智能監(jiān)控

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智能監(jiān)控范文第1篇

音頻分析技術(shù)

廣義上的動物健康可分為生理健康及情緒健康，音頻分析技術(shù)一般都是針對患有呼吸道疾病的動物咳嗽聲處理實(shí)現(xiàn)生理健康監(jiān)測。為此應(yīng)首先提取患病動物咳嗽聲特征，F(xiàn)errari等[8-9]通過臨床檢查篩選染病豬并采集其咳嗽聲，與檸檬酸誘發(fā)的健康豬咳嗽聲對比發(fā)現(xiàn)染病豬咳嗽音頻的標(biāo)準(zhǔn)化壓力均方差及峰值頻率均值均低于健康豬，而染病豬咳嗽持續(xù)時間及咳嗽頻率則高于健康豬。針對染病豬咳嗽音頻特征參數(shù)構(gòu)建參考模板，將日常生產(chǎn)中利用定向麥克風(fēng)采集到的豬咳嗽聲與該參考模板做模式匹配，可以實(shí)現(xiàn)呼吸道疾病疑似病豬智能識別。在圈舍群養(yǎng)的豬飼養(yǎng)方式下，很難實(shí)現(xiàn)豬個體咳嗽聲的采集，可將圈設(shè)定為監(jiān)測對象，使用麥克風(fēng)陣列定位具備病豬咳嗽音頻特征的咳嗽聲[10]，將出現(xiàn)病豬咳嗽聲頻率高的圈設(shè)定為高危圈，養(yǎng)殖人員重點(diǎn)關(guān)注高危區(qū)內(nèi)動物健康狀況，及早隔離確診病例，這不僅有效降低了人工勞動強(qiáng)度，而且提高了患病豬識別效率，降低了規(guī)模化養(yǎng)殖場由于動物疾病帶來的經(jīng)濟(jì)損失。動物情緒健康更多是動物福利關(guān)注的問題，目前音頻分析技術(shù)主要用于提取動物在恐懼、孤獨(dú)、焦慮等不良情緒下的叫聲特征，在此基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)動物情緒健康的無損監(jiān)測。Jahns[11]針對已知的牛饑餓和叫聲信號提取出先驗(yàn)特征矩陣及其參考模式，利用模式匹配方法識別牛只日常叫聲中所蘊(yùn)含的饑餓及信息。Ikeda等[12]利用線性判別分析方法處理聲音信號的頻譜結(jié)構(gòu)變化特征，進(jìn)而智能識別母牛饑餓以及與仔牛分隔而產(chǎn)生的兩種焦慮狀態(tài)。豬的情緒健康水準(zhǔn)評價研究目前鮮見報道，限位欄飼養(yǎng)母豬和剪牙斷尾仔豬的情緒健康問題最值得關(guān)注。

以仔豬為例，為了驗(yàn)證剪牙斷尾過程會引起仔豬極強(qiáng)的恐懼情緒，可設(shè)計(jì)獨(dú)立的仔豬叫聲采集室，人為制造令其恐懼的突變環(huán)境，采集其叫聲音頻并提取音頻特征構(gòu)建參考模板，與剪牙斷尾時采集的仔豬叫聲做模式匹配，實(shí)現(xiàn)仔豬恐懼情緒的智能識別。動物采食、飲水、排泄行為異常可用于預(yù)測其健康異常，因此這三大行為是畜牧養(yǎng)殖從業(yè)人員最為關(guān)注的動物行為。及時監(jiān)測到動物行為模式的突變有利于及早發(fā)現(xiàn)疑似發(fā)病個體，降低經(jīng)濟(jì)損失。音頻分析技術(shù)目前主要用于牧場放養(yǎng)的牛羊采食行為監(jiān)測，這種飼養(yǎng)方式下牛羊活動范圍廣，人工觀察方式及機(jī)器視覺技術(shù)難以監(jiān)測它們的采食行為。但是牛羊采食主要有咬斷及咀嚼草料兩種動作，而實(shí)際采食量可由咬斷草料的次數(shù)來判定，因此可通過咬斷、咀嚼草料兩種動作的不同音頻特征識別牛羊采食過程中咬斷草料的次數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采食量的智能監(jiān)測[6-7]。難以實(shí)時、準(zhǔn)確掌握養(yǎng)殖動物需求是目前畜牧養(yǎng)殖業(yè)面臨的挑戰(zhàn)之一，而動物叫聲是其生理、情緒健康狀況的外在表現(xiàn)，準(zhǔn)確掌握動物叫聲含義有利于養(yǎng)殖人員根據(jù)動物自身需求開展養(yǎng)殖工作。動物叫聲音頻分析的首要目標(biāo)是針對大量已知含義的動物叫聲音頻提取特征參數(shù)，不斷擴(kuò)充動物叫聲音頻分析模式庫，這是研發(fā)動物叫聲含義智能識別系統(tǒng)的基礎(chǔ)。另外，動物叫聲含義分析對音頻質(zhì)量要求高，如何有效降低圈養(yǎng)動物叫聲間的相互干擾及環(huán)境噪聲的影響以實(shí)現(xiàn)音頻高質(zhì)量地實(shí)時采集，是后續(xù)研究中需要解決的問題。

機(jī)器視覺技術(shù)

在畜牧養(yǎng)殖領(lǐng)域，動物行為與動物健康狀況、生存舒適度密切相關(guān)，利用動物行為自動分析動物健康及舒適度狀況相比人工經(jīng)驗(yàn)觀察而言結(jié)果更加客觀。隨著機(jī)器視覺技術(shù)在數(shù)字化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，近年來，研究人員開始涉足基于動物視頻自動分析動物行為及動物生存舒適度的研究領(lǐng)域[13]。行為模型是核心，該模塊從動物形體姿態(tài)特征、行為間內(nèi)在聯(lián)系以及行為與環(huán)境間聯(lián)系三個方面針對動物行為進(jìn)行定義、表示和建模。視頻流是動物行為分析的信息源，目前一般是在養(yǎng)殖舍頂部架設(shè)連接PC的攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)視頻流信息采集[14-17]，而關(guān)注動物腿部運(yùn)動姿態(tài)的研究一般會單獨(dú)構(gòu)建規(guī)則通道，側(cè)方位架設(shè)攝像機(jī)，在動物經(jīng)過通道時采集其運(yùn)動視頻[18]。運(yùn)動目標(biāo)分割步驟從視頻流原始圖像中分割出監(jiān)測對象，特征提取步驟主要工作是提取足夠的動物形體特征，以區(qū)分不同的動物行為，這些形體特征包括位置、姿態(tài)、運(yùn)動速度、輪廓等等信息，該步驟首先需要解決視頻序列中研究目標(biāo)的檢測與跟蹤問題。目前針對群養(yǎng)豬個體跟蹤的最新方法能夠準(zhǔn)確識別、跟蹤3頭豬長達(dá)8min，為豬只行為特征提取奠定了良好的基礎(chǔ)[14]。行為特征提取的目的是區(qū)分不同的動物基本行為，所謂基本行為是指諸如休息、探究、采食等能夠持續(xù)一定時間的獨(dú)立行為。臨產(chǎn)母牛的站立、躺臥、攝食等基本行為可用于預(yù)測母牛分娩時間，Canger等[15]研究了這些基本行為對應(yīng)的主軸線方向、臀圍長度、體型寬長比、背部面積等圖像特征，實(shí)現(xiàn)了基本行為的自動識別，該研究成果使得設(shè)計(jì)一種基于母牛行為的人工助產(chǎn)自動預(yù)警系統(tǒng)成為可能。

