一种基于压力传感器的地板按压监测方法及系统与流程

本发明涉及按压监测，尤其涉及一种基于压力传感器的地板按压监测方法及系统。

背景技术：

1、在日常使用中，地板经常受到各种形式的压力，尤其是人流量高的区域。这些压力可能来自家具的摆放、行人的步行或者其他重物的压迫，长期或过度的压力可能导致地板材料的变形、磨损甚至损坏。对于限定区域，比如正在进行消杀处理的室内场所，应当严格限制人员进入，直至消杀结束。因此，通过按压点检测，可以及时发现潜在的问题区域，从而采取相应的措施进行修复或加固，或者采取措施防止人员进入限定区域。

2、传统的地板检测方法，如目视检查或简单的物理测试，往往难以准确识别和定位具体的按压点。这些方法通常依赖于操作人员的经验和直觉，缺乏科学的数据支持和量化分析。此外，传统方法在处理大面积地板或多个按压点时效率较低，无法满足现代建筑对高效、精准检测的需求。而对于限定区域的监测，主要依靠摄像头。然而，24小时的监控对能耗要求高，并且摄像头容易被遮挡，户外环境还会受到直射日光的影响，基于摄像头的监测结果的准确度易受环境和昆虫等条件的影响，即基于摄像头的地板按压监测方法的适用场景有限且准确度较低。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于压力传感器的地板按压监测方法及系统，降低按压监测的整体功耗，并避免按压识别效果受遮挡物或者环境因素的干扰，以提升待监测地板的按压位置识别精度。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于压力传感器的地板按压监测方法，包括：

3、实时获取多个压力传感器对应的压力信号；其中，所述多个压力传感器以阵列的方式贴装在待监测地板表面；

4、当任意一个所述压力信号大于零时，根据各所述压力传感器的压力信号，对所述待监测地板进行按压识别，获得所述待监测地板上的按压点对应的按压点位置信息。

5、实施本发明实施例，将多个压力传感器以阵列的方式贴装在待监测地板表面，并实时获取各个压力传感器对应的压力信号，以及时掌握待监测地板表面的压力分布情况，当任意一个压力信号大于零时，根据各个压力传感器在多次测试下的压力信号，对待监测地板进行按压识别，获得待监测地板上的按压点对应的按压点位置信息，利用贴装在待监测地板表面的多个压力传感器，实现被动式压力检测，仅在监测到任意一个压力信号大于零时进行按压识别，从整体上降低压力检测的功耗，并且基于地板表面压力检测而非摄像头实现地板按压监测，能够避免视觉空间范围内的遮挡产生的死角或监测盲区，也同步免受环境干扰，从而提升待监测地板的按压位置识别精度。

6、作为优选方案，所述多个压力传感器构成的阵列包括若干个横向排列的压力传感器和若干个竖向排列的压力传感器，各所述横向排列的压力传感器之间通过导线连接且各所述竖向排列的压力传感器之间通过导线连接；所述压力传感器为薄膜式压力传感器；所述待监测地板的外框结构还包括公连接器和母连接器，相邻的待监测地板通过公连接器和母连接器之间的总线相通实现并联。

7、实施本发明实施例的优选方案，贴装在待监测地板表面的多个压力传感器为薄膜式压力传感器，其属于柔性薄膜形态的压力传感器，能够轻松贴装在地板表面并与地板形成一体，解决了地板内嵌入压力检测传感器所存在的铺设安装困难和多层电极加工制作困难的问题。此外，待监测地板的外框结构还包括公连接器和母连接器，可以方便并联多块待监测地板，实现大范围的按压点监测，并且相邻的待监测地板的公连接器和母连接器为总线相通，通过连接和断开总线，可以快捷方便地维护和更换压力传感器，提高系统的维护效率和可操作性。

8、作为优选方案，所述当任意一个所述压力信号大于零时，根据各所述压力传感器的压力信号，对所述待监测地板进行按压识别，获得所述待监测地板上的按压点对应的按压点位置信息，具体为：

9、当任意一个所述压力信号大于零时，按照预设的信号采集频率，持续采集各所述压力传感器的压力信号，并根据采集到的所有所述压力传感器的压力信号，在预先构建的二维坐标系中绘制若干条第一电容变化曲线和若干条第二电容变化曲线；其中，所述二维坐标系的横轴表示所述待监测地板对应的按压时间，所述二维坐标系的纵轴表示排列在同一行的所有所述压力传感器的电容值的总和或者排列在同一列的所有所述压力传感器的电容值的总和；

