基于LSB技術(shù)的人群聚集場所監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)研究與設(shè)計*

霍卓群

(安徽財貿(mào)職業(yè)學(xué)院 電子信息系,安徽 合肥 230601)

?

基于LSB技術(shù)的人群聚集場所監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)研究與設(shè)計*

霍卓群

(安徽財貿(mào)職業(yè)學(xué)院 電子信息系,安徽 合肥 230601)

摘要:文章首先介紹目前人群監(jiān)測技術(shù)和存在的問題，提出基于LSB技術(shù)的人群聚集場所監(jiān)測和預(yù)警的方法，并進行系統(tǒng)設(shè)計和流程跟蹤.相比傳統(tǒng)監(jiān)測方法，基于LSB監(jiān)測預(yù)警方法具有成本低、適用廣、實時性強等優(yōu)點.

關(guān)鍵詞:LSB;人群監(jiān)測技術(shù);預(yù)警

1研究背景

當(dāng)前，場所人員密度監(jiān)測技術(shù)越來越成熟，場所人員密度監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，現(xiàn)有技術(shù)主要以視頻監(jiān)控和GPS監(jiān)控為主.

視頻監(jiān)視系統(tǒng)方案受環(huán)境影響大，尤其在大型公共區(qū)域，布設(shè)攝像機困難，監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取難度大；區(qū)域范圍大且環(huán)境復(fù)雜，易造成遮擋，視頻分析準確度低；無法為區(qū)域內(nèi)每個人員設(shè)定唯一標(biāo)識獲取實時經(jīng)緯度，無法根據(jù)每個人員的實時經(jīng)緯度確定區(qū)域間的人員流向并提供針對個人的疏散路線，緊急情況時易造成疏散混亂.而GPS定位系統(tǒng)方案受設(shè)備影響大，每個被監(jiān)測移動設(shè)備必須具有GPS模塊并時刻開啟，易造成統(tǒng)計數(shù)量不準確；GPS衛(wèi)星信號屬于非常微弱的信號，又易受周邊環(huán)境的干擾與反射，信號質(zhì)量波動很大，定位準確性差；GPS衛(wèi)星信號在城市環(huán)境強弱變化很大，入室內(nèi)則基本無法定位.

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本文提供一種人群聚集場所監(jiān)測及預(yù)警的方法和系統(tǒng)，LBS基站定位技術(shù)解決了大型公共區(qū)域和復(fù)雜環(huán)境下人員實時位置信息問題，數(shù)據(jù)準確度高；通過強大的分析單位根據(jù)每個人員的實時經(jīng)緯度提供疏散路線，降低疏散風(fēng)險.

LBS基站定位(Location Based Service，簡稱LBS)一般應(yīng)用于手機用戶[1]，它是基于位置的服務(wù)，通過電信、移動運營商的無線電通訊網(wǎng)絡(luò)(如GSM網(wǎng)、CDMA網(wǎng))或外部定位方式獲取移動終端用戶的位置信息(地理坐標(biāo)或大地坐標(biāo))，在GIS(Geographic Information System，地理信息系統(tǒng))平臺的支持下，為用戶提供位置服務(wù)的一種技術(shù).LBS基站定位相較于GPS定位具有以下優(yōu)點：①無需硬件投入，用于定位的移動通訊設(shè)備無需增加GPS定位模塊，基于最基礎(chǔ)的移動技術(shù)實現(xiàn)，適用范圍廣；②GPS定位雖然定位精度高，但僅適用于戶外空曠區(qū)域，無法對室內(nèi)區(qū)域進行定位，LBS基站定位適用于所有基站覆蓋的區(qū)域，且基站覆蓋越高定位越準確，目前大型公共區(qū)域基站覆蓋率高，根據(jù)不同環(huán)境使用不同定位方法，定位精度已接近GPS定位.

2系統(tǒng)設(shè)計

移動通信設(shè)備(如手機)通過基站接入移動通信網(wǎng)絡(luò)，移動終端設(shè)備定時和移動基站交互基站的位置信令，其中包含用戶當(dāng)前所在基站編碼.通過采集手機位置信令，可實時獲得各個基站覆蓋區(qū)域下的移動終端數(shù)量，從而分析出各個區(qū)域?qū)崟r人流量，一方面可以展示在GIS地圖中，另一方面可在人流超過預(yù)警閥值時向監(jiān)控區(qū)域中手機推送預(yù)警信息，提醒并安排人員疏散等.

