专利名称：根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法，属于建筑节能和消防疏散技术领域
背景技术：
随着智能建筑不断发展，建筑节能和消防安全成为了建筑发展过程中不可忽视的一个重要方面。传统的建筑节能和消防疏散建立在建筑的初期设计上，在后期的大楼运行中存在着众多的不合理和弊端，比如传统消防疏散系统是一种静态系统，不能实时感知建筑内的人数分布，在灾害发生时，不能有效地、动态地对大楼内的人员进行疏散，可能因为某些区域人员过多，引导发生拥挤，造成了一些不必要的损失。因此建立在建筑内区域人数分布基础之上的建筑节能和消防疏散系统必然具有更高的效率和意义。然而对于目前建筑里的区域人数估计，却没有一种有效的技术和方法。目前在大楼内应用于定位的技术和方法主要有，射频无线技术、视频统计、红外感知等，然而这些系统却存在着众多的问题基于射频信号的定位系统，如门禁系统需要人佩戴定位标签，比如对于被动式射频卡，需要进门刷卡等，给人的正常行为造成了一些不便；基于射频无线信号强度(RSSI)的定位系统也需要人配带定位标签，虽然不需进门刷卡操作，但是由于无线信号在建筑内存在的多径效应等，其定位精度不闻；基于摄像头的视频定位系统一方面存在视频处理难度大，人数估计误差大的问题，另一方面也会暴露人们的隐私，使得人们不愿接受这样的系统。申请日为2011. 04. 22，公开号为CN102184409A的发明专利《基于机器视觉的客流统计方法及系统》；申请日为2010. 11. 23，公开号为CN102063750A的发明专利《一种防跟随AB门出入管理系统》；申请日为2011. 03. 03，公开号为CN202013603U的实用新型专利《一种客流信息统计设备》等这些专利系统均为此类系统，都未能很好的解决上面的问题。申请日为2011. 01. 18，公开号为CN201946030U的实用新型专利《智能人数探测装置》，申请日为2009. 08. 27，公开号为CN201689298U的实用新型专利《一种智能节能及人数统计设备》等专利中提出了基于红外对射装置检测人员进出的方法，在一定程度上解决了给人的正常行为带来不便和侵犯隐私的问题。然而这类的系统却存在着另一个重要的问题，系统定位不能保证100%准确，并且容易受到干扰，系统一旦出现偏差，就会长期存在，系统长期的运行必然带来累计误差的增长，最终使其统计出来的人数失去了意义，从而也就丧失了对于建筑节能和消防疏散的指导意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法，对已有的建筑物内人员统计方法进行改进，更精确地了解建筑区域人员分布，以便根据人员分布情况，对建筑设备进行调控，节约能源和提高安全性。本发明提出的根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法，包括以下各步骤
(I)将建筑物内部分成多个区域，在每个区域设置区域控制器，设初始化时，建筑物区域内人数为N = O,并设减小人数修正次数为IH1 = 0,增大人数修正次数为m2 = 0 ;(2)在每个区域进出口处设置人员进出检测装置，人员进出检测装置检测本区域内人员进入数和进入时刻以及人员离开数和离开时刻，并将人员进入数和进入时刻以及人员离开数和离开时刻实时发送至本区域内的区域控制器；(3)在每个区域内设置人体检测传感器，人体检测传感器检测本区域内有人或无人，并将检测结果发送至本区域的区域控制器；(4)区域控制器根据本区域上一时刻的区域人数N和接收到的本区域内当前时刻的人员进入数和离开数，更新本区域人数N，同时对本区域有人或无人检测结果进行判断，若本区域无人，则本区域人数N为0，若本区域有人，则本区域人数不变；(5)区域控制器通过网络获取同一建筑物内相邻区域的人数，若相邻区域的人数为零，则从本区域人数N中减去进出检测装置检测的由该相邻区域进入本区域的人数，并更新本区域人数，若相邻区域的人数不为零，则本区域的人数不变；(6)区域控制器根据从人员进出检测装置接收的人员进出时刻，计算前一次人员进出时刻与当前时刻之间的时间间隔t ；(7)设定一个计数变量c,区域内当前时刻有人员离开,记c = I ;区域内当前时刻没有人员离开，c则按步骤(8)进行更新；(8)设定区域内人员停留时间阈值为S，T1彡S彡T2,区域控制器分别将上述时间间隔t与停留时间阈值T1和T2进行比较，若t < T1，则上述减小人数修正次数Hi1 = mi+l,
若t> N 2，则使C = C+1,且上述增大人数修正次数m2 = m2+l,其中N为当前时刻本区域内
人数；(9)设定减小人数修正次数阈值M1,M1彡1，以及增大人数修正次数阈值M2,M2彡1，分别将修正次数与修正次数阈值进行比较，若Hi1 SM1，则使当前时刻本区域内人数N =N-I，且减小人数修正次数HI1 = 0，若m2 SM2，则使当前时刻本区域内人数N = N+1，且增大人数修正次数m2 = 0 ;(10)重复步骤(2)-(9)，得到区域内下一时刻人数；(11)对于建筑物各个区域分别执行步骤(1)_(10)，得到建筑物内各区域人数分布；(12)建筑物内各区域的区域控制器根据建筑物内各区域人数分布,对建筑物内能源设备进行调节控制。本发明提出的根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法，其优点是I、本发明方法充分利用现代传感、通信、计算和分布式计算等技术，对区域人数进行实时监测，同时根据区域功能特点(比如卫生间、走廊、办公室，会议室等)，对人停留时间做估计，实现了对统计偏差的修正，实现了更为精确的建筑区域人数分布。同时本方法不暴露人员的个人隐私，便于实际应用。2、本方法得到的建筑物内区域人数分布，直接通过控制器对区域内的用电设备和消防疏散设备等 进行控制，提高了建筑节能的效果、突发事件发生时的疏散效率，保证建筑物内人员安全。比如为了节能，在区域人数为零时关闭该区域内非必要用电设备、如灯、空调等；在消防疏散时，区域人数不为零，则控制疏散引导指示灯，引导人员离开危险区域或者引导救援人员进行救援。3、本方法得到的建筑物内区域人数分布对于建筑物业管理也具有重要作用，系统可直接与物业管理系统相结合，实时展示大楼内的人数分布情况，提高了物业管理的效率和水平。
图I是利用本发明方法的建筑物结构示意图。
具体实施例方式本发明提出的根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法，首先对建筑物内的人员分布进行统计，该建筑物的结构如图I所示，具体方法包括以下各步骤(I)将建筑物内部分成多个区域，在每个区域设置区域控制器，设初始化时，建筑物区域内人数为N = O,并设减小人数修正次数为IH1 = 0,增大人数修正次数为m2 = 0 ;(2)在每个区域进出口处设置人员进出检测装置，人员进出检测装置检测本区域内人员进入数和进入时刻以及人员离开数和离开时刻，并将人员进入数和进入时刻以及人员离开数和离开时刻实时发送至本区域内的区域控制器；(3)在每个区域内设置人体检测传感器，人体检测传感器检测本区域内有人或无人，并将检测结果发送至本区域的区域控制器；(4)区域控制器根据本区域上一时刻的区域人数N和接收到的本区域内当前时刻的人员进入数和离开数，更新本区域人数N，同时对本区域有人或无人检测结果进行判断，若本区域无人，则本区域人数N为0，若本区域有人，则本区域人数不变；(5)区域控制器通过网络获取同一建筑物内相邻区域的人数，若相邻区域的人数为零，则从本区域人数N中减去进出检测装置检测的由该相邻区域进入本区域的人数，并更新本区域人数，若相邻区域的人数不为零，则本区域的人数不变；(6)区域控制器根据从人员进出检测装置接收的人员进出时刻，计算前一次人员进出时刻与当前时刻之间的时间间隔t ；(7)设定一个计数变量C，区域内当前时刻有人员离开，记c = I ;区域内当前时刻没有人员离开，c则按步骤(8)进行更新；(8)设定区域内人员停留时间阈值为S，T1彡S彡T2,区域控制器分别将上述时间间隔t与停留时间阈值T1和T2进行比较，若t < T1，则上述减小人数修正次数Hi1 = mi+l,
若t> N 2，则使C = c+1,且上述增大人数修正次数m2 = m2+l,其中N为当前时刻本区域内
人数；(9)设定减小人数修正次数阈值M1,M1彡1，以及增大人数修正次数阈值M2,M2彡1，分别将修正次数与修正次数阈值进行比较，若Hi1 SM1，则使当前时刻本区域内人数N =N-I，且减小人数修正次数Hi1 = 0，若m2彡M2，则使当前时刻本区域内人数N = N+1，且增大人数修正次数m2 = O ; (10)重复步骤(2)-(9)，得到区域内下一时刻人数；(11)对于建筑物各个区域分别执行步骤(1)_(10)，得到建筑物内各区域人数分布；(12)建筑物内各区域的区域控制器根据建筑物内各区域人数分布，对建筑物内能源设备进行调节控制。利用本发明方法得到了建筑物所有区域的比较确切的人数后，对区域内的建筑设备进行相应的控制，比如为了节能，在区域人数为零时关闭该区域内非必要用电设备、如灯、空调等，提高了建筑节能的效果；在消防疏散时，区域人数不为零，则控制疏散引导指示灯，引导人员离开危险区域或者引导救援人员进行救援。本发明提出的建筑内区域人数计数方法，考虑到建筑分区数量庞大，所有的信息如果收集起来进行计算，会增大网络数据的通信，导致通信时延增大，进而影响分区人数估计的精度和区域控制器对能源设备的控制效果，因此本发明方法中每个区域的检测装置和控制设备自成一体，区域间的信息交互采用区域控制器协调完成。本发明方法使用的硬件包括进出检测装置、人体探测装置和区域控制器。进出检测装置用于探测人员的进出行为；人体探测装置用于探测区域内有人还是无人，用于对无人区域的人数置零；区域控制器用于控制建筑内能源设备和控制消防报警指示灯等。所有硬件可以是有线连接，也可以是无线连接，以系统安装方便为主。本发明方法中，进出检测装置可以是两路或多路平行红外对射装置或超声对射装置或其它可检测出人进出及方向的检测装置。人体探测装置是所有传感人体生命特征的传感装置，比如可以是热释电人体红外探测器。区域控制器可以为具有IO输出功能的控制器类设备。区域控制器控制的能源设备包括建筑内照明灯、电器设备、暖通空调系统及消防卷帘门、消防报警器和指示灯等等。本发明方法中，建筑物中每个区域的人数计数一方面利用本区的进出检测装置和人体探测装置，对本区人数进行计数或置零，另一方面利用邻居区域的人数，排除一些明显的检测错误和干扰，同时利用人在区域停留的时间有限特点，检测人员进出频率和当前人员计数下的理论进出频率比较，对区域人数的计数偏差进行修正。其中人在区域停留时间取值范围可根据建筑物各区域的功能而定，例如建筑物的洗手间可以设定为I 15分钟，办公室可以设定为I 4小时，走廊可以设定为10秒 10分钟，等等。本发明方法充分利用现代传感、通信、计算和分布式计算等技术，为建筑内人员分布提供了准确的估计；本方法不涉及个人隐私，便于在实际中应用。本发明方法通过控制器直接控制用电设备和消防疏散设备，提高了建筑节能的效果、突发事件发生时的疏散效率，保证建筑物内人员安全。另外，本发明方法得到的区域人数对于建筑物业管理也具有重要作用，系统可直接与物业管理系统相结合，实时展示大楼内的人数分布情况，提高了物业管理的效率和水平；本方法得到的区域人数还可供消防指挥或应急情况时用，提高消防部门的救援效率。