復(fù)雜行為由一個或多個具有時空關(guān)聯(lián)的基本行為組成，復(fù)雜行為分析也可稱為動物行為模式分析，其主要工作是挖掘動物基本行為間或基本行為與環(huán)境間的內(nèi)在聯(lián)系。Shao等[16]針對群養(yǎng)豬睡眠時的紅外圖像選取圖像不變矩、背景前景像素轉(zhuǎn)換頻率以及豬群緊密程度作為特征向量，使用最小歐幾里德距離方法區(qū)分環(huán)境溫度寒冷與舒適兩種狀況下豬的睡眠姿態(tài)。基于此，養(yǎng)殖人員可根據(jù)動物睡眠姿態(tài)判斷其環(huán)境溫度舒適度，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)的按需調(diào)節(jié)，該研究對探索環(huán)境因子對豬生長的影響也具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價值。動物行為模式是發(fā)現(xiàn)動物反常行為的基礎(chǔ)，而反常行為是動物個體出現(xiàn)健康異常或環(huán)境發(fā)生突變的外在表現(xiàn)。動物反常行為的及時發(fā)現(xiàn)可用于動物疾病或環(huán)境調(diào)節(jié)預(yù)警。朱偉興等[17]利用安裝于豬舍排泄區(qū)的嵌入式監(jiān)控設(shè)備對群養(yǎng)豬的排泄行為進(jìn)行24h監(jiān)控，對于單日排泄次數(shù)超過系統(tǒng)閾值的豬只，認(rèn)定其排泄行為出現(xiàn)異常。Song等[18]將牛行走過程中同側(cè)前后蹄接觸地面中心點(diǎn)間距離定義為形跡重疊參數(shù)Δ，并挖掘出健康牛行走行為模式：行進(jìn)過程中Δ值小于或等于0。將行進(jìn)過程中Δ>0的牛只認(rèn)定為患有跛腿殘疾。僅從畜牧信息的無損監(jiān)測角度而言，基于機(jī)器視覺技術(shù)的動物行為監(jiān)測是目前最好的方法，這種技術(shù)以無接觸方式記錄動物行為信息，對動物活動沒有任何影響。但是該方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大，受現(xiàn)場光照條件影響大，攝像機(jī)視距、拍攝范圍有限，一般只能監(jiān)測圈養(yǎng)動物信息。后續(xù)研究中除了需要針對動物行為進(jìn)行更精確的行為建模外，還需要解決養(yǎng)殖動物個體識別與跟蹤的問題，以豬行為監(jiān)測為例，目前最新研究進(jìn)展能夠準(zhǔn)確識別、跟蹤3頭豬8min時間[14]。而中國群養(yǎng)豬的單欄養(yǎng)殖密度一般都大于3頭/欄，仔豬單欄養(yǎng)殖密度則更高，在這種應(yīng)用場景下，如何在大通量的視頻信息中識別跟蹤某一行為異常的個體是后續(xù)研究需要重點(diǎn)解決的問題。#p#分頁標(biāo)題#e#

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)眾多的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個自組織無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可用于監(jiān)測復(fù)雜多變的環(huán)境條件，如溫度、濕度、噪聲等級等，也可監(jiān)測節(jié)點(diǎn)附著對象的運(yùn)動特征，如速度、加速度、運(yùn)動方向等[19]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)豐富的傳感器資源使其在畜牧信息監(jiān)測應(yīng)用中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，無線通信方式不僅解決了養(yǎng)殖現(xiàn)場布線困難的問題，而且使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以穿戴在養(yǎng)殖動物軀體上，能夠滿足動物行為、體征等參數(shù)信息監(jiān)測的連續(xù)性和實(shí)時性要求。適宜的養(yǎng)殖環(huán)境可以充分發(fā)揮養(yǎng)殖動物的生產(chǎn)潛力，增強(qiáng)動物抵抗力，減少疾病的發(fā)生，繼而提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)效益[20]，同時，良好的環(huán)境也是動物福利的要求。畜牧生產(chǎn)中重點(diǎn)關(guān)注的養(yǎng)殖環(huán)境指標(biāo)主要有溫濕度、光照強(qiáng)度及有害氣體濃度。利用無線傳感器監(jiān)測養(yǎng)殖環(huán)境指標(biāo)信息主要有以下3個挑戰(zhàn)：一是于節(jié)點(diǎn)監(jiān)測范圍受限，單個節(jié)點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果不能客觀反映整個養(yǎng)殖舍環(huán)境信息；二是養(yǎng)殖舍內(nèi)多種氣體傳感器存在交叉敏感的問題；三是實(shí)際生產(chǎn)中需經(jīng)常沖洗圈舍，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不能布署于舍內(nèi)較低的位置，這就帶來節(jié)點(diǎn)無法測得動物高度層的實(shí)際環(huán)境信息的不足。針對第一個問題，滕翠鳳等[21]提出采用自適應(yīng)加權(quán)融合算法融合同類傳感器組的多源數(shù)據(jù)，利用D-S證據(jù)推理理論融合溫度濕度和光照度環(huán)境參數(shù)，提高了環(huán)境監(jiān)測的精確度。針對第二個問題，俞守華等[22]利用小波變換提取氣體信號動態(tài)反應(yīng)過程的局部特征，利用遺傳算法對小波系數(shù)特征值進(jìn)行篩選，降低特征維數(shù)并簡化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有害氣體定性測定準(zhǔn)確率。對于第三個問題，可將養(yǎng)殖舍內(nèi)環(huán)境看作一個場，研究養(yǎng)殖舍溫濕度場、氣體濃度場，挖掘出不同高度層的環(huán)境參數(shù)的關(guān)系模型，實(shí)際布署網(wǎng)絡(luò)時將節(jié)點(diǎn)布署于養(yǎng)殖舍頂部，根據(jù)頂部環(huán)境指標(biāo)結(jié)合不同高度環(huán)境參數(shù)關(guān)系模型，得到養(yǎng)殖動物所處高度層的實(shí)際環(huán)境信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的環(huán)境參數(shù)可通過3G網(wǎng)絡(luò)[23]或其它無線通信方式由基站（或網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)）發(fā)送到服務(wù)器端。對于采集到的環(huán)境參數(shù)目前主要有兩種處理方案：一種是當(dāng)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測值超過系統(tǒng)設(shè)定閾值時由服務(wù)器自動向管理人員或養(yǎng)殖人員報警[1]；第二種是由服務(wù)器自動控制養(yǎng)殖場環(huán)境調(diào)控設(shè)備，這種處理方案中控制算法設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，目前主要采用的是模糊控制算法[22,24]。綜合運(yùn)用養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測與反饋調(diào)節(jié)技術(shù)，可以設(shè)計(jì)完整的養(yǎng)殖舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[25]，為養(yǎng)殖動物創(chuàng)造良好的生存環(huán)境。

