基于LSB技術的人群聚集場所監測及預警系統研究與設計*

霍卓群

(安徽財貿職業學院 電子信息系,安徽 合肥 230601)

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基于LSB技術的人群聚集場所監測及預警系統研究與設計*

霍卓群

(安徽財貿職業學院 電子信息系,安徽 合肥 230601)

摘要:文章首先介紹目前人群監測技術和存在的問題，提出基于LSB技術的人群聚集場所監測和預警的方法，并進行系統設計和流程跟蹤.相比傳統監測方法，基于LSB監測預警方法具有成本低、適用廣、實時性強等優點.

關鍵詞:LSB;人群監測技術;預警

1研究背景

當前，場所人員密度監測技術越來越成熟，場所人員密度監測技術的應用越來越廣泛，現有技術主要以視頻監控和GPS監控為主.

視頻監視系統方案受環境影響大，尤其在大型公共區域，布設攝像機困難，監測數據獲取難度大；區域范圍大且環境復雜，易造成遮擋，視頻分析準確度低；無法為區域內每個人員設定唯一標識獲取實時經緯度，無法根據每個人員的實時經緯度確定區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定位系統方案受設備影響大，每個被監測移動設備必須具有GPS模塊并時刻開啟，易造成統計數量不準確；GPS衛星信號屬于非常微弱的信號，又易受周邊環境的干擾與反射，信號質量波動很大，定位準確性差；GPS衛星信號在城市環境強弱變化很大，入室內則基本無法定位.

有鑒于現有技術的上述缺陷，本文提供一種人群聚集場所監測及預警的方法和系統，LBS基站定位技術解決了大型公共區域和復雜環境下人員實時位置信息問題，數據準確度高；通過強大的分析單位根據每個人員的實時經緯度提供疏散路線，降低疏散風險.

LBS基站定位(Location Based Service，簡稱LBS)一般應用于手機用戶[1]，它是基于位置的服務，通過電信、移動運營商的無線電通訊網絡(如GSM網、CDMA網)或外部定位方式獲取移動終端用戶的位置信息(地理坐標或大地坐標)，在GIS(Geographic Information System，地理信息系統)平臺的支持下，為用戶提供位置服務的一種技術.LBS基站定位相較于GPS定位具有以下優點：①無需硬件投入，用于定位的移動通訊設備無需增加GPS定位模塊，基于最基礎的移動技術實現，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域，無法對室內區域進行定位，LBS基站定位適用于所有基站覆蓋的區域，且基站覆蓋越高定位越準確，目前大型公共區域基站覆蓋率高，根據不同環境使用不同定位方法，定位精度已接近GPS定位.

2系統設計

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

監控和預警系統包括信息收集單元、人流分析單元、指揮協同單元、預警推送單元、信息展示單元和數據存儲單元等.(見圖1)

圖1　系統框架圖

(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移動通訊設備用戶位置信息，每個移動通訊設備用戶生成唯一的標識和所處的實時經緯度，信息收集單元每隔5秒將收集的數據發送給人流分析單元.

(2)人流分析單元.人流分析單元通過獲取信息收集單元發送的移動通訊設備用戶實時位置信息，按照時間先后順序將某個唯一的標識的移動通訊設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，獲取移動通訊設備流向信息，進而分析監控范圍內的移動通訊設備總體數量、單位時間內進入和離開監控范圍的終端數量[2]；對全量樣本中的移動通訊設備流向信息進行分類，劃分出各流向的人群、監測區域內人群分布情況和各個人群的流向等監控指標.根據移動通訊設備用戶的實時位置制定疏散路線，利用數據存儲單元存儲的歷史數據預測監測區域內各監測指標的發展，并將相關實時監控指標和預警信息發送給信息展示單元在電子地圖上進行展示.

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

(4)信息展示單元.信息展示單元獲取人流分析單元中發送的實時監控指標和預測指標數據，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據和預警情況，并做出相應的指揮.

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

(6)數據存儲單元.數據存儲單元儲存歷史監控數據，人流分析單元利用實時監控數據結合數據存儲單元存儲的歷史數據精確預測監測區域內各監測指標的發展，提前為管理人員發出預警，幫助管理人員在第一時間作出判斷，正確引導人流，避免事故的發生[3].

以用戶進入監控區域為例，結合圖2，說明一種人群聚集場所監測及預警的方法和系統的具體流程.

圖2　系統具體流程

具體說明如下：

步驟1：移動通訊設備用戶進入監控區域，信息收集單元通過LBS基站定位根據移動通訊設備IMEI號為移動通訊設備用戶分配唯一的標識，并每隔5秒收集該標識的實時經緯度.

步驟2：信息收集單元收集監控區域內所有移動通訊設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將某個唯一的標識的移動通訊設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，獲取移動通訊設備流向信息，進而分析監控范圍內的移動通訊設備總體數量、單位時間內進入和離開監控范圍的終端數量；對全量樣本中的移動通訊設備流向信息進行分類，劃分出各流向的人群，對人群進行監測，分析監測區域內單位面積聚集人數、總體人員數、人群分布情況、各個人群的流向、單位時間后預測聚集人數等監控指標，并將數據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，以及實時數據和預測數據，結合疏導人員在電子地圖上的分布，通過指揮協同單元發送主動預警信息，提前做出疏導人員調度.

步驟4：預警推送單元接收指揮協同單元發送的主動預警信息，并推送至相關人員.

步驟5：人流分析單元發送數據至預警推送單元，預警推送單元根據預先設定的預警閥值進行實施自動預警，預警推送單元將預警信息和人員疏散路線發送給區域內所有人員[5-6].

步驟6：監控區域內人員逐漸被疏散，總體人員數小于設定閥值的60%，預警解除，整個預警過程被記錄至數據存儲單元.

至此，流程結束.

3結束語

本文提供一種人群聚集場所監測及預警的方法和系統，LBS基站定位技術解決了大型公共區域和復雜環境下人員實時位置信息問題，數據準確度高；通過強大的分析單位根據每個人員的實時經緯度提供疏散路線，降低疏散風險.相比傳統的視頻監測和GPS監測，具備成本低、適用廣、實時性強等優點.

參考文獻：

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

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

[3]史聰靈，鐘茂華.人員密集場所客流監控預警系統[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].中國安全科學學報,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測技術[J].安全與環境工程,2007,14(4):71-74.

(責任編輯: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

文獻標志碼：A

文章編號：1008-7974(2016)03-0009-03