智能监控

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智能监控范文第1篇

音频分析技术

广义上的动物健康可分为生理健康及情绪健康，音频分析技术一般都是针对患有呼吸道疾病的动物咳嗽声处理实现生理健康监测。为此应首先提取患病动物咳嗽声特征，Ferrari等[8-9]通过临床检查筛选染病猪并采集其咳嗽声，与柠檬酸诱发的健康猪咳嗽声对比发现染病猪咳嗽音频的标准化压力均方差及峰值频率均值均低于健康猪，而染病猪咳嗽持续时间及咳嗽频率则高于健康猪。针对染病猪咳嗽音频特征参数构建参考模板，将日常生产中利用定向麦克风采集到的猪咳嗽声与该参考模板做模式匹配，可以实现呼吸道疾病疑似病猪智能识别。在圈舍群养的猪饲养方式下，很难实现猪个体咳嗽声的采集，可将圈设定为监测对象，使用麦克风阵列定位具备病猪咳嗽音频特征的咳嗽声[10]，将出现病猪咳嗽声频率高的圈设定为高危圈，养殖人员重点关注高危区内动物健康状况，及早隔离确诊病例，这不仅有效降低了人工劳动强度，而且提高了患病猪识别效率，降低了规模化养殖场由于动物疾病带来的经济损失。动物情绪健康更多是动物福利关注的问题，目前音频分析技术主要用于提取动物在恐惧、孤独、焦虑等不良情绪下的叫声特征，在此基础上可实现动物情绪健康的无损监测。Jahns[11]针对已知的牛饥饿和叫声信号提取出先验特征矩阵及其参考模式，利用模式匹配方法识别牛只日常叫声中所蕴含的饥饿及信息。Ikeda等[12]利用线性判别分析方法处理声音信号的频谱结构变化特征，进而智能识别母牛饥饿以及与仔牛分隔而产生的两种焦虑状态。猪的情绪健康水准评价研究目前鲜见报道，限位栏饲养母猪和剪牙断尾仔猪的情绪健康问题最值得关注。

以仔猪为例，为了验证剪牙断尾过程会引起仔猪极强的恐惧情绪，可设计独立的仔猪叫声采集室，人为制造令其恐惧的突变环境，采集其叫声音频并提取音频特征构建参考模板，与剪牙断尾时采集的仔猪叫声做模式匹配，实现仔猪恐惧情绪的智能识别。动物采食、饮水、排泄行为异常可用于预测其健康异常，因此这三大行为是畜牧养殖从业人员最为关注的动物行为。及时监测到动物行为模式的突变有利于及早发现疑似发病个体，降低经济损失。音频分析技术目前主要用于牧场放养的牛羊采食行为监测，这种饲养方式下牛羊活动范围广，人工观察方式及机器视觉技术难以监测它们的采食行为。但是牛羊采食主要有咬断及咀嚼草料两种动作，而实际采食量可由咬断草料的次数来判定，因此可通过咬断、咀嚼草料两种动作的不同音频特征识别牛羊采食过程中咬断草料的次数，进而实现采食量的智能监测[6-7]。难以实时、准确掌握养殖动物需求是目前畜牧养殖业面临的挑战之一，而动物叫声是其生理、情绪健康状况的外在表现，准确掌握动物叫声含义有利于养殖人员根据动物自身需求开展养殖工作。动物叫声音频分析的首要目标是针对大量已知含义的动物叫声音频提取特征参数，不断扩充动物叫声音频分析模式库，这是研发动物叫声含义智能识别系统的基础。另外，动物叫声含义分析对音频质量要求高，如何有效降低圈养动物叫声间的相互干扰及环境噪声的影响以实现音频高质量地实时采集，是后续研究中需要解决的问题。