目前利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的動物個體信息主要包括動物生理指標(biāo)（體溫、心率等）信息及行為（休息、散步、快走等）信息兩類，其一般流程如圖3所示，流程中首先需要解決的問題是設(shè)計(jì)適合動物穿戴的高效、耐用的傳感器及相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。心率和體溫是傳統(tǒng)意義上的動物生理健康狀況重要指標(biāo)，Eigenberg等[26]分別針對牛和豬設(shè)計(jì)了體溫和呼吸頻率傳感器。Martinez等[27]與Warren等[28]設(shè)計(jì)了一種能安置在瘤胃上的藥丸式心電圖節(jié)點(diǎn)來自動測量牛的心率，但該節(jié)點(diǎn)存在射頻信號受動物脂肪組織影響而衰減嚴(yán)重的問題，Hoskins等[29]針對這一問題設(shè)計(jì)了一種電感鏈路用以將體內(nèi)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)送到體外數(shù)據(jù)接收器。在行為監(jiān)測方面，研究人員提出利用三軸加速度傳感器監(jiān)測養(yǎng)殖動物運(yùn)動過程中的三向加速度值并基于此對動物行為進(jìn)行分類[30-34]。Brehme等[35]在已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用的電子計(jì)步器基礎(chǔ)上擴(kuò)展環(huán)境溫度傳感器、位置信息傳感器，設(shè)計(jì)了一款綜合記錄動物生理、行為信息的傳感器節(jié)點(diǎn)，并將該節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于奶牛周期監(jiān)測。為了防止動物運(yùn)動對傳感器節(jié)點(diǎn)帶來的破壞，需要將監(jiān)測節(jié)點(diǎn)合理固定在動物軀體上，利用動物項(xiàng)圈在動物頸部固定節(jié)點(diǎn)是目前最常用的方法[36-38]，但對于有特殊監(jiān)測目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)而言，應(yīng)靈活調(diào)整固定位置。Watanabe等[39]將三軸加速度傳感器固定在牛的下顎部以監(jiān)測其下顎運(yùn)動特征，進(jìn)而分析牛咬斷、咀嚼草料以及休息3種行為。Robert等[31]將三軸加速度傳感器固定于牛腳踝處以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測牛行走、站立和躺臥等行為。Warren等[28]為監(jiān)測牛心率參數(shù)將傳感器節(jié)點(diǎn)通過手術(shù)固定在牛瘤胃上。附屬于動物軀體的傳感器節(jié)點(diǎn)按設(shè)定時間間隔監(jiān)測動物體溫、心率、肢體運(yùn)動三軸加速度等參數(shù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)無線發(fā)送到數(shù)據(jù)收集器（如基站或網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)）的方法目前主要有兩類：第一類是節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測數(shù)據(jù)緩存于存儲器，當(dāng)動物活動到數(shù)據(jù)接收器（一般置于動物飲水器或食槽上）附近時，將緩存的監(jiān)測數(shù)據(jù)無線發(fā)送到數(shù)據(jù)接收器[31,40-41]；第二類是設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由協(xié)議，利用節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)收集器，這些路由協(xié)議需重點(diǎn)解決節(jié)點(diǎn)移動帶來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)時動態(tài)變化的問題[36]。

對于傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測到的動物生理指標(biāo)參數(shù)信息，可設(shè)計(jì)養(yǎng)殖專家知識庫自動分析生理指標(biāo)所蘊(yùn)含的動物健康狀況，并針對健康異常個體發(fā)出報警。對于監(jiān)測到的動物行為數(shù)據(jù)，需要研究相應(yīng)的動物行為模型以實(shí)現(xiàn)行為自動分類，動物行為模型主要解決傳感器數(shù)據(jù)與行為類型之間的關(guān)聯(lián)問題。目前針對三軸加速度值的行為建模主要采用的數(shù)學(xué)方法有動態(tài)線性模型、爾曼濾波[32-34]、K-均值聚類算法[42]及支持向量機(jī)[43]。動物行為模型是分析動物運(yùn)動能力特征的基礎(chǔ)，可為母豬、奶牛的初步鑒定提供判定依據(jù)[32,34,44]。目前已經(jīng)投入實(shí)際使用的傳感器節(jié)點(diǎn)大多針對生產(chǎn)環(huán)境相對規(guī)范穩(wěn)定的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計(jì)，但是畜牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，有些應(yīng)用場合甚至具有高溫高濕的特點(diǎn)，而且在動物個體信息監(jiān)測應(yīng)用中，需要將節(jié)點(diǎn)固定在養(yǎng)殖動物軀體上，在動物躺臥甚至相互爭斗時都可能破壞傳感器節(jié)點(diǎn)。因此，畜牧業(yè)中應(yīng)用的傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)該具備比工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場更好的抗高溫抗高濕及抗損壞性能，然而畜牧業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)決定了其使用的傳感器節(jié)點(diǎn)不能代價高昂。高性能、高穩(wěn)定性、低成本間的矛盾是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在畜牧業(yè)中應(yīng)用需要重點(diǎn)解決的問題。

RFID技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，RFID技術(shù)在畜牧業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[45-47]。RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)[48]，具有數(shù)據(jù)儲存量大、可讀寫、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識別[49]。RFID產(chǎn)品成本低，在畜牧養(yǎng)殖中應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)上具備可行性[50]。目前在動物行為監(jiān)測研究領(lǐng)域一般將被動RFID標(biāo)簽以耳標(biāo)形式固定在動物體上，當(dāng)動物出現(xiàn)在讀寫器磁場范圍內(nèi)時，其耳標(biāo)接受讀寫器射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量向讀寫器發(fā)送芯片中存儲的標(biāo)識信息，讀寫器根據(jù)獲取的耳標(biāo)號識別出位于其讀寫范圍內(nèi)的動物個體。一個完整的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和天線三部分構(gòu)成，電子標(biāo)簽一般以耳標(biāo)形式固定在動物耳朵上，讀寫器的位置需要根據(jù)不同的監(jiān)測目標(biāo)靈活設(shè)置。如Reiners等[51]為監(jiān)測仔豬采食行為，將RFID讀寫器及天線安裝在仔豬喂料器上；鐘芳葵[52]為監(jiān)測群養(yǎng)母豬的采食行為將RFID讀寫器安裝在母豬食槽上；Ostersen等[53]為了監(jiān)測母豬與公豬的親近行為，將RFID讀寫器安裝在公豬欄上的接觸窗口上，記錄通過接觸窗口親近公豬的母豬耳標(biāo)值、親近行為開始時間、結(jié)束時間，然后利用動態(tài)線形模型分析親近行為頻率和時長，實(shí)現(xiàn)母豬的自動鑒定。將電子耳標(biāo)出現(xiàn)在讀寫器讀寫范圍內(nèi)認(rèn)定為一次行為發(fā)生的做法對于僅關(guān)注行為頻率的監(jiān)測目標(biāo)而言是可行的[51-52]，但對于動物個體采食量、飲水量的監(jiān)測目標(biāo)，則需要擴(kuò)展秤重、流量監(jiān)測等功能，才能實(shí)現(xiàn)動物行為信息的準(zhǔn)確監(jiān)測。Tu等[54]設(shè)計(jì)了一套由RFID模塊、電子地磅模塊及通信模塊構(gòu)成的實(shí)時、遠(yuǎn)程監(jiān)測火雞采食行為的自動化系統(tǒng)，自動記錄采食火雞標(biāo)簽號，采食前后體重變化情況，為選擇食物轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)良品種提供參考，同時也為群養(yǎng)火雞個體行為分析提供了有力工具。RFID技術(shù)配合水流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)群養(yǎng)母豬個體飲水行為遠(yuǎn)程監(jiān)測的目標(biāo)，改造母豬飲水點(diǎn)，確保一次只有一頭母豬接近飲水器。將RFID讀寫器安裝在飲水器上方，記錄飲水母豬個體耳標(biāo)號，利用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)處理水流量計(jì)輸出信號得到群養(yǎng)母豬個體的飲水頻率及飲水量信息，飲水行為的實(shí)時監(jiān)測有利于及時發(fā)現(xiàn)飲水模式的突變，為母豬健康評判提供參考依據(jù)。#p#分頁標(biāo)題#e#