監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)包括信息收集單元、人流分析單元、指揮協(xié)同單元、預(yù)警推送單元、信息展示單元和數(shù)據(jù)存儲單元等.(見圖1)

圖1　系統(tǒng)框架圖

(1) 信息收集單元.信息收集單元通過LBS基站定位人群聚集場所內(nèi)移動通訊設(shè)備用戶位置信息，每個移動通訊設(shè)備用戶生成唯一的標(biāo)識和所處的實時經(jīng)緯度，信息收集單元每隔5秒將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給人流分析單元.

(2)人流分析單元.人流分析單元通過獲取信息收集單元發(fā)送的移動通訊設(shè)備用戶實時位置信息，按照時間先后順序?qū)⒛硞€唯一的標(biāo)識的移動通訊設(shè)備的各個時間點位置信息依次排列，對相鄰的兩個時間點位置信息進行分析，獲取移動通訊設(shè)備流向信息，進而分析監(jiān)控范圍內(nèi)的移動通訊設(shè)備總體數(shù)量、單位時間內(nèi)進入和離開監(jiān)控范圍的終端數(shù)量[2]；對全量樣本中的移動通訊設(shè)備流向信息進行分類，劃分出各流向的人群、監(jiān)測區(qū)域內(nèi)人群分布情況和各個人群的流向等監(jiān)控指標(biāo).根據(jù)移動通訊設(shè)備用戶的實時位置制定疏散路線，利用數(shù)據(jù)存儲單元存儲的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各監(jiān)測指標(biāo)的發(fā)展，并將相關(guān)實時監(jiān)控指標(biāo)和預(yù)警信息發(fā)送給信息展示單元在電子地圖上進行展示.

(3)預(yù)警推送單元.預(yù)警推送單元根據(jù)預(yù)警類型將預(yù)警信息和人員疏散路線發(fā)送給區(qū)域管理人員、區(qū)域內(nèi)所有人員或展示在區(qū)域內(nèi)的信息媒介(LED屏幕或區(qū)域廣播).根據(jù)預(yù)警的級別不同，預(yù)警信息的發(fā)送對象也不同.

(4)信息展示單元.信息展示單元獲取人流分析單元中發(fā)送的實時監(jiān)控指標(biāo)和預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過電子地圖的方式展示，管理人員閱讀分析電子地圖上的實時數(shù)據(jù)和預(yù)警情況，并做出相應(yīng)的指揮.

(5)指揮協(xié)同單元.指揮協(xié)同單元為管理人員提供預(yù)警指揮協(xié)同的入口.管理人員編輯相關(guān)指揮信息，指揮信息通過預(yù)警推送單元發(fā)送給相關(guān)接收人員和信息媒介(LED屏幕或區(qū)域廣播).

(6)數(shù)據(jù)存儲單元.數(shù)據(jù)存儲單元儲存歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)，人流分析單元利用實時監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)據(jù)存儲單元存儲的歷史數(shù)據(jù)精確預(yù)測監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各監(jiān)測指標(biāo)的發(fā)展，提前為管理人員發(fā)出預(yù)警，幫助管理人員在第一時間作出判斷，正確引導(dǎo)人流，避免事故的發(fā)生[3].

以用戶進入監(jiān)控區(qū)域為例，結(jié)合圖2，說明一種人群聚集場所監(jiān)測及預(yù)警的方法和系統(tǒng)的具體流程.

圖2　系統(tǒng)具體流程

具體說明如下：

步驟1：移動通訊設(shè)備用戶進入監(jiān)控區(qū)域，信息收集單元通過LBS基站定位根據(jù)移動通訊設(shè)備IMEI號為移動通訊設(shè)備用戶分配唯一的標(biāo)識，并每隔5秒收集該標(biāo)識的實時經(jīng)緯度.

