基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控新型設(shè)備設(shè)計研究

徐衛(wèi)衛(wèi)

（寧波經(jīng)貿(mào)學(xué)校，寧波 315000）

0 引言

智能監(jiān)控有大量的市場需求。當(dāng)前，人們的安全防范意識不斷增強，監(jiān)控攝像設(shè)備的需求不斷增加，而圖像傳感技術(shù)的發(fā)展，為監(jiān)控攝像裝置的大規(guī)模裝機奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)前，監(jiān)控攝像裝置已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，如學(xué)校、工廠、商店、馬路、宅外監(jiān)控、住宅監(jiān)控等。當(dāng)前，家庭居住房屋很多都裝設(shè)了監(jiān)控，對家中環(huán)境進行監(jiān)控，若有外人或者小偷進入住宅，可以記錄下闖入者的樣子、闖入時間等信息，作為證據(jù)報案。

綠色節(jié)能是永恒的時代主題。人們對監(jiān)控攝像住宅的要求不斷增加，但是當(dāng)前監(jiān)控裝置的功能還需要改善，當(dāng)前攝像頭需要一直處于開啟狀態(tài)，從而對室內(nèi)環(huán)境進行監(jiān)控，但是在無人情況下，一直開啟監(jiān)控不僅會浪費電能，同時監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)儲存在硬盤中，由于硬盤容量有限，需要設(shè)置循環(huán)監(jiān)控，這樣會加速硬盤損壞，降低硬盤使用使用，因此需要對監(jiān)控設(shè)備進行改進，更好地滿足人們的需求，基于此本研究設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備。

多功能集成沒能打破技術(shù)壁壘?，F(xiàn)實生活中，智能設(shè)備沒有能夠形成一體化設(shè)計，各種設(shè)備間存在著技術(shù)壁壘，相互間不能夠順暢融合，使得家庭中、工作場所有多種智能設(shè)備并存。其支持的軟件系統(tǒng)也不兼容，使得手機端安裝過多APP。如何將智能設(shè)備間高度集成、高度美觀是一個很值得商榷的話題。

寧波數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展硬性需求。在經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，電子信息行業(yè)既是先行先試的重要領(lǐng)域，又是推動轉(zhuǎn)型的重要支撐，面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，促進數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合，推動制造業(yè)數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，持續(xù)加強新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，夯實數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的根基。在“數(shù)字引擎”強勁發(fā)展背景下，著眼未來，讓產(chǎn)業(yè)會“思考”更智慧，以便獲得諸如優(yōu)化資源管理或提高生活質(zhì)量等好處。

1 新型設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能描述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加持下的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

基于現(xiàn)實生活中存在以上多種困惑，本研究設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控設(shè)備結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的智能監(jiān)控設(shè)備共包括攝像頭、控制終端、移動終端、存儲裝置、無線傳輸裝置、人體識別裝置、感測裝置、提醒裝置、火災(zāi)檢測裝置和定位裝置等幾部分，各部分之間的連接關(guān)系如圖1中所示。

控制裝置通過無線傳輸裝置和攝像頭、人臉識別、存儲和移動終端等相互連接，在運行過程中，當(dāng)有人進入到監(jiān)控環(huán)境中以后，人臉識別裝置會自動識別，并且自動向控制終端發(fā)送識別信號，控制終端在接收到這一信息之后，會控制攝像頭開啟，對環(huán)境進行錄像、存儲，并且將信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給移動終端。

1.2 各模塊的組成和相應(yīng)功能描述

（1）攝像頭。選擇高清攝像頭，在控制終端的作用下進行錄像。

（2）控制終端。通過無線傳輸裝置對各模塊進行控制。

（3）移動終端。包括手機等設(shè)備，通過移動網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)相連，系統(tǒng)會將信息傳輸給移動終端，通知用戶監(jiān)控環(huán)境內(nèi)的情況變化。

（4）存儲裝置。儲存錄像。

（5）無線傳輸裝置。無線傳輸裝和各功能模塊相連，將各模塊的信息傳輸給控制終端，并且將控制終端的命令傳達給各模塊。無線傳輸裝置可以采用Zig-Bee裝置、藍牙裝置、WiFi裝置、4G網(wǎng)絡(luò)裝置或者5G網(wǎng)絡(luò)裝置，也可以采用組合方式。

（6）人體識別裝置。選擇熱成像儀作為人體識別裝置，其通過無線傳輸裝置和控制終端連接，在監(jiān)控環(huán)境范圍內(nèi)出現(xiàn)人時，其會通知控制終端，由控制終端開啟攝像頭進行錄像。

（7）感測裝置。感測裝置主要包括門磁開關(guān)，其通過無線傳輸裝置和控制終端相連，再感應(yīng)到門開啟時，會通知終端開啟攝像機。

（8）提醒裝置。提醒裝置采用的是蜂鳴器，主要的作用是報警，當(dāng)檢測到有人強行進入到室內(nèi)以后，其會發(fā)送信號給提醒裝置，由其發(fā)出聲音警報。

（9）火災(zāi)檢測裝置?；馂?zāi)檢測裝置應(yīng)用的是煙霧傳感器、溫度傳感器等，在感知到溫度異常或者煙霧異常以后，會將信息發(fā)送給控制裝置、提醒裝置和移動終端等，告知發(fā)生火災(zāi)，以便主任迅速采取措施滅火，保證家居安全。

