超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，該系統包括安裝在支撐立面上的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板及安裝在人群上方區域支撐平面上的超聲波發送器陣列組和超聲波接收器陣列組；所述超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板分別與所述超聲波發送器陣列組、所述超聲波接收器陣列組相連。本實用新型以微處理器為核心，可快速自動檢測得到某區域內人群的具體數量和位置，自動統計一段時間內人進入區域和走出區域的情況以及人群的活動情況，可用于公交車站的候車人數的檢測、高層建筑中電梯外等候乘坐電梯的人數的檢測、電梯等交通工具內人數的檢測、某區域內人的進入區域和走出區域的情況的檢測等場合。
【專利說明】超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種自動檢測系統，尤其涉及超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統。
【背景技術】
[0002]目前，已有一些人群人數檢測系統應用于公交車乘車人數的檢測、電梯候梯人數的檢測。其中:采用圖像識別原理的人群人數檢測技術的檢測速度相對較低、檢測設備復雜；采用紅外人體感應器的檢測系統誤差相對較大；采用光電開關式檢測方式的系統，因人群的重疊、檢測面積小等局限，檢測誤差也較大，并且光學檢測方法還存在易受外部光環境干擾的缺點。
[0003]雖然目前存在一些超聲波陣列測量系統，該系統安裝在移動設備上，如用于移動機器人測量前方障礙物或定位，但這些系統不具有測量人數功能。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種快速、實用的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統。
[0005]為解決上述問題，本實用新型所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:該系統包括安裝在支撐立面上的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板及安裝在人群上方區域支撐平面上的超聲波發送器陣列組和超聲波接收器陣列組；所述超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板分別與所述超聲波發送器陣列組、所述超聲波接收器陣列組相連；
[0006]其中:
[0007]所述超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板包括鍵盤、數碼顯示器、輸出通信接口電路、輸出數字量接口電路、1-100個超聲信號放大電路、顯示器驅動芯片、一個超聲波接收信號處理電路陣列、一個超聲波接收信號切換開關電路陣列和微處理器電路；所述微處理器電路分別與所述鍵盤、所述顯示器驅動芯片、所述輸出通信接口電路、所述輸出數字量接口電路、所述一個超聲波接收信號處理電路陣列、所述一個超聲波接收信號切換開關電路陣列、所述超聲波發送器陣列相連；所述一個超聲波接收信號處理電路陣列與所述一個超聲波接收信號切換開關電路陣列一一對應相連；所述顯示器驅動芯片與所述數碼顯示器相連；
[0008]所述超聲波發送器陣列組由1- 100個超聲波發送器陣列組成，每個超聲波發送器陣列由1- 100個超聲波發送器并聯而成；所述1-100個超聲波發送器陣列與所述f 100個超聲信號放大電路對應相連；
[0009]所述超聲波接收器陣列組由1-100個超聲波接收器陣列組成，每個超聲波接收器陣列由1-100個超聲波接收器并聯而成；所述每個超聲波接收器陣列均與所述超聲波接收信號切換開關電路陣列對應相連。[0010]所述安裝在人群上方區域的所述超聲波發送器陣列組和所述超聲波接收器陣列組到所述人群所在區域支撐平面的距離為1.5米~20米。
[0011]所述安裝在人群上方區域的所述超聲波發送器陣列組和所述超聲波接收器陣列組均按照蜂窩狀六邊形劃分，且兩個超聲波發送器之間和兩個超聲波接收器之間的間距均為100毫米~1000毫米，每個超聲波發送器和每個超聲波接收器均位于所屬六邊形區域的中心。
[0012]所述輸出通信接口電路由一個通信驅動芯片MAX485電路或MAX232電路組成。
[0013]所述輸出數字量接口電路由2個PNP三極管并聯而成。
[0014]所述f 100個超聲信號放大電路中的每個超聲信號放大電路均由PNP三極管組成。
[0015]所述顯示器驅動芯片由一個顯示驅動芯片MAX7219電路構成。
[0016]所述數碼顯示器由4個數碼管顯示器組成。
[0017]所述一個超聲波接收信號處理電路陣列由集成電路芯片CX20106組成。
[0018]本實用新型與 現有技術相比具有以下優點:
[0019]本實用新型以微處理器為核心，可快速自動檢測得到某區域內人群的具體數量和位置，自動統計一段時間內人進入區域和走出區域的情況以及人群的活動情況，可用于公交車站的候車人數的檢測、高層建筑中電梯外等候乘坐電梯的人數的檢測、電梯等交通工具內人數的檢測、某區域內人的進入區域和走出區域的情況的檢測等場合。本實用新型系統可為公交車調度、電梯調度等系統提供人群數量，為實現自動調度或統計提供支持。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0021]圖1為本實用新型的安裝示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的結構示意圖.[0023]圖3為本實用新型的電路連接圖。
