基于LSB技术的人群聚集场所监测及预警系统研究与设计*

霍卓群

(安徽财贸职业学院 电子信息系,安徽 合肥 230601)



基于LSB技术的人群聚集场所监测及预警系统研究与设计*

霍卓群

(安徽财贸职业学院 电子信息系,安徽 合肥 230601)

摘要:文章首先介绍目前人群监测技术和存在的问题，提出基于LSB技术的人群聚集场所监测和预警的方法，并进行系统设计和流程跟踪.相比传统监测方法，基于LSB监测预警方法具有成本低、适用广、实时性强等优点.

关键词:LSB;人群监测技术;预警

1研究背景

当前，场所人员密度监测技术越来越成熟，场所人员密度监测技术的应用越来越广泛，现有技术主要以视频监控和GPS监控为主.

视频监视系统方案受环境影响大，尤其在大型公共区域，布设摄像机困难，监测数据获取难度大；区域范围大且环境复杂，易造成遮挡，视频分析准确度低；无法为区域内每个人员设定唯一标识获取实时经纬度，无法根据每个人员的实时经纬度确定区域间的人员流向并提供针对个人的疏散路线，紧急情况时易造成疏散混乱.而GPS定位系统方案受设备影响大，每个被监测移动设备必须具有GPS模块并时刻开启，易造成统计数量不准确；GPS卫星信号属于非常微弱的信号，又易受周边环境的干扰与反射，信号质量波动很大，定位准确性差；GPS卫星信号在城市环境强弱变化很大，入室内则基本无法定位.

有鉴于现有技术的上述缺陷，本文提供一种人群聚集场所监测及预警的方法和系统，LBS基站定位技术解决了大型公共区域和复杂环境下人员实时位置信息问题，数据准确度高；通过强大的分析单位根据每个人员的实时经纬度提供疏散路线，降低疏散风险.

LBS基站定位(Location Based Service，简称LBS)一般应用于手机用户[1]，它是基于位置的服务，通过电信、移动运营商的无线电通讯网络(如GSM网、CDMA网)或外部定位方式获取移动终端用户的位置信息(地理坐标或大地坐标)，在GIS(Geographic Information System，地理信息系统)平台的支持下，为用户提供位置服务的一种技术.LBS基站定位相较于GPS定位具有以下优点：①无需硬件投入，用于定位的移动通讯设备无需增加GPS定位模块，基于最基础的移动技术实现，适用范围广；②GPS定位虽然定位精度高，但仅适用于户外空旷区域，无法对室内区域进行定位，LBS基站定位适用于所有基站覆盖的区域，且基站覆盖越高定位越准确，目前大型公共区域基站覆盖率高，根据不同环境使用不同定位方法，定位精度已接近GPS定位.

2系统设计

移动通信设备(如手机)通过基站接入移动通信网络，移动终端设备定时和移动基站交互基站的位置信令，其中包含用户当前所在基站编码.通过采集手机位置信令，可实时获得各个基站覆盖区域下的移动终端数量，从而分析出各个区域实时人流量，一方面可以展示在GIS地图中，另一方面可在人流超过预警阀值时向监控区域中手机推送预警信息，提醒并安排人员疏散等.

监控和预警系统包括信息收集单元、人流分析单元、指挥协同单元、预警推送单元、信息展示单元和数据存储单元等.(见图1)

图1　系统框架图

(1) 信息收集单元.信息收集单元通过LBS基站定位人群聚集场所内移动通讯设备用户位置信息，每个移动通讯设备用户生成唯一的标识和所处的实时经纬度，信息收集单元每隔5秒将收集的数据发送给人流分析单元.

(2)人流分析单元.人流分析单元通过获取信息收集单元发送的移动通讯设备用户实时位置信息，按照时间先后顺序将某个唯一的标识的移动通讯设备的各个时间点位置信息依次排列，对相邻的两个时间点位置信息进行分析，获取移动通讯设备流向信息，进而分析监控范围内的移动通讯设备总体数量、单位时间内进入和离开监控范围的终端数量[2]；对全量样本中的移动通讯设备流向信息进行分类，划分出各流向的人群、监测区域内人群分布情况和各个人群的流向等监控指标.根据移动通讯设备用户的实时位置制定疏散路线，利用数据存储单元存储的历史数据预测监测区域内各监测指标的发展，并将相关实时监控指标和预警信息发送给信息展示单元在电子地图上进行展示.