权利要求
1.根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法，其特征在于该方法包括以下各步骤 (1)将建筑物内部分成多个区域，在每个区域设置区域控制器，设初始化时，建筑物区域内人数为N = O,并设减小人数修正次数为IH1 = 0,增大人数修正次数为m2 = 0 ; (2)在每个区域进出口处设置人员进出检测装置，人员进出检测装置检测本区域内人员进入数和进入时刻以及人员离开数和离开时刻，并将人员进入数和进入时刻以及人员离开数和离开时刻实时发送至本区域内的区域控制器； (3)在每个区域内设置人体检测传感器，人体检测传感器检测本区域内有人或无人，并将检测结果发送至本区域的区域控制器； (4)区域控制器根据本区域上一时刻的区域人数N和接收到的本区域内当前时刻的人员进入数和离开数，更新本区域人数N，同时对本区域有人或无人检测结果进行判断，若本区域无人，则本区域人数N为0，若本区域有人，则本区域人数不变； (5)区域控制器通过网络获取同一建筑物内相邻区域的人数，若相邻区域的人数为零，则从本区域人数N中减去进出检测装置检测的由该相邻区域进入本区域的人数，并更新本区域人数，若相邻区域的人数不为零，则本区域的人数不变； (6)区域控制器根据从人员进出检测装置接收的人员进出时刻，计算前一次人员进出时刻与当前时刻之间的时间间隔t ； (7)设定一个计数变量C，区域内当前时刻有人员离开，记c= I ;区域内当前时刻没有人员离开，c则按步骤(8)进行更新； (8)设定区域内人员停留时间阈值为S，T1< S < T2，区域控制器分别将上述时间间隔t与停留时间阈值T1和T2进行比较，若t < T1,则上述减小人数修正次数Hi1 = mi+l，若t> N 2，则使c = c+1,且上述增大人数修正次数m2 = m2+l,其中N为当前时刻本区域内人数； (9)设定减小人数修正次数阈值M1,M1 ^ 1，以及增大人数修正次数阈值M2, M2 ^ 1，分别将修正次数与修正次数阈值进行比较，若Hi1 ^ M1，则使当前时刻本区域内人数N = N-I,且减小人数修正次数Hi1 = 0,若1112 > M2,则使当前时刻本区域内人数N = N+1,且增大人数修正次数m2 = 0 ; (10)重复步骤(2)-(9)，得到区域内下一时刻人数； (11)对于建筑物各个区域分别执行步骤(I)_(10)，得到建筑物内各区域人数分布； (12)建筑物内各区域的区域控制器根据建筑物内各区域人数分布，对建筑物内能源设备进行调节控制。
全文摘要
本发明涉及一种根据建筑物内区域人数分布对能源设备进行控制的方法，属于建筑节能和消防疏散技术领域。本发明方法中使用人员进出检测装置、人体探测装置和区域控制器。本发明方法一方面利用区域内人体探测装置探测到区域无人时，对区域人数置零，另一方面通过对建筑物区域划分，根据区域功能特点对人员在该区域停留时间进行估计，根据进出检测装置检测人员进出区域时间，与该区域人员停留时间特点进行比较，实现对区域内人数偏差的修正。本方法得到的建筑物内区域人数分布，直接通过控制器对区域内的用电设备和消防疏散设备等进行控制，提高了建筑节能的效果、突发事件发生时的疏散效率，保证建筑物内人员安全。
文档编号G05B13/04GK102621886SQ20121003386
公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者姜子炎, 王恒涛, 管晓宏, 贾庆山 申请人:清华大学, 美国联合技术公司