[0024]圖中:1 一超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板 101—鍵盤 102—數碼顯示器 103—輸出通信接口電路 104—輸出數字量接口電路 105 — f 100個超聲信號放大電路 106—顯不器驅動芯片 107—一個超聲波接收信號處理電路陣列108—一個超聲波接收信號切換開關電路陣列 109—微處理器電路 2—超聲波發送器陣列組3—超聲波接收器陣列組。
【具體實施方式】
[0025]如圖1、圖2、圖3所示，超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，該系統包括安裝在支撐立面上的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板I及安裝在人群上方區域支撐平面上的超聲波發送器陣列組2和超聲波接收器陣列組3。超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板I分別與超聲波發送器陣列組2、超聲波接收器陣列組3相連；
[0026]安裝在人群上方區域的超聲波發送器陣列組2和超聲波接收器陣列組3到人群所在區域支撐的平面距離為1.5米~20米。安裝在人群上方區域的超聲波發送器陣列組2和超聲波接收器陣列組3均按照蜂窩狀六邊形劃分，且兩個超聲波發送器之間和兩個超聲波接收器之間的間距均為100毫米~1000毫米，每個超聲波發送器和每個超聲波接收器均位于所屬六邊形區域的中心。
[0027]超聲波發送器和超聲波接收器按照行列編號分為四組:奇數行奇數列組、偶數行偶數列組、奇數行偶數列組、偶數行奇數列組，其中心諧振頻率為20KHf200KHZ。
[0028]其中:
[0029]超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板I包括鍵盤101、數碼顯示器102、輸出通信接口電路103、輸出數字量接口電路104、f 100個超聲信號放大電路105、顯示器驅動芯片106、一個超聲波接收信號處理電路陣列107、一個超聲波接收信號切換開關電路陣列108和微處理器電路109。微處理器電路109分別與鍵盤101、顯示器驅動芯片106、輸出通信接口電路103、輸出數字量接口電路104、一個超聲波接收信號處理電路陣列107、一個超聲波接收信號切換開關電路陣列108、超聲波發送器陣列2相連；一個超聲波接收信號處理電路陣列107與一個超聲波接收信號切換開關電路陣列108 對應相連；顯不器驅動芯片106與數碼顯示器102相連。
[0030]輸出通信接口電路103由一個通信驅動芯片MAX485電路或MAX232電路組成。輸出數字量接口電路104由2個PNP三極管并聯而成。f 100個超聲信號放大電路105中的每個超聲信號放大電路均由PNP三極管組成。顯示器驅動芯片106由一個顯示驅動芯片MAX7219電路構成。數碼顯示器102由4個數碼管顯示器組成。一個超聲波接收信號處理電路陣列107由集成電路芯片CX20106組成。
[0031]超聲波發送器陣列組2由1~100個超聲波發送器陣列組成，每個超聲波發送器陣列由fioo個超聲波發送器并聯而成；1~100個超聲波發送器陣列與fioo個超聲信號放大電路105——對應相連。
[0032]超聲波接收器陣列組3由f 100個超聲波接收器陣列組成，每個超聲波接收器陣列由1~100個超聲波接收器并聯而成；每個超聲波接收器陣列均與超聲波接收信號切換開關電路陣列108——對應相連。
[0033]本實用新型工作原理:
[0034]工作時，由微處理器電路109產生超聲電壓信號,上述超聲波電壓信號時長在0.1毫秒至100毫秒,超聲波驅動電壓信號由超聲信號放大電路105放大，然后傳到超聲波發送器陣列組2，安裝在人群上方的超聲波發送器陣列組2發出超聲波，超聲波在空氣中傳播，超聲波遇到地面或地面上的人將被反射，被反射的超聲波由超聲波接收器陣列組3接收，并變換成電信號，不同的超聲波接收器陣列組中的各個超聲波接收器發出的電信號由超聲波接收信號切換開關電路陣列108選中并傳遞到一個超聲波接收信號處理電路陣列107進行信號處理，處理完成的超聲波電信號傳遞到微處理器電路109，微處理器電路109自動測量超聲波從超聲波發送器發射到被反射再到被超聲波接收器接收的時長，通過其中的軟件計算出某一個超聲波發送器和超聲波接收器下方的地面或人到超聲波發送器和超聲波接收器的距離。系統的超聲波測距的誤差小于20毫米，人體的高度遠大于這個誤差。系統調試時保存地面無人時測量的距離，系統工作時若測量的某一距離小于保存的距離大于一個設定高度值則判斷為超聲波發送器和超聲波接收器下方有人。根據每組超聲波發送器和超聲波接收器測量得到的距離判斷其下方是否有人，然后累加所有超聲波發送器和超聲波接收器下方有人的數量和，該數量和乘以一個人數綜合系數得到區域內人數的總和，上述人數綜合系數可取值范圍為0.1至3，一般取0.5。區域中人的分布位置根據超聲波發送器和超聲波接收器或超聲波收發器的位置確定。根據受測量區域上方到地面的空間高度不同超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統測量一次區域內的人數的時間周期2次每秒至90次每秒，根據前后兩次測量的有人的位置的數據的變化，得到區域內人的運動情況，以及人進入和走出區域的情況。