智能監(jiān)控范文第2篇

關(guān)鍵詞：ARM；ZigBee；web服務(wù)器

中圖分類號：TU855

由于社會、經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們所追求的生活是自動化、個性化、快節(jié)奏，并且生活方式充滿樂趣。所以，人們對家居品質(zhì)有了很高的要求，要求居住環(huán)境安全化、舒適化，家居生活智能化、人性化[1]。目前我國在智能家居系統(tǒng)上有了一定的研究，并且一些科研機(jī)構(gòu)和公司研發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品通信方式大多分為：RS485、EIB、CEBUS等。雖然在不同的場合，智能家居系統(tǒng)有不同的應(yīng)用，但是這些智能家居系統(tǒng)普遍存在一些問題：首先系統(tǒng)的通信方式是采用有線通信，這樣帶來的問題是布線比較繁瑣，設(shè)備的安裝調(diào)試復(fù)雜以及移動性比較差，造成的成本較高，其次很多系統(tǒng)對PC機(jī)的依賴性很強(qiáng)、系統(tǒng)的構(gòu)架復(fù)雜、靈活性差。

綜合考慮到以上智能家居存在的缺點(diǎn)，因此在以后的智能家居的研發(fā)工程中無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的運(yùn)用是必然的趨勢，運(yùn)用無線網(wǎng)絡(luò)主要優(yōu)勢在于設(shè)備安裝的靈活性強(qiáng)，這樣可以節(jié)省綜合布線的成本以及安裝和維護(hù)上的精力。基于以上優(yōu)點(diǎn)的考慮，本課題主要研究一款基于ARM11和Zigbee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，以Zigbee技術(shù)和傳感器技術(shù)作為前端數(shù)據(jù)采集，核心主控制器是ARM11（tiny6410）通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程訪問。本設(shè)計(jì)是以linux為嵌入式開發(fā)環(huán)境，建立良好的人及交互界面，可以實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境、設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是由ARM控制設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)，其系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系結(jié)構(gòu)如圖1所示，用戶登錄到用戶管理系統(tǒng)可以通過遠(yuǎn)程瀏覽器，其遠(yuǎn)程訪問家庭內(nèi)部的嵌入式主控制器是通過Intnet，嵌入式Web服務(wù)器會根據(jù)用戶的需求，利用Rs232串口向ZigBee家庭網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器（Coordinator）發(fā)送交互指令，家庭網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以無線的方式接收控制信息和發(fā)送傳感器信息。

遠(yuǎn)端的客戶瀏覽器：本系統(tǒng)在嵌入式主控制器上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫和WEB服務(wù)器的功能，并且利用網(wǎng)頁設(shè)計(jì)和相應(yīng)的CGI程序設(shè)計(jì)人機(jī)交互的界面，從而達(dá)到方便用戶管理和使用的目的。

嵌入式智能家居主控制器：嵌入式控制器是整個家居系統(tǒng)的最核心的部分，它是鏈接外部intemet和內(nèi)部無線家庭網(wǎng)絡(luò)的一個橋梁，起著非常重要的作用。首先，嵌入式控制器要能提供web服務(wù)，但其前提是其要支持TCP/IP協(xié)議，由此就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問；其次是它要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部家庭網(wǎng)絡(luò)和外部Internet之間協(xié)議的轉(zhuǎn)換、路由等功能和地址轉(zhuǎn)換。

無線家庭網(wǎng)絡(luò)：此設(shè)計(jì)部分設(shè)計(jì)中，采用的是ZigBee技術(shù)。一個ZigBee節(jié)點(diǎn)由一個嵌入ZigBee模塊組成，則整個家庭無無線局域網(wǎng)可以由很多ZigBee節(jié)點(diǎn)組成的。嵌入式控制器接收來自遠(yuǎn)端用戶發(fā)來的控制信息，經(jīng)過嵌入式主控制器處理后，根據(jù)信息中要求的信息，通過協(xié)調(diào)器，將命令轉(zhuǎn)發(fā)給ZigBee網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的ZigBee節(jié)點(diǎn)，其將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器，主控制器繼續(xù)將數(shù)據(jù)發(fā)送遠(yuǎn)程請求的用戶，這樣就實(shí)現(xiàn)對家庭內(nèi)的信息監(jiān)測和控制。[2]

1.2 系統(tǒng)主要傳感器接口電路設(shè)計(jì)

1.2.1 溫濕度采集節(jié)點(diǎn)接口電路

智能家居監(jiān)控系統(tǒng)溫濕度采集采用AM2305數(shù)字式溫濕度傳感器。由于采用溫濕度傳感和數(shù)字模塊采集技術(shù)，具有精度高、性價比高、穩(wěn)定性好、體積小等優(yōu)點(diǎn)。其溫度測量范圍是-40～125℃，分辨率0.1℃，精度±0.2℃，濕度測量范圍是0～100RH%，分辨率0.1RH%，精度±2RH%，因此其可以滿足測量要求。由于傳感器傳輸數(shù)據(jù)采用單總線，只需要一根數(shù)據(jù)線外加電源線和接地線即可實(shí)現(xiàn)與控制器的通信。它的供電電壓為3.3～6V，上電后須延時1s以確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定，采樣周期最小為2s[2]。根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)的AM2305接口電路如圖2所示：

1.2.2 煙霧、可燃?xì)怏w濃度采集節(jié)點(diǎn)接口電路

本設(shè)計(jì)針對不同可燃?xì)怏w現(xiàn)有的檢測方式及檢測特點(diǎn)，選擇ZYMQ-2型可燃?xì)怏w和煙霧濃度檢測傳感器作為檢測器。氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO2）。傳感器的電導(dǎo)率隨所處環(huán)境中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大，如煙霧、液化氣、丙烷、丁烷、甲烷、氫氣、酒精等常見可燃?xì)怏w的監(jiān)測裝置，均適用。采用簡單的電路將電導(dǎo)率轉(zhuǎn)換為與該相對應(yīng)氣體的濃度信號。氣體傳感器ZYMQ-2信號調(diào)理電路原理圖如圖3所示。采用LM393芯片放大信號，輸出信號有兩路，其中AOUT輸出的是氣體的濃度轉(zhuǎn)化為0～5V模擬量電壓，DOUT低電平有效，輸出的是TTL電平，RP是滑動變阻器，用于是調(diào)節(jié)輸出的靈敏性。AOUT連接在CC2530的P0^0口上用于檢測氣體濃度的大小，用于向服務(wù)器提供采集的數(shù)據(jù)。DOUT連接CC2530的P1^4口，用于檢測房屋內(nèi)是否有煙霧及可燃?xì)怏w等，發(fā)光管用于檢測氣體是否達(dá)到報警值，通過調(diào)節(jié)RP的值來調(diào)節(jié)報警閾值。

1.2.3 電子鎖控制接口電路

無線控制電子鎖的控制部分由CC2530MCU、存儲、電源、顯示、驅(qū)動、電磁鐵及機(jī)械鎖體等單元組成。通過無線接收加密控制信息實(shí)現(xiàn)電子鎖開關(guān)功能。完善的電源是電子鎖控制部分和執(zhí)行部分都必不可少的。電子鎖的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般采用電磁鐵或微型電動機(jī)拖動鎖體。本設(shè)計(jì)中無線電子鎖設(shè)接口電路如圖4所示。

