外線發射與接收裝置中的所述第一後置發射單元由位於中間和左邊的兩個多角度散射式第一子後置發射單元組成，所述中間的第一子後置發射單元以直線脈衝射向所述第一後置接收單元，所述左邊的第一子後置發射單元安裝時向所述第二中間接收單元稍微傾斜布置，以便使所述左邊的第一子後置發射單元的反彈光束由移動體方向反彈至所述第二中間接收單元，所述第一中間發射單元和第二中間發射單元各由位於中間和左、右邊的三個多角度散射式第一和第二子中間發射單元組成，所述兩個中間的第一和第二子中間發射單元各以直線脈衝分別射向對面的所述第一和第二中間接收單元，所述兩個左邊的第一和第二子中間發射單元和所述右邊的兩個第一和第二子中間發射單元安裝時各自向左右方向稍微傾斜布置，以多角度散射紅外線光束。
5.根據權利要求4所述的電子監測系統，其特徵在於，所述左側底部紅外線發射與接收裝置和所述右側底部紅外線發射與接收裝置安裝的位置距離地面的高度為20-30釐米。
6.根據權利要求5所述的電子監測系統，其特徵在於，所述電子探測感應器還包括左側中部紅外線發射與接收裝置及右側中部紅外線發射與接收裝置，分別安裝於所述通道兩側的接近中部的位置，所述左側中部紅外線發射與接收裝置和右側中部紅外線發射與接收裝置中分別配置有前置、中間及後置的發射單元或接收單元，所述前置、中間及後置的各發射單元分別發射不同頻率、不同脈衝的紅外線光束，與所述前置、中間及後置的相對應的各接收單元形成彼此的對射和接收，並能分別過濾不同頻率的紅外線光束，用以探測所述移動體腰部進出所述通道的情況；其中，所述微型處理器接收所述左側中部紅外線發射與接收裝置和所述右側中部紅外線發射與接收裝置的信息，經過分析和運算，作為進一步辨識之用。
7.根據權利要求6所述的電子監測系統，其特徵在於，所述左側中部紅外線發射與接收裝置和所述右側底部紅外線發射與接收裝置由前至後劃分為前置區、中間區及後置區，所述左側中部紅外線發射與接收裝置在所述前置區中設有第二前置發射單元，在所述中間區中設有第三中間接收單元和第四中間發射單元，在所述後置區中設有第二後置接收單元，所述左側底部紅外線發射與接收裝置中的各所述發射單元及各所述接收單元安裝在同一水平位置上，所述右側中部紅外線發射與接收裝置在所述前置區中設有第二前置接收單元，在所述中間區中設有第三中間發射單元和第四中間接收單元，在所述後置區中設有第二後置發射單元，所述右側底部紅外線發射與接收裝置中的各所述發射單元及各所述接收單元安裝在所述左側中部紅外線發射與接收裝置中各所述發射單元及各所述接收單元的同一水平位置上，所述左側底部紅外線發射與接收裝置同所述右側底部紅外線發射與接收裝置的各所述發射單元及各所述接收單元形成平行排列。
8.根據權利要求7所述的電子監測系統，其特徵在於，所述第二前置發射單元發射第I頻率第I脈衝的直線光束射向所述前置接收單元，所述第三中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的直線光束射向所述第三中間接收單元，所述第二後置發射單元發射第2頻率第I脈衝的直線光束射向所述後置接收單元，所述第四中間發射單元發射第2頻率第2脈衝的直線光束射向所述第四中間接收單元，所述第二前置發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述第三中間接收單元，所述第三中間發射單元發射第I頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述前置接收單元和所述第四中間接收單元，所述第二後置發射單元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述第四中間接收單元，所述第四中間發射單元發射第2頻率第2脈衝的反彈光束散射至所述第三中間接收單元和所述第二後置接收單元。
9.根據權利要求6所述的電子監測系統，其特徵在於，所述左側中部紅外線發射與接收裝置和所述右側中部紅外線發射與接收裝置安裝的位置距離地面的高度為60釐米以上。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的電子監測系統，其特徵在於，所述電子探測感應器還包括頂部的聲納探測裝置，安裝於所述通道的頂部位置，其中配置有頂部發射單元及第一和第二頂部接收單元，用以探測進出所述通道的移動體的高度；其中，所述微型處理器還設有體高分析器，接收所述聲納探測裝置的信息，經過分析和運算，作為進一步辨識之用。
11.根據權利要求1-5中任一項所述的電子監測系統，其特徵在於，所述移動分析器具有用以分辨不同的發射來源的接收單元脈衝分析處理器，所述電子監測系統在所述左側底部紅外線發射與接收裝置和所述右側底部紅外線發射與接收裝置中的各所述接收單元與所述移動分析器中的所述接收單元脈衝分析處理器之間還設置有用以判斷來自不同發射單元的頻率的低通濾波處理器和高通濾波處理器，連接至所述接收單元脈衝分析處理器。
12.根據權利要求6-9中任一項所述的電子監測系統，其特徵在於，所述體寬分析器具有用以分辨不同的發射來源的接收單元脈衝分析處理器，所述電子監測系統在所述左側中部紅外線發射與接收裝置和所述右側中部紅外線發射與接收裝置中的各所述接收單元與所述體寬分析器中的所述接收單元脈衝分析處理器之間還設置有用以判斷來自不同發射單元的頻率的低通濾波處理器和高通濾波處理器，連接至所述接收單元脈衝分析處理器。
13.根據權利要求11所述的電子監測系統，其特徵在於，所述移動體是移動人體，所述移動分析器還具有步伐分析器，用以分析移動人體的步伐、步速的間距、步寬及小腿的寬度。
14.根據權利要求12所述的電子監測系統，其特徵在於，所述移動體是移動人體，所述體寬分析器還具有人寬分析器，用以分析移動人體的腰圍的寬度及步速。
15.根據權利要求10所述的電子監測系統，其特徵在於，所述移動體是移動人體，所述體高分析器用以分析移動人體的身高。
16.根據權利要求11所述的電子監測系統，其特徵在於，所述移動體是移動車體，所述移動分析器還具有車輪分析器，用以分析移動車體的車輪間距、車身長度及車身寬度。
17.根據權利要求12所述的電子監測系統，其特徵在於，所述移動體是移動車體，所述體寬分析器還具有車寬分析器，用以分析移動車體的車身長度、車身寬度、車速及車輛型號。
全文摘要
一種用於探測、分析和辨識移動體進出通道的狀態的電子監測系統，其包括微型處理器和電子探測感應器。微型處理器中設有中央處理和輸出控制器、移動分析器、體寬分析器、體高分析器、輸出接口、輸出開關、對外通訊接口及外置電腦控制系統。電子探測感應器中包括分別安裝於通道兩側近底部及中部的左側和右側紅外線發射與接收裝置，其中配置有前置、中間及後置的發射單元或接收單元，分別發射和接收不同頻率、不同脈衝的紅外線光束，並能分別過濾不同頻率的紅外線光束，用以探測移動體底部及中部進出通道的狀態，還包括辨識人體高度的頂部的聲納探測裝置。本電子監測系統可進一步分析和辨識進出的移動體總數、進出方向及其特徵。
文檔編號G06K7/10GK103049723SQ20111031066
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月14日 優先權日2011年10月14日
發明者劉振嶽 申請人:劉振嶽