何錦濤

（西安文理學院信息工程學院，陜西 西安 710065）

0 前言

2020年年初新冠肺炎疫情的暴發(fā)給世界各地的人民生命安全帶來嚴重的威脅，隨著對病毒傳播途徑等特性的研究，疫情的常態(tài)化防控已經是日常生活中的重要工作。高校作為人口密集場所更是防控的重點，特別是高校餐廳，具有就餐時間集中，容易出現(xiàn)人員密度過大的特點，因此應當實時控制餐廳內的就餐人數(shù)。針對這一問題，本文設計開發(fā)了一個餐廳人數(shù)自動計數(shù)預警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠實時統(tǒng)計進入和離開餐廳的人數(shù)，并提供餐廳內就餐人數(shù)的狀態(tài)，根據(jù)設定閾值給出預警信息，確保餐廳人數(shù)不超過設定值，系統(tǒng)自動運行，相比人工計數(shù)和控制，統(tǒng)計準確度和效率都更高，而且該系統(tǒng)設計簡潔經濟，拆裝簡單，還能夠進一步降低人員接觸，可用于校園餐廳或其他容易出現(xiàn)人員密集的場所。

1 系統(tǒng)總體設計

根據(jù)校園餐廳等場所人員容易出現(xiàn)集中、快速流動的特點，系統(tǒng)首先要具有對流動人數(shù)快速、準確統(tǒng)計與顯示的功能，且計數(shù)方式應當是非接觸式的，其次要具有預警功能，即當位于餐廳內的人數(shù)達到預設值時，要在入口處通過顯示告警裝置提醒人員暫停進入，待有人員從餐廳出口離開后，再重新提醒入口處可正常進入。根據(jù)這一需求，同時從經濟、簡潔和易于拆裝的方面綜合分析，本系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為處理、控制單元，計數(shù)裝置采用非接觸式紅外計數(shù)器，選用E18-D80NK-N紅外傳感器，此傳感器識別范圍廣，抗干擾性強，價格低廉操作簡易，比較符合本系統(tǒng)的要求。同時系統(tǒng)還包含報警、顯示、按鍵、電源等，系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。電源模塊對系統(tǒng)進行供電，按鍵模塊可對系統(tǒng)的人數(shù)閾值進行設置以及清零和系統(tǒng)復位。紅外線計數(shù)裝置進行人數(shù)數(shù)據(jù)的采集并送至主控芯片。主控芯片根據(jù)控制處理程序對數(shù)據(jù)進行分析，結果通過顯示模塊進行數(shù)據(jù)的顯示，以及驅動預警裝置進行報警。

圖1 系統(tǒng)結構組成圖

2 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的總體功能圖如圖2所示，接通電源打開開關之后整個系統(tǒng)會首先進行初始化自檢，初始化和自檢通過后顯示屏會顯示初始正常內容，系統(tǒng)開始運行。此時可以通過按鍵設置報警人數(shù)的閾值數(shù)。按下S4按鍵進入設置界面，再通過S2和S3鍵可以對報警值進行設置，設置好數(shù)值后，再次按下S4鍵到初始界面。若不做設置，則系統(tǒng)按照預設的預警人數(shù)值進行報警。然后系統(tǒng)進入正常工作，即計數(shù)統(tǒng)計狀態(tài)，實時顯示進出人數(shù)以及餐廳內當前總人數(shù)，達到閾值就會觸發(fā)預警裝置報警。此時，若出口有人員離開，餐廳內人數(shù)減少，降低至閾值以下，則停止報警，并提示可以繼續(xù)進入。

圖2 系統(tǒng)總體功能圖

3 系統(tǒng)性能測試

按照總體方案，首先對系統(tǒng)進行了仿真測試[5]，測試結果顯示系統(tǒng)正常運行，然后按照方案對系統(tǒng)進行了硬件的連接焊接，并將軟件部分燒寫至單片機，最后對完成的系統(tǒng)進了實際功能測試。測試結果如圖3所示。

圖3（a）是系統(tǒng)啟動后的初始狀態(tài)；圖3（b）是設置報警閾值人數(shù)的狀態(tài)，圖中將閾值設置為41；圖3（c）是報警狀態(tài)，其中J代表進入的人數(shù)，為46人，C代表離開的人數(shù)，為1人，Z代表當前餐廳內的人數(shù)，為45人，從測試結果可以看出，系統(tǒng)準確地統(tǒng)計了就餐人數(shù)，且根據(jù)閾值進行了及時報警。圖3（d）是正常未超出閾值時的狀態(tài)，也準確的統(tǒng)計了進入、離開和當前餐廳內的人數(shù)。以上測試結果表明，系統(tǒng)能夠正確統(tǒng)計進入和離開餐廳的人數(shù)，并能夠正確顯示餐廳內的實時就餐人數(shù)，且能夠根據(jù)設定的閾值發(fā)出正確的預警信息，滿足餐廳人數(shù)自動計數(shù)和預警的要求。

圖3 系統(tǒng)測試圖

4 結語

本文針對疫情防控常態(tài)下校園餐廳等人員流動密集場所的人數(shù)統(tǒng)計預警問題，設計開發(fā)了一個人數(shù)自動計數(shù)預警系統(tǒng)，系統(tǒng)采用非接觸式計數(shù)，以STC89C52單片機為控制處理核心，計數(shù)器采用一對紅外線發(fā)射接收管作為計數(shù)器的信號檢測裝置，分別布置于餐廳的出口處和入口處，當有人員進入和離開時系統(tǒng)進行計數(shù)，并將計數(shù)情況傳送至主控模塊，入口處計進入餐廳的人數(shù)，出口處計離開餐廳的人數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)出入口計數(shù)實時統(tǒng)計當前在餐廳內就餐人數(shù)，并輸出至顯示模塊進行顯示。當人數(shù)大于設定的閾值時，系統(tǒng)在入口處發(fā)出告警信息，提示控制進入人員或停止進入。最后對系統(tǒng)進行了測試，結果表明該系統(tǒng)能夠實時統(tǒng)計進入和離開餐廳的人數(shù)，并提供餐廳內就餐人數(shù)的狀態(tài)，根據(jù)設定閾值給出預警信息，確保餐廳人數(shù)不超過設定值，系統(tǒng)自動運行，相比人工計數(shù)和控制，統(tǒng)計準確度和效率都更高，而且是非接觸式統(tǒng)計，能夠進一步降低人員接觸風險，可用于校園餐廳等人員密集、流動性大的公共場所，是疫情防控常態(tài)下的一種有效工具，具有一定的應用價值。