10、从所有所述第一电容变化曲线中选取最大的纵轴坐标值的所述第一电容变化曲线，作为第一最优电容变化曲线，并从所有所述第二电容变化曲线中选取最大的纵轴坐标值的所述第二电容变化曲线，作为第二最优电容变化曲线；

11、选取处于所述第一最优电容变化曲线对应的行与所述第二最优电容变化曲线对应的列的交点的压力传感器，作为第一最优压力传感器，然后确定所述待监测地板上的按压点的按压点位置信息为邻近所述第一最优压力传感器。

12、实施本发明实施例的优选方案，当任意一个压力信号大于零时，按照预设的信号采集频率，持续采集各个压力传感器的压力信号，并根据采集到的所有压力传感器的压力信号，在预先构建的二维坐标系中绘制若干条第一电容变化曲线和若干条第二电容变化曲线，然后对比每一条第一电容变化曲线的最大的纵轴坐标值，从所有第一电容变化曲线中选取最大的纵轴坐标值的第一电容变化曲线，作为第一最优电容变化曲线，第一最优电容变化曲线具备最大的纵轴坐标值，表明按压行为的位置为邻近第一最优电容变化曲线对应的行，并对比每一条第二电容变化曲线的最大的纵轴坐标值，从所有第二电容变化曲线中选取最大的纵轴坐标值的第二电容变化曲线，作为第二最优电容变化曲线，第二最优电容变化曲线具备最大的纵轴坐标值，表明按压行为的位置为邻近第二最优电容变化曲线对应的列，因此选取处于第一最优电容变化曲线对应的行与第二最优电容变化曲线对应的列的交点的压力传感器，作为第一最优压力传感器，进而确定待监测地板上的按压点的按压点位置信息为邻近第一最优压力传感器。

13、作为优选方案，所述当任意一个所述压力信号大于零时，按照预设的信号采集频率，持续采集各所述压力传感器的压力信号，并根据采集到的所有所述压力传感器的压力信号，在预先构建的二维坐标系中绘制若干条第一电容变化曲线和若干条第二电容变化曲线，具体为：

14、当任意一个所述压力信号大于零时，按照预设的信号采集频率，持续采集各所述压力传感器的压力信号，并根据采集到的所有所述压力传感器的压力信号，分析得到各所述压力传感器在每个信号采集时刻下的电容值；

15、遍历每个信号采集时刻，将当前遍历信号采集时刻下排列在第m行的所有所述压力传感器的电容值的总和，作为当前遍历信号采集时刻对应的第m行的电容总值，并将当前遍历信号采集时刻下排列在第n列的所有所述压力传感器的电容值的总和，作为当前遍历信号采集时刻对应的第n列的电容总值；

16、基于每个信号采集时刻对应的第m行的电容总值，在预先构建的二维坐标系中绘制第m条第一电容变化曲线，并基于每个信号采集时刻对应的第n列的电容总值，在预先构建的二维坐标系中绘制第n条第二电容变化曲线；其中，所述第一电容变化曲线为排列在同一行的所有所述压力传感器的电容值的总和随着按压时间的变化而变化的曲线，所述第二电容变化曲线为排列在同一列的所有所述压力传感器的电容值的总和随着按压时间的变化而变化的曲线。

17、实施本发明实施例的优选方案，通过计算属于同一行的所有压力传感器的电容值的总和，并计算属于同一列的所有压力传感器的电容值的总和，可以综合评估不同行列的压力传感器在每个信号采集时刻下的总体电容变化情况，进一步了解地板表面的压力分布和变化规律，并且基于对第一电容变化曲线和第二电容变化曲线的监测与分析，可以及时发现压力传感器的故障诊断和优化，确保地板传感系统的正常运行。

18、作为优选方案，所述实时获取各个压力传感器对应的压力信号，具体为：

19、通过贴装在待监测地板表面的多个压力传感器，对所述待监测地板进行实时监测，得到传感监测信号；

20、通过信号放大电路，对所述传感监测信号进行放大，得到传感放大信号；

21、通过mcu对所述传感放大信号进行adc采集并处理，得到传感处理信号；

22、通过485总线通信芯片分析所述传感处理信号，得到各个压力传感器对应的压力信号。

23、实施本发明实施例的优选方案，通过信号放大电路对多个压力传感器输出的传感监测信号进行放大，可以提高传感器的灵敏度和信噪比，提高测试的准确性。

24、作为优选方案，所述的一种基于压力传感器的地板按压监测方法，还包括：

25、当任意一个所述压力信号大于零时，按照预设的信号采集频率，持续采集各所述压力传感器的压力信号，并根据采集到的所有所述压力传感器的压力信号，分析得到各所述压力传感器在每个信号采集时刻下的电容值；