（10）定位裝置。定位裝置應(yīng)用的是GPS定位系統(tǒng)，其和控制終端通過無線傳輸裝置相連，功能是對所處環(huán)境進行定位，并將位置發(fā)送給終端系統(tǒng)。

2 智能環(huán)境監(jiān)控新型設(shè)備系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方式

2.1 整體工作過程

本研究設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)移動的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的具體工作過程如下：在系統(tǒng)運行過程中，人體識別裝置是持續(xù)運行的，對攝像頭的監(jiān)控區(qū)域進行檢測，判斷是否有人進入，當(dāng)有人進入以后，會將這一信息傳輸給控制終端，由控制終端控制攝像頭開啟，對監(jiān)控范圍進行錄像，攝像頭會隨著人物移動和變換角度，從而保證人處于錄像的中心，錄像會被存儲到存儲裝置中。通過這樣的設(shè)計，攝像頭不需要一直開啟，節(jié)約了電能，同時硬盤的存入量也有效降低，減少了硬盤的使用空間，同時減少循環(huán)刪除的次數(shù)，避免其受到損壞，提高硬盤的使用壽命。

2.2 人體識別裝置的工作過程

人體成像裝置應(yīng)用的是熱成像儀這一設(shè)備，該設(shè)備和控制終端通過無線通信裝置相連。熱成像裝置配制有紅外探測器和光學(xué)成像物鏡，被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，能夠得到紅外熱像圖。得到的熱像圖和物體表面的熱分布場相對應(yīng)，由于人體具有熱量，當(dāng)人進入到攝像機的監(jiān)控范圍內(nèi)以后，通過熱成像儀測出的紅外圖像，就可以判斷出有人進入，然后將這一信息通過在無線通信裝置傳輸給控制終端，控制終端接收到信號以后，會控制攝像頭開啟，開始錄像，并存儲，相應(yīng)的這一信息和圖像會推送給移動終端，通知主人有人進入。

2.3 其他模塊的工作過程

本研究設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)移動的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)還具有感測裝置、提醒裝置、火災(zāi)監(jiān)測裝置、定位裝置等功能模塊，這些模塊都通過無線通信裝置和控制終端相連，進行信息傳輸。其中，感測裝置的作用是感知設(shè)定物的變化，當(dāng)感知到變化之后，會將信號傳遞給控制終端，由其將信號發(fā)送給提醒裝置和移動終端，提醒裝置會響應(yīng)，發(fā)出聲音通知用戶，感測裝置通常設(shè)定在房屋門或者是窗戶上?；馂?zāi)檢測裝置通過溫度和煙霧傳感器來判斷是否發(fā)生了火災(zāi)，若其發(fā)現(xiàn)溫度異?；蛘呤菬熿F異常，會判斷發(fā)生了火災(zāi)，會通過無線通信裝置傳輸給控制終端，控制終端會控制提醒裝置發(fā)出報警聲，并且將信息發(fā)送給移動終端。定位模塊的作用是對所處環(huán)境進行定位，當(dāng)檢測到發(fā)生火災(zāi)或者是其它情況時，提醒裝置警報的同時，其也會將所處環(huán)境位置發(fā)送給控制終端。

3 本設(shè)計的優(yōu)點和市場應(yīng)用前景

本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)移動的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，相較于現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)點在于，其能夠通過人體識別裝置，對環(huán)境中是否有人進入進行判斷，在有人的進入環(huán)境監(jiān)控范圍之后，再開啟攝像頭，從而可以有效的節(jié)約電能；同時減少不必要錄像數(shù)據(jù)，簡化數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的利用效率；通過應(yīng)用這一技術(shù)，還能夠減少硬盤的使用，提高硬盤的壽命。

此外，其還配置有感測裝置、火災(zāi)檢測裝置、定位裝置和提醒裝置，可以及時發(fā)現(xiàn)入侵、火災(zāi)等情況，并且進行報警，并且將信息推送給移動終端，可以更好的進行家居的安全防護。由于具有多樣化的功能和系統(tǒng)集約化的優(yōu)點，因此該裝置具有大量的用戶適用，解決過多安裝APP的困擾。在家居防護越來越受到人們受到重視的今天，超高的性價比使該新型設(shè)備具有更好的應(yīng)用前景。同時公司、倉庫、寫字樓宇、學(xué)校、車間、特種車輛等場所均可以采用該產(chǎn)品進行智能多維度監(jiān)控。

未來，該設(shè)置還可以和云存儲技術(shù)相結(jié)合，將數(shù)據(jù)保存到云端，從而提高數(shù)據(jù)的安全性，防止硬件損壞而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失；其還可以和人臉識別技術(shù)相結(jié)合，對進入監(jiān)控范圍人的身份進行判定，更好地進行監(jiān)控。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了一種具有智能環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)檢測、入侵檢測、定位和警報等多種功能的環(huán)境監(jiān)測裝置，通過無線通信技術(shù)和移動網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⑿畔崟r推送給一個特定移動終端APP，使用戶實時掌握監(jiān)控范圍的情況，同時具備節(jié)約電源和硬盤等方面的優(yōu)點。

以積極主動的姿態(tài)擁抱數(shù)字時代，深化數(shù)字變革，全面推動發(fā)展格局、發(fā)展動能、發(fā)展質(zhì)量的變革重塑。該研究結(jié)論會使用申請新型專利的去固化、保護技術(shù)的落地和安全，盡快地與電子設(shè)計生產(chǎn)公司合作，簽訂生產(chǎn)合作協(xié)議，將技術(shù)進行轉(zhuǎn)化、服務(wù)社會。