[0035]為避免相鄰的超聲波接收器和超聲波發送器或超聲波收發器之間相互干擾，系統工作采用分時測量方式或分頻測量方式。采用分時測量方式時，超聲波接收器和超聲波發送器或超聲波收發器選用一種頻率的器件。由微處理器電路109控制超聲波發送器陣列組2中的奇數行奇數列組、偶數行偶數列組、奇數行偶數列組、偶數行奇數列組依次工作，分四次測量得到整個區域的人數。系統工作采用分頻測量方式時，超聲波接收器和超聲波發送器或超聲波收發器選用四種不同頻率的器件，奇數行奇數列組、偶數行偶數列組、奇數行偶數列組、偶數行奇數列組的器件的每組之間的頻率各不相同，組內所有器件的頻率相同。
[0036]系統工作時測量得到的區域內人數的總和通過數碼顯示器102顯示，或通過輸出通信接口電路103、輸出數字量接口電路104輸出給其它設備。
【權利要求】
1.超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:該系統包括安裝在支撐立面上的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板(I)及安裝在人群上方區域支撐平面上的超聲波發送器陣列組(2)和超聲波接收器陣列組(3);所述超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板(I)分別與所述超聲波發送器陣列組(2)、所述超聲波接收器陣列組(3)相連； 其中: 所述超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統主板(I)包括鍵盤(101)、數碼顯示器(102)、輸出通信接口電路(103)、輸出數字量接口電路(104)、1-100個超聲信號放大電路(105)、顯示器驅動芯片(106)、一個超聲波接收信號處理電路陣列(107)、一個超聲波接收信號切換開關電路陣列(108)和微處理器電路(109);所述微處理器電路(109)分別與所述鍵盤(101)、所述顯示器驅動芯片(106)、所述輸出通信接口電路(103)、所述輸出數字量接口電路(104)、所述一個超聲波接收信號處理電路陣列(107)、所述一個超聲波接收信號切換開關電路陣列(108)、所述超聲波發送器陣列(2)相連；所述一個超聲波接收信號處理電路陣列(107)與所述一個超聲波接收信號切換開關電路陣列(108) —一對應相連；所述顯示器驅動芯片(106)與所述數碼顯示器(102)相連； 所述超聲波發送器陣列組(2)由1-100個超聲波發送器陣列組成，每個超聲波發送器陣列由1-100個超聲波發送器并聯而成；所述f 100個超聲波發送器陣列與所述1-100個超聲信號放大電路(105) 對應相連； 所述超聲波接收器陣列組(3)由1-100個超聲波接收器陣列組成，每個超聲波接收器陣列由1-100個超聲波接收器并聯而成；所述每個超聲波接收器陣列均與所述超聲波接收信號切換開關電路陣列(108) 對應相連。
2.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述安裝在人群上方區域的所述超聲波發送器陣列組(2)和所述超聲波接收器陣列組(3)到所述人群所在區域支撐平面的距離為1.5米~20米。
3.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述安裝在人群上方區域的所述超聲波發送器陣列組(2)和所述超聲波接收器陣列組(3)均按照蜂窩狀六邊形劃分，且兩個超聲波發送器之間和兩個超聲波接收器之間的間距均為100毫米~1000毫米，每個超聲波發送器和每個超聲波接收器均位于所屬六邊形區域的中心。
4.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述輸出通信接口電路(103)由一個通信驅動芯片MAX485電路或MAX232電路組成。
5.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述輸出數字量接口電路(104)由2個PNP三極管并聯而成。
6.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述1-100個超聲信號放大電路(105)中的每個超聲信號放大電路均由PNP三極管組成。
7.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述顯示器驅動芯片(106)由一個顯示驅動芯片MAX7219電路構成。
8.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述數碼顯示器(102)由4個數碼管顯示器組成。
9.如權利要求1所述的超聲波傳感器陣列式人數自動檢測系統，其特征在于:所述一個超聲波接收信號處理電路陣列(107)由集成電路芯片CX20106組成。
【文檔編號】G07C9/00GK203706294SQ201420073600
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】馬殷元, 廖理 申請人:蘭州交通大學