1.2.4 語音模塊

系統(tǒng)語音報警模塊采用WT588D集成語音芯片，模塊接口電路原理如圖5所示。用上位機(jī)軟件對WT588D語音模塊燒寫語音程序時，選擇三線串口控制模式。I/O口P0.3被定義為數(shù)據(jù)端口，P02為CS片選口，P01為CLK時鐘端口，單片機(jī)可通過三個I/O口對WT588D語音模塊進(jìn)行控制。三線串口控制模式下，其它端口都沒有作用。P17端口為BUSY忙信號輸出端。WT588D模塊的VCC輸入端的電壓要保證在2.8V～3.5V，模塊VCC的電壓如果大于3.5V，有可能會導(dǎo)致模塊內(nèi)部的存儲器燒壞。[3]

1.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為嵌入式控制器軟件設(shè)計(jì)和家庭無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集兩大部分。從總體看系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括：嵌入式Linux系統(tǒng)的移植、嵌入式liunx系統(tǒng)串口編程、嵌入式WEB服務(wù)器boa的移植和相關(guān)程序的實(shí)現(xiàn)、傳感器驅(qū)動代碼的編寫、Zigbee網(wǎng)路的組建和傳感器數(shù)據(jù)的傳輸、視頻信息的采集等。系統(tǒng)軟件流程圖如圖6。

在進(jìn)行主程序設(shè)計(jì)之前，首先必須Linux操作系統(tǒng)移植成功，Boa服務(wù)器移植成功。然后就是Zigbee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)成功及各采集點(diǎn)數(shù)據(jù)采集成功、家電可控。最后就是USB視頻數(shù)據(jù)采集成功。

主控制器上電之后，程序的運(yùn)行步驟如下：

（1）啟動Linux操作系統(tǒng)。在此過程中，要初始化各硬件，包括串口，USB視頻采集模塊；

（2）主控制器發(fā)送命令。主控制器向ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送命令，ZigBee協(xié)調(diào)器向ZigBee終端采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令，ZigBee終端采集節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相應(yīng)的動作。

（3）主控制器，也是服務(wù)器等待客戶端發(fā)送請求。當(dāng)有客戶端發(fā)送請求時，服務(wù)器判斷請求的類型，若是室內(nèi)狀況查看請求，則向客戶端返回傳感器數(shù)據(jù)和門鎖的狀態(tài)及窗簾的狀態(tài)；若是遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻查看請求，則向客戶端返回室內(nèi)監(jiān)控視頻；若是家電控制請求，服務(wù)器繼續(xù)判斷控制家電的類型，然后將相應(yīng)的家電控制到相應(yīng)的狀態(tài)。最后服務(wù)器又要等待客戶端發(fā)送請求。

2 結(jié)論

本系統(tǒng)以Tiny6410開發(fā)板為主控制器，利用ZigBee無線通信技術(shù)，在此基礎(chǔ)上增加了溫濕度監(jiān)控，窗簾控制，有害氣體檢測，USB視頻采集等硬件模塊，還為系統(tǒng)移植了linux操作系統(tǒng)，最后又在移植的Linux系統(tǒng)上開發(fā)了各硬件模塊的驅(qū)動程序和系統(tǒng)應(yīng)用程序，成功實(shí)現(xiàn)了一個成本低、效率高、體積小、容易使用的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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智能監(jiān)控范文第3篇

關(guān)鍵詞：智能樓宇；安防系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、智能化樓宇的概念也逐步成為人們選擇辦公場所和衡量居住環(huán)境是否方便的一個重要因素。智能樓宇具有高效，節(jié)能，安全，便利的特點(diǎn)。作為一個涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動化技術(shù)，通訊技術(shù)，土建技術(shù)等很多技術(shù)環(huán)節(jié)的建筑工程，設(shè)計(jì)必須要統(tǒng)籌兼顧，才能有效的完成智能樓宇的建設(shè)，保證樓宇質(zhì)量和居住體驗(yàn).

一.安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

樓宇視頻監(jiān)控已經(jīng)越來越普遍化了,但是如何對樓宇視頻監(jiān)控的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，需要進(jìn)行妥善的設(shè)計(jì)，監(jiān)控設(shè)計(jì)中，視頻監(jiān)控方案是比較合適的選擇，應(yīng)保證設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有良好的兼容性、靈活性和人性化的操作界面。

智能樓宇監(jiān)控主要對于人員通道，門禁系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，對于監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)置，要保證監(jiān)控范圍較大，效果較好，保證安防系統(tǒng)的全面覆蓋，不能出現(xiàn)遺漏，造成安全漏洞。同時，應(yīng)設(shè)置主監(jiān)控中心，采用智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控主機(jī)為該系統(tǒng)的中樞設(shè)備。在主監(jiān)控中心定位的情況下，設(shè)計(jì)多個虛擬網(wǎng)絡(luò)分控點(diǎn)，在辦公大樓內(nèi)部局域網(wǎng)涉及到的任一部門的計(jì)算機(jī)，就可通過該網(wǎng)絡(luò)與主監(jiān)控中心相聯(lián)，經(jīng)過主機(jī)端授權(quán)后，可隨意調(diào)看系統(tǒng)中任一畫面，實(shí)現(xiàn)分控的目的。這種方式建立的樓宇視頻監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用大樓內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的資源；充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的優(yōu)勢不僅僅是實(shí)現(xiàn)分控的目的，其最大的優(yōu)勢是為了將來大樓內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)擴(kuò)展，將所有分散監(jiān)控點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)建立虛擬的網(wǎng)絡(luò)總控中心，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)，多點(diǎn)對一點(diǎn)，多點(diǎn)對多點(diǎn)。

在設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)大樓的現(xiàn)場實(shí)際情況，對樓宇視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全面規(guī)劃，總體設(shè)計(jì)以高新技術(shù)為主，本著“力求保證系統(tǒng)先進(jìn)、實(shí)用、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、易擴(kuò)展、易維護(hù)和高性價比”的原則，進(jìn)行設(shè)計(jì)。

大樓一般是一個工作進(jìn)出人員復(fù)雜、流動量大的工作場所，24小時全天候隨時都可能突發(fā)事件，特別是近年來各種大樓案件時有發(fā)生，如工作人員的人身財(cái)產(chǎn)安全、工作內(nèi)部人員進(jìn)行偷竊、甚至不法分子進(jìn)入大樓重要地方進(jìn)行偷竊財(cái)物或貴重物品等；大樓自身安全的突發(fā)性很難預(yù)測等特點(diǎn)。所以，針對大樓的特別工作區(qū)域（過道）安裝相應(yīng)的安防系統(tǒng)是很有必要的，如對于重要區(qū)及財(cái)務(wù)室、會議室和重要過道和安全出口應(yīng)裝上監(jiān)控系統(tǒng)，如有隱情發(fā)生，第一時間作出第一反應(yīng)；既有利于辦公大樓的規(guī)范化管理。同時，將工作人員工作過程錄像保存，有助于解決工作糾紛，分清責(zé)任。

二．智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)是大樓建設(shè)的的重要組成部分，也是大樓安全、智能化管理的體現(xiàn)，對于監(jiān)督工作人員的工作，提高工作人員辦公效率，保護(hù)辦公大樓人員的人身安全及大樓財(cái)產(chǎn)，具有重要意義。

智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)貫徹智能化、現(xiàn)代化、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化相結(jié)合的特點(diǎn)，集先進(jìn)的數(shù)字監(jiān)控與成熟穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控于一體，才能有效滿足樓宇對安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。