步驟2：信息收集單元收集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)所有移動通訊設(shè)備用戶實時時間點位置信息，在人流分析單元按照時間先后順序?qū)⒛硞€唯一的標(biāo)識的移動通訊設(shè)備的各個時間點位置信息依次排列，對相鄰的兩個時間點位置信息進行分析，獲取移動通訊設(shè)備流向信息，進而分析監(jiān)控范圍內(nèi)的移動通訊設(shè)備總體數(shù)量、單位時間內(nèi)進入和離開監(jiān)控范圍的終端數(shù)量；對全量樣本中的移動通訊設(shè)備流向信息進行分類，劃分出各流向的人群，對人群進行監(jiān)測，分析監(jiān)測區(qū)域內(nèi)單位面積聚集人數(shù)、總體人員數(shù)、人群分布情況、各個人群的流向、單位時間后預(yù)測聚集人數(shù)等監(jiān)控指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)展示在信息展示單元.

步驟3：管理人員閱讀信息展示單元電子地圖上展示，以及實時數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)，結(jié)合疏導(dǎo)人員在電子地圖上的分布，通過指揮協(xié)同單元發(fā)送主動預(yù)警信息，提前做出疏導(dǎo)人員調(diào)度.

步驟4：預(yù)警推送單元接收指揮協(xié)同單元發(fā)送的主動預(yù)警信息，并推送至相關(guān)人員.

步驟5：人流分析單元發(fā)送數(shù)據(jù)至預(yù)警推送單元，預(yù)警推送單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的預(yù)警閥值進行實施自動預(yù)警，預(yù)警推送單元將預(yù)警信息和人員疏散路線發(fā)送給區(qū)域內(nèi)所有人員[5-6].

步驟6：監(jiān)控區(qū)域內(nèi)人員逐漸被疏散，總體人員數(shù)小于設(shè)定閥值的60%，預(yù)警解除，整個預(yù)警過程被記錄至數(shù)據(jù)存儲單元.

至此，流程結(jié)束.

3結(jié)束語

本文提供一種人群聚集場所監(jiān)測及預(yù)警的方法和系統(tǒng)，LBS基站定位技術(shù)解決了大型公共區(qū)域和復(fù)雜環(huán)境下人員實時位置信息問題，數(shù)據(jù)準確度高；通過強大的分析單位根據(jù)每個人員的實時經(jīng)緯度提供疏散路線，降低疏散風(fēng)險.相比傳統(tǒng)的視頻監(jiān)測和GPS監(jiān)測，具備成本低、適用廣、實時性強等優(yōu)點.

參考文獻：

[1]李林蔚.基于LBS手機軟件的私密性研究[J].內(nèi)江科技,2012(12):159-160.

[2]潘鵬.基于個人感受的位置匿名隱私保護技術(shù)研究[D]．武漢：華中科技大學(xué),2011.

[3]史聰靈，鐘茂華.人員密集場所客流監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)[J].勞動保護,2015(2):112-113.

[4]任常興,吳宗之,劉茂.城市公共場所人群踩踏事故分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2005,15(12):104-105.

[5]曾偉平,唐少佳.基于馬爾可夫隨機場的人群密度監(jiān)測技術(shù)[J].安全與環(huán)境工程,2007,14(4):71-74.

(責(zé)任編輯:王前)

Research and design of monitoring and early warning system for crowd gathering place based on LSB Technology

HUO Zhuo-qun

(DepartmentofElectronicInformation,AnhuiFinance&TradeVocationalCollege,Hefei,Anhui230601,China)

Abstract:Firstly, the current crowd monitoring technologies and corresponding weakness are introduced. Then, a new crowd place monitoring and early warning solution based on LSB technology, which carries on the system design and process analysis, is proposed. In comparison to tradional way, LSB based monitoring and early-warning method has several advantages, such as lower cost, wider uses and higher real-time processing.

Key words:LSB; crowd monitoring technologies; early warning

DOI:10.13877/j.cnki.cn22-1284.2016.06.004

*收稿日期：2016-03-11

作者簡介：霍卓群，女，安徽巢湖人，副教授.

中圖分類號：TP393

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1008-7974(2016)03-0009-03