(3)预警推送单元.预警推送单元根据预警类型将预警信息和人员疏散路线发送给区域管理人员、区域内所有人员或展示在区域内的信息媒介(LED屏幕或区域广播).根据预警的级别不同，预警信息的发送对象也不同.

(4)信息展示单元.信息展示单元获取人流分析单元中发送的实时监控指标和预测指标数据，通过电子地图的方式展示，管理人员阅读分析电子地图上的实时数据和预警情况，并做出相应的指挥.

(5)指挥协同单元.指挥协同单元为管理人员提供预警指挥协同的入口.管理人员编辑相关指挥信息，指挥信息通过预警推送单元发送给相关接收人员和信息媒介(LED屏幕或区域广播).

(6)数据存储单元.数据存储单元储存历史监控数据，人流分析单元利用实时监控数据结合数据存储单元存储的历史数据精确预测监测区域内各监测指标的发展，提前为管理人员发出预警，帮助管理人员在第一时间作出判断，正确引导人流，避免事故的发生[3].

以用户进入监控区域为例，结合图2，说明一种人群聚集场所监测及预警的方法和系统的具体流程.

图2　系统具体流程

具体说明如下：

步骤1：移动通讯设备用户进入监控区域，信息收集单元通过LBS基站定位根据移动通讯设备IMEI号为移动通讯设备用户分配唯一的标识，并每隔5秒收集该标识的实时经纬度.

步骤2：信息收集单元收集监控区域内所有移动通讯设备用户实时时间点位置信息，在人流分析单元按照时间先后顺序将某个唯一的标识的移动通讯设备的各个时间点位置信息依次排列，对相邻的两个时间点位置信息进行分析，获取移动通讯设备流向信息，进而分析监控范围内的移动通讯设备总体数量、单位时间内进入和离开监控范围的终端数量；对全量样本中的移动通讯设备流向信息进行分类，划分出各流向的人群，对人群进行监测，分析监测区域内单位面积聚集人数、总体人员数、人群分布情况、各个人群的流向、单位时间后预测聚集人数等监控指标，并将数据展示在信息展示单元.

步骤3：管理人员阅读信息展示单元电子地图上展示，以及实时数据和预测数据，结合疏导人员在电子地图上的分布，通过指挥协同单元发送主动预警信息，提前做出疏导人员调度.

步骤4：预警推送单元接收指挥协同单元发送的主动预警信息，并推送至相关人员.

步骤5：人流分析单元发送数据至预警推送单元，预警推送单元根据预先设定的预警阀值进行实施自动预警，预警推送单元将预警信息和人员疏散路线发送给区域内所有人员[5-6].

步骤6：监控区域内人员逐渐被疏散，总体人员数小于设定阀值的60%，预警解除，整个预警过程被记录至数据存储单元.

至此，流程结束.

3结束语

本文提供一种人群聚集场所监测及预警的方法和系统，LBS基站定位技术解决了大型公共区域和复杂环境下人员实时位置信息问题，数据准确度高；通过强大的分析单位根据每个人员的实时经纬度提供疏散路线，降低疏散风险.相比传统的视频监测和GPS监测，具备成本低、适用广、实时性强等优点.

参考文献：

[1]李林蔚.基于LBS手机软件的私密性研究[J].内江科技,2012(12):159-160.

[2]潘鹏.基于个人感受的位置匿名隐私保护技术研究[D]．武汉：华中科技大学,2011.

[3]史聪灵，钟茂华.人员密集场所客流监控预警系统[J].劳动保护,2015(2):112-113.

[4]任常兴,吴宗之,刘茂.城市公共场所人群踩踏事故分析[J].中国安全科学学报,2005,15(12):104-105.

[5]曾伟平,唐少佳.基于马尔可夫随机场的人群密度监测技术[J].安全与环境工程,2007,14(4):71-74.

(责任编辑: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

作者简介：霍卓群，女，安徽巢湖人，副教授.

中图分类号：TP393

文献标志码：A

文章编号：1008-7974(2016)03-0009-03