1.安防系統(tǒng)的視頻監(jiān)控設(shè)備，應(yīng)保證視頻碼流幀間壓縮方式的穩(wěn)定，保證能夠監(jiān)控到高質(zhì)量、全運(yùn)動、全色彩的活動圖像，具備較高的圖像壓縮處理技術(shù)，每路每秒在25幀左右，圖像清晰，色彩逼真。

安防監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)通過圖像采集卡把前端攝像機(jī)采集的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)行壓縮，壓縮的數(shù)字信號進(jìn)入硬盤錄像系統(tǒng)，存儲至硬盤中，作為資料保存。要查看錄像資料時，可根據(jù)時間、地點(diǎn)、攝像機(jī)編號的不同進(jìn)行回放，因此，在設(shè)計(jì)過程中，視頻監(jiān)控的文件保存應(yīng)設(shè)置專門的硬盤，按照時間命名錄像文件名，并存放在以攝像機(jī)通道號為文件夾的目錄中，方便光盤刻錄來保存錄像文件。對于安防系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置多重權(quán)限密碼，保證不被未授權(quán)的接入破壞，影響樓宇安全。設(shè)置較多的分控點(diǎn)，盡量減少監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量和地域的限制。

大樓是集辦公公共場所。人防、技防相結(jié)合，防范是重中之重首要任務(wù)。所以，必須建立一套行之有效的智能樓宇視頻監(jiān)控系統(tǒng)來確保證整個大樓的安全。

在設(shè)計(jì)中，對于安防監(jiān)控設(shè)備的安放位置，應(yīng)注重位置的有效性和覆蓋面積。對于重要區(qū)域，如主要通道口，進(jìn)行重點(diǎn)布控。根據(jù)使用要求不同，參照防護(hù)級別的規(guī)定，進(jìn)行安全防范系統(tǒng)布防，同時為了夜間防盜，所有的攝像機(jī)均應(yīng)使用高清晰度紅外彩色攝像機(jī)。

在設(shè)計(jì)中，應(yīng)采取“總體規(guī)劃，分步實(shí)施，水平布線盡量到位”的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，精心組織設(shè)計(jì)方案，規(guī)范化設(shè)計(jì)管理。保證材料品質(zhì)、保證設(shè)計(jì)和安裝工藝等方面有一套嚴(yán)格的管理體制，安排技術(shù)實(shí)力雄厚和工程經(jīng)驗(yàn)豐富的綜合布線專業(yè)人員記性設(shè)計(jì)指導(dǎo)。樓宇視頻監(jiān)控系統(tǒng)所敷設(shè)的視頻線纜、電源線纜、控制線纜，應(yīng)具有良好的抗干擾性和防護(hù)性，避免信號干擾。在設(shè)計(jì)線纜布線方式時選擇最容易布放線的路徑的同時也以最短的距離為原則，同時把視頻線纜與電源線纜用線卡綁好；采用隱蔽式布線是比較好的設(shè)計(jì)方案。在外面的線纜均用線槽隱蔽起來保護(hù)好；采用標(biāo)準(zhǔn)的綜合布線進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。

樓宇視頻監(jiān)控系統(tǒng)的中心控制室一般設(shè)計(jì)在保衛(wèi)處。中心監(jiān)控室設(shè)備較多，且環(huán)境要求較高，應(yīng)保持室內(nèi)的整潔，敷設(shè)在中心控制室的視頻線纜和電源線纜如果沒有合理的規(guī)劃，勢必給將來的系統(tǒng)安全和維護(hù)帶來一定的麻煩。所以一般采用橋架把所有電纜統(tǒng)一防護(hù)，即不影響室內(nèi)的美觀，又確保系統(tǒng)安全。為了確保監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作，系統(tǒng)供電應(yīng)采用配電箱集中供電方式，主干采用AC 220V 供電，在攝像機(jī)前端采用變壓器供電。中心控制室內(nèi)必須光線充足，其照度應(yīng)不小于300LUX；控制室的其他設(shè)備和金屬外殼必須做好等電位連接，以確保控制室內(nèi)的人身和設(shè)備安全。

2.門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，門禁系統(tǒng)的作用是對于門區(qū)通行人員權(quán)限的控制，能夠有效保證樓宇安全，避免危險人員的進(jìn)入，造成經(jīng)濟(jì)損失。

在設(shè)計(jì)中，保證門禁系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動，在監(jiān)控發(fā)現(xiàn)異常情況時，能夠及時處理門禁權(quán)限，保證出現(xiàn)意外時門禁的開放通行或者完全鎖閉。

智能門禁系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件，門禁控制器，讀卡器和電鎖等周邊設(shè)備等幾部分組成。門禁控制器是智能門禁系統(tǒng)的核心設(shè)備，智能門禁控制器分為一體單門控制器、分體單門控制器、兩門控制器和四門控制器等幾種。讀卡器是門禁系統(tǒng)的前端采集設(shè)備，針對卡片讀卡頻率的不同，有ID卡讀卡器和IC卡讀卡器等。電鎖是門禁系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，門禁系統(tǒng)可以應(yīng)支持持磁力鎖、電控鎖、電插鎖、陰極鎖扣等各種電子鎖具，同時可以控制自動伸縮門等電動門。

結(jié)束語

安防監(jiān)控系統(tǒng)作為智能樓宇的安全屏障，是現(xiàn)代智能建筑安全防范系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。而隨著科技的進(jìn)步，安防監(jiān)控系統(tǒng)在不同類型建筑中的應(yīng)用也各不相同，針對各個智能樓宇的特性，集成聯(lián)動設(shè)計(jì)安防監(jiān)控，將成為一種發(fā)展趨勢。

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[2]王利芬.樓宇監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)時代[j].領(lǐng)航.2010（6）

智能監(jiān)控范文第4篇

摘 要：以PLC和51單片機(jī)為核心處理器的這款防盜卷簾門，相比以往市面上的卷簾門，這款卷簾門具有更多的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)盜竊者通過不正當(dāng)手段撬門時會使磁性開關(guān)分開，同時攝像頭開始拍照、錄音開始播放，并發(fā)短信給主人提示家里有外人進(jìn)入，為家庭提供更高的安全保障。當(dāng)門正在下落時如果有人在門下，門也會停止，防止人受傷。同時卷簾門也有室內(nèi)、室外燈自動開啟等其他功能。

關(guān)鍵詞：核心處理器 防盜卷簾門 總體框圖 串口攝像頭

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0012-03

現(xiàn)如今，臨街的商鋪或住戶基本都用上了卷簾門。卷簾門產(chǎn)品選材嚴(yán)格、產(chǎn)品堅(jiān)固耐用、美觀新穎，具有安全可靠、性能穩(wěn)定、操作方便、開閉靈活等主要優(yōu)點(diǎn)。

而國內(nèi)外對于卷簾門的防盜也大多只體現(xiàn)在制作卷簾門的材質(zhì)上，一般沒有安裝配套防盜報警系統(tǒng)，小偷的猖獗令人防不勝防。因此，筆者設(shè)計(jì)的卷簾門具有較好的防盜監(jiān)控功能，適合商鋪和住戶使用。

1 卷簾門總體設(shè)計(jì)

智能自啟錄音監(jiān)控卷簾門使用PLC和基于51的GSM模塊作為主控制器，結(jié)合無線遙控、傳感器、攝像頭等設(shè)備設(shè)計(jì)的智能卷簾門。

其主要功能是：當(dāng)主人回家時，使用無線遙控開關(guān)打開卷簾門，通過一些必要的傳感器具有防夾人功能，使人們的生活更安全。當(dāng)控制門打開時車庫照明也可以設(shè)置一定的亮度打開或關(guān)閉。例如，在晚上或天時的卷簾門的外燈將點(diǎn)亮，否則燈不亮。同時包含定時功能，外燈在門放下后5 s關(guān)閉，鵲15 s后關(guān)閉。