26、遍历每个信号采集时刻，将当前遍历信号采集时刻下排列在第m行的所有所述压力传感器的电容值的总和，作为当前遍历信号采集时刻对应的第m行的电容总值，并将当前遍历信号采集时刻下排列在第n列的所有所述压力传感器的电容值的总和，作为当前遍历信号采集时刻对应的第n列的电容总值，然后从每一行的电容总值中选取最大值对应的行作为最优行，并从每一列的电容总值选取最大值对应的列作为最优列，接着选取处于所述最优行与最优列的交点的压力传感器，作为第二最优压力传感器，确定所述待监测地板在当前遍历信号采集时刻的按压点位置信息为邻近所述第二最优压力传感器；

27、若预设时间范围内的任意两个信号采集时刻的按压点位置信息不同，则根据所述预设时间范围内的所有所述信号采集时刻的按压点位置信息，解析所述待监测地板在所述预设时间范围内的若干个按压时刻、以及各所述按压时刻对应的按压点之间的距离，然后根据所有所述按压时刻、以及各所述按压时刻对应的按压点之间的距离，绘制所述待监测地板在所述预设时间范围内的按压轨迹路线并计算所述待监测地板在所述预设时间范围内的按压速度。

28、实施本发明实施例的优选方案，通过分析待监测地板在预设时间范围内的按压轨迹路线和按压速度，可以预测实施按压行为的入侵者的下一步行为，便于高效防范入侵者的进一步入侵行为。

29、为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种基于压力传感器的地板按压监测系统，包括：

30、数据获取模块，用于实时获取多个压力传感器对应的压力信号；其中，所述多个压力传感器以阵列的方式贴装在待监测地板表面；

31、按压识别模块，用于当任意一个所述压力信号大于零时，根据各所述压力传感器的压力信号，对所述待监测地板进行按压识别，获得所述待监测地板上的按压点对应的按压点位置信息。

32、作为优选方案，所述多个压力传感器构成的阵列包括若干个横向排列的压力传感器和若干个竖向排列的压力传感器，各所述横向排列的压力传感器之间通过导线连接且各所述竖向排列的压力传感器之间通过导线连接；所述压力传感器为薄膜式压力传感器；所述待监测地板的外框结构还包括公连接器和母连接器，相邻的待监测地板通过公连接器和母连接器之间的总线相通实现并联。

33、作为优选方案，所述按压识别模块，具体包括：

34、信号分析单元，用于当任意一个所述压力信号大于零时，按照预设的信号采集频率，持续采集各所述压力传感器的压力信号，并根据采集到的所有所述压力传感器的压力信号，在预先构建的二维坐标系中绘制若干条第一电容变化曲线和若干条第二电容变化曲线；其中，所述二维坐标系的横轴表示所述待监测地板对应的按压时间，所述二维坐标系的纵轴表示排列在同一行的所有所述压力传感器的电容值的总和或者排列在同一列的所有所述压力传感器的电容值的总和；

35、位置识别单元，用于从所有所述第一电容变化曲线中选取最大的纵轴坐标值的所述第一电容变化曲线，作为第一最优电容变化曲线，并从所有所述第二电容变化曲线中选取最大的纵轴坐标值的所述第二电容变化曲线，作为第二最优电容变化曲线；选取处于所述第一最优电容变化曲线对应的行与所述第二最优电容变化曲线对应的列的交点的压力传感器，作为第一最优压力传感器，然后确定所述待监测地板上的按压点的按压点位置信息为邻近所述第一最优压力传感器。

36、作为优选方案，所述数据获取模块，具体包括：

37、测试单元，用于通过贴装在待监测地板表面的多个压力传感器，对所述待监测地板进行实时监测，得到传感监测信号；

38、信号处理单元，用于通过信号放大电路，对所述传感监测信号进行放大，得到传感放大信号；通过mcu对所述传感放大信号进行adc采集并处理，得到传感处理信号；通过485总线通信芯片分析所述传感处理信号，得到各个压力传感器对应的压力信号。