若有小偷強(qiáng)行將門抬起，事先錄好的音將播放，讓小偷誤以為有人在家，同時報警系統(tǒng)被報警中斷被觸發(fā)，攝像頭拍照，并將照片發(fā)給SIM卡中所綁定的報警號碼，然后向報警號碼發(fā)送短信“報警中斷已觸發(fā)”。

若主人想知道家中情況，用手機(jī)撥打報警系統(tǒng)GPRS模塊，響鈴后自動掛斷，拍照后，會將照片發(fā)給該號碼手機(jī)。

卷簾門還設(shè)計(jì)了手動控制功能，在房內(nèi)可以通過開關(guān)控制卷簾門卷起、放下或停止、內(nèi)外燈的開啟和關(guān)閉。

2 卷簾門硬件設(shè)計(jì)

硬件的選擇對整個防盜卷簾門具有重要意義，要考慮其是否滿足所需功能，也要從經(jīng)濟(jì)方面考慮，該防盜卷簾門核心處理器為三菱FX系列PLC和基于51的GPRS模塊，其他包括直流電機(jī)、無線遙控開關(guān)、光電開關(guān)、磁性開關(guān)、照明燈、電源、蜂鳴器、攝像頭、光敏模塊等。此防盜卷簾門硬件整體框架如圖1所示。

2.1 核心處理器的選擇

核心處理器的選擇至關(guān)重要，這關(guān)系著系統(tǒng)是否能夠按照預(yù)期目標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行。在選擇核心處理器時，不僅要考慮控制器的性能，還要從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)。再考慮到此防盜卷簾門為12輸入，5輸出，所以結(jié)合以上因素，選擇三菱FX1N系列，具體型號為FX1N 30MR。PLC結(jié)合了許多當(dāng)前較為先進(jìn)的技術(shù)，它通過引用這些技術(shù)并且以結(jié)合傳統(tǒng)的順序控制器為基礎(chǔ)，從而取代了繼電器、執(zhí)行邏輯、計(jì)時、技術(shù)等順序控制功能。PLC通過建立靈活的控制系統(tǒng)，每種類型的生產(chǎn)過程都用模擬或數(shù)字輸出/輸入控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

2.2 直流電機(jī)的選擇

在此防盜卷簾門中使用了電機(jī)的設(shè)計(jì)，電機(jī)作用是拉動卷簾門，在這個過程中我們不需要旋轉(zhuǎn)電動機(jī)太快，但其轉(zhuǎn)矩應(yīng)該足夠大，考慮到電機(jī)噪聲盡可能小。不僅要考慮電機(jī)是否滿足所需的功能，還要從經(jīng)濟(jì)角度考慮，所以選擇了信達(dá)電機(jī)XD-37GB520。

2.3 光電開關(guān)的選擇

光電開關(guān)的作用是當(dāng)卷簾門正在下降時，有人出現(xiàn)在卷簾門下面時，卷簾門會停下，以免對人造成傷害，此光電開關(guān)為對射型光電開關(guān)，由投光器和受光器組成，當(dāng)投光器投射出的光線被物體擋住時，受光器無法接受到信號，則此時開關(guān)斷開，下降的門會停止。型號為E3F-5DN1（PNP型），對射型。

2.4 磁性開關(guān)的選擇

磁性開關(guān)的作用是當(dāng)盜竊者通過非法行動撬門使磁性開關(guān)分開，這時錄好的音頻和攝像頭便會啟動，音頻會播放、攝像頭會拍照。為滿足以上功能選擇了弱電（常閉型），具體型號為Nyton NT-2551/B。

2.5 光敏繼電器模塊的選擇

光敏繼電器模塊的主要作用是當(dāng)主人回家準(zhǔn)備開門時，如果外面特別黑的話光敏繼電器便會開，使外面的燈亮起來。光敏繼電器的原理是由于內(nèi)部有一個光敏電阻，當(dāng)光的強(qiáng)度變化時其電阻也會變化，從而引起電路電流的變化，接著引起光敏繼電器兩端的電壓的變化，會觸發(fā)光敏繼電器模塊的開與關(guān)，為滿足以上功能，所以選擇了LCRM01型1路光敏繼電器模塊。

2.6 GSM模塊

GSM模塊以51單片機(jī)微處理器為核心（型號： STC12LE5A60S2），內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議和彩信協(xié)議，支持?jǐn)?shù)據(jù)透明傳輸，可方便的發(fā)送圖片彩信。實(shí)現(xiàn)彩信報警，遠(yuǎn)程控制等功能。

STC12LE5A60S2單片機(jī)是STC生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是低功耗，高速，超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250 k/s，即25萬次/s），針對電機(jī)控制等強(qiáng)干擾場合，非常合適。

磁性接近開關(guān)接入中斷輸入，當(dāng)磁性開關(guān)分開時，中斷端口被短接，系統(tǒng)會自動拍照，并通過彩信將照片發(fā)給那些已經(jīng)綁定的號碼，然后向這些綁定的號碼發(fā)送短信提醒：報警中斷已觸發(fā)；另外，即使中斷口沒有短接觸發(fā)，綁定的號碼隨時可以撥打GSM模塊上的號碼，收到來電后，自動掛斷，然后拍照，并用彩信的方式回傳現(xiàn)場照片。

3 卷簾門軟件編程

硬件設(shè)施的完成還需要控制程序才能開啟，見圖2。

此防盜卷簾門程序運(yùn)行邏輯為：當(dāng)自己家里人通過無線遙控器進(jìn)行開門時，為防止盜賊入室搶劫的錄音不會開啟，電機(jī)正轉(zhuǎn)，門開啟，同時室內(nèi)的燈自啟，若室外為黑暗狀態(tài)室外燈也會亮起，當(dāng)門上升到一定程度上限位開關(guān)會使門停止上升，通^無線遙控器關(guān)門時，如果門下有人或物體門會停止下降，沒有人或物體則門正常下落，當(dāng)門下落到合適位置下限位開關(guān)會使門停止下落，當(dāng)下限位開關(guān)拉緊（門閉合）大于15s時室內(nèi)外燈關(guān)閉。如果不是自己家人通過無線遙控進(jìn)行開門而是盜竊者通過非法手段進(jìn)行撬門時，此時磁性開關(guān)會分開，同時錄音會播放、攝像頭進(jìn)行拍照、GSM模塊會發(fā)送短信提示主人家里有外人進(jìn)入。以上為以核心控制器為主導(dǎo)的自動運(yùn)行的程序，此防盜卷簾門還設(shè)計(jì)了手動開啟、關(guān)閉卷簾門以及手動開啟、關(guān)閉室內(nèi)外燈的功能。

下面是PLC程序設(shè)計(jì)部分代碼，見圖3。

下面是C語言程序設(shè)計(jì)部分代碼

uchar sendMMS（uchar *name）

{

led_on（）；

memset（gprs_buf， 0，

sizeof（gprs_buf））；

strcpy（gprs_buf，"AT^MMSSEND="）；

strcat（gprs_buf，name）；

strcat（gprs_buf，"＼r＼n"）；

……

}

4 結(jié)語

在制作智能自啟錄音監(jiān)控卷簾門的過程中，明確了以防盜為根本目的，以PLC為實(shí)現(xiàn)核心，設(shè)計(jì)的在盜入者潛入時播放準(zhǔn)備好的錄音，造成有人在家的假象，并通過51控制的攝像頭讓主人了解動向。此外，以考慮住戶出入方便為基準(zhǔn)，增加了光控?zé)舻沫h(huán)節(jié)。針對現(xiàn)階段盜竊事件頻發(fā)，防盜卷簾門可廣泛應(yīng)用于獨(dú)棟別墅，一樓商鋪、住房等。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱瑜紅.基于STC單片機(jī)的溫室定時自動卷簾控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（12）：485-487.

智能監(jiān)控范文第5篇

1方案研究

1.1地鐵低壓系統(tǒng)構(gòu)成

1.1.1用電負(fù)荷等級劃分。一級負(fù)荷：應(yīng)急照明、變電所自用電、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備、消防系統(tǒng)設(shè)備、消防電梯、地下站廳站臺公共區(qū)照明、地下區(qū)間照明、地下出入口照明、防排煙系統(tǒng)風(fēng)機(jī)及電動閥門、通信系統(tǒng)設(shè)備、信號系統(tǒng)設(shè)備、電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備、自動售檢票系統(tǒng)設(shè)備、兼作疏散用的自動扶梯、防護(hù)門、防淹門、排雨泵、消防泵、車站廢水泵、區(qū)間主排水泵等。二級負(fù)荷：地面廳照明、車站房屋區(qū)照明、非事故通風(fēng)機(jī)及風(fēng)閥、污水泵、出入口排水泵、非疏散用的自動扶梯、車輛段內(nèi)與車輛運(yùn)行直接有關(guān)的設(shè)備、重要的試驗(yàn)設(shè)備、生產(chǎn)及維修設(shè)備、組合車庫的照明、列檢停車庫的照明、排水泵、綜合維修基地復(fù)示系統(tǒng)、雨水泵等。三級負(fù)荷：風(fēng)冷機(jī)組、冷凍水泵、空調(diào)設(shè)備、廣告照明、電熱設(shè)備和清掃機(jī)械等一、二級負(fù)荷以外的負(fù)荷。

1.1.2系統(tǒng)構(gòu)成。地鐵低壓系統(tǒng)一般由降壓變電所和環(huán)控電控室組成。降壓變電所由地鐵中壓環(huán)網(wǎng)接引兩路相互獨(dú)立的電源，設(shè)置兩臺變壓器為車站以及相鄰區(qū)間供電。環(huán)控電控室主要負(fù)責(zé)地鐵環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)的配電與控制，環(huán)控電控室電源由降壓變電所接引，詳見圖1所示。

1.2監(jiān)控系統(tǒng)各回路監(jiān)控需求低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)變電所進(jìn)線、母聯(lián)、三級負(fù)荷總開關(guān)間的互鎖；對進(jìn)線、母聯(lián)和三級負(fù)荷總開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、采集上述開關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)并上傳這些數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)遙控、遙測、遙信功能。對其他饋出開關(guān)狀態(tài)、脫扣狀態(tài)和回路電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并上傳。各回路監(jiān)控需求如下：

1.2.1進(jìn)線、母線分段。（1）遙信：斷路器分/合閘狀態(tài)、工作位、測試位、斷路器故障報警、保護(hù)跳閘報警、欠壓狀態(tài)、儲能狀態(tài)、當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方狀態(tài)、自投投入/撤出狀態(tài)；（2）遙控：斷路器分/合閘控制、開關(guān)位置（工作位、抽出位）母聯(lián)自投功能的開關(guān)控制、斷路器復(fù)位控制；（3）遙測：進(jìn)線包括有功電度、無功電度、有功功率、無功功率、三相電壓、三相電流、功率因數(shù)、頻率及諧波等；母聯(lián)包括三相電壓、三相電流。

1.2.2三級負(fù)荷總開關(guān)。（1）遙信：斷路器分/合閘狀態(tài)、工作位、測試位、斷路器故障報警、保護(hù)跳閘報警、儲能狀態(tài)、當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方狀態(tài)；（2）遙控：斷路器分/合閘控制；（3）遙測：三相電壓、三相電流。

1.2.3變電所內(nèi)其他回路。（1）遙信：斷路器分/合閘狀態(tài)、保護(hù)跳閘報警；（2）遙控：無；（3）遙測：照明回路三相電流及電度、其他回路單相電流。

1.2.4電容回路。（1）遙信：開關(guān)分/合狀態(tài)；（2）遙控：無；（3）遙測：三相電流、三相電壓以及功率因數(shù)。

1.3系統(tǒng)管理方案為了優(yōu)化資源配置，避免重復(fù)投資，便于統(tǒng)一調(diào)度和管理，低壓智能配電系統(tǒng)不單獨(dú)組網(wǎng)和設(shè)置控制中心，在車站級納入地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理。地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級管理（控制中心和車站級）、三級控制（控制中心控制、車站級控制和就地控制）的方式，安全可靠，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)處理能力，詳見圖2：

1.4監(jiān)控方案比選

1.4.1集中控制方案。集中對智能控制元件進(jìn)行配置，采取由控制線進(jìn)行連接，并將模擬儀表和變送器設(shè)在低壓柜單元中。

1.4.2分層分布控制方案。控制系統(tǒng)分為工作站和現(xiàn)場智能模塊兩層設(shè)置，采用現(xiàn)場工業(yè)總線進(jìn)行通信。現(xiàn)場智能模塊內(nèi)置微處理器，是集信息采集、顯示、處理、通信和優(yōu)化控制為一體的嵌入式智能裝置，分散設(shè)于低壓柜和環(huán)控電控柜單元內(nèi)，見圖3：

1.4.3方案比選。兩種方案比選詳見表1。從表中可以看出，相比集中控制方式，分層分布控制方案具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡易、維護(hù)性簡單、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)，因此分層分布式控制方案比集中控制方式更適合應(yīng)用于地鐵降壓所低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)。

1.5方案設(shè)置低壓智能監(jiān)控采用分層分布系統(tǒng)，通常由車站級工作站、現(xiàn)場智能模塊以及現(xiàn)場工作總線這三部分組成，為確保安全性達(dá)到相關(guān)要求，低壓智能監(jiān)控采用分層分布系統(tǒng)采用冗余配置，并使用5類雙絞屏蔽線進(jìn)行傳輸。車站級工作站負(fù)責(zé)對地鐵車站及相鄰各半個區(qū)間內(nèi)低壓系統(tǒng)實(shí)行智能監(jiān)控和日常管理，而在降壓所低壓室，使用了兩臺相互冗余配置的控制器，從而在一臺控制器發(fā)生故障問題的情況下，也不會造成系統(tǒng)癱瘓并依然處于正常工作狀態(tài)。車站級工作站內(nèi)設(shè)有一個觸摸屏，用于現(xiàn)場層面的人機(jī)對話，觸摸屏具有良好的人機(jī)界面，能夠形象地顯示各種配電設(shè)備的信息。現(xiàn)場智能模塊設(shè)于低壓配電柜和環(huán)控電控柜單元內(nèi)，負(fù)責(zé)對降壓所低壓系統(tǒng)進(jìn)行遙控、遙測，并在環(huán)控電控室內(nèi)對環(huán)控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。采取使用現(xiàn)場冗余總線達(dá)到相互連接的目的，并在電控室和環(huán)控設(shè)備之間進(jìn)行有效通訊，遇到單點(diǎn)故障問題時，不會破壞數(shù)據(jù)的正常傳輸，保障在總線上的傳輸能力。冗余控制器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換接口與車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)相連，接收控制指令和上傳各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)，見圖4：

2結(jié)語