机器视觉技术

在畜牧养殖领域，动物行为与动物健康状况、生存舒适度密切相关，利用动物行为自动分析动物健康及舒适度状况相比人工经验观察而言结果更加客观。随着机器视觉技术在数字化农业领域的广泛应用，近年来，研究人员开始涉足基于动物视频自动分析动物行为及动物生存舒适度的研究领域[13]。行为模型是核心，该模块从动物形体姿态特征、行为间内在联系以及行为与环境间联系三个方面针对动物行为进行定义、表示和建模。视频流是动物行为分析的信息源，目前一般是在养殖舍顶部架设连接PC的摄像机实现视频流信息采集[14-17]，而关注动物腿部运动姿态的研究一般会单独构建规则通道，侧方位架设摄像机，在动物经过通道时采集其运动视频[18]。运动目标分割步骤从视频流原始图像中分割出监测对象，特征提取步骤主要工作是提取足够的动物形体特征，以区分不同的动物行为，这些形体特征包括位置、姿态、运动速度、轮廓等等信息，该步骤首先需要解决视频序列中研究目标的检测与跟踪问题。目前针对群养猪个体跟踪的最新方法能够准确识别、跟踪3头猪长达8min，为猪只行为特征提取奠定了良好的基础[14]。行为特征提取的目的是区分不同的动物基本行为，所谓基本行为是指诸如休息、探究、采食等能够持续一定时间的独立行为。临产母牛的站立、躺卧、摄食等基本行为可用于预测母牛分娩时间，Canger等[15]研究了这些基本行为对应的主轴线方向、臀围长度、体型宽长比、背部面积等图像特征，实现了基本行为的自动识别，该研究成果使得设计一种基于母牛行为的人工助产自动预警系统成为可能。

复杂行为由一个或多个具有时空关联的基本行为组成，复杂行为分析也可称为动物行为模式分析，其主要工作是挖掘动物基本行为间或基本行为与环境间的内在联系。Shao等[16]针对群养猪睡眠时的红外图像选取图像不变矩、背景前景像素转换频率以及猪群紧密程度作为特征向量，使用最小欧几里德距离方法区分环境温度寒冷与舒适两种状况下猪的睡眠姿态。基于此，养殖人员可根据动物睡眠姿态判断其环境温度舒适度，实现养殖环境参数的按需调节，该研究对探索环境因子对猪生长的影响也具有重要的学术意义和实用价值。动物行为模式是发现动物反常行为的基础，而反常行为是动物个体出现健康异常或环境发生突变的外在表现。动物反常行为的及时发现可用于动物疾病或环境调节预警。朱伟兴等[17]利用安装于猪舍排泄区的嵌入式监控设备对群养猪的排泄行为进行24h监控，对于单日排泄次数超过系统阈值的猪只，认定其排泄行为出现异常。Song等[18]将牛行走过程中同侧前后蹄接触地面中心点间距离定义为形迹重叠参数Δ，并挖掘出健康牛行走行为模式：行进过程中Δ值小于或等于0。将行进过程中Δ>0的牛只认定为患有跛腿残疾。仅从畜牧信息的无损监测角度而言，基于机器视觉技术的动物行为监测是目前最好的方法，这种技术以无接触方式记录动物行为信息，对动物活动没有任何影响。但是该方法的技术实现难度较大，受现场光照条件影响大，摄像机视距、拍摄范围有限，一般只能监测圈养动物信息。后续研究中除了需要针对动物行为进行更精确的行为建模外，还需要解决养殖动物个体识别与跟踪的问题，以猪行为监测为例，目前最新研究进展能够准确识别、跟踪3头猪8min时间[14]。而中国群养猪的单栏养殖密度一般都大于3头/栏，仔猪单栏养殖密度则更高，在这种应用场景下，如何在大通量的视频信息中识别跟踪某一行为异常的个体是后续研究需要重点解决的问题。#p#分页标题#e#

无线传感器网络技术

无线传感器网络是由部署在监测区域内众多的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个自组织无线网络系统，可用于监测复杂多变的环境条件，如温度、湿度、噪声等级等，也可监测节点附着对象的运动特征，如速度、加速度、运动方向等[19]。无线传感器网络丰富的传感器资源使其在畜牧信息监测应用中具有得天独厚的优势，无线通信方式不仅解决了养殖现场布线困难的问题，而且使得网络节点可以穿戴在养殖动物躯体上，能够满足动物行为、体征等参数信息监测的连续性和实时性要求。适宜的养殖环境可以充分发挥养殖动物的生产潜力，增强动物抵抗力，减少疾病的发生，继而提高畜牧业的生产效益[20]，同时，良好的环境也是动物福利的要求。畜牧生产中重点关注的养殖环境指标主要有温湿度、光照强度及有害气体浓度。利用无线传感器监测养殖环境指标信息主要有以下3个挑战：一是于节点监测范围受限，单个节点监测结果不能客观反映整个养殖舍环境信息；二是养殖舍内多种气体传感器存在交叉敏感的问题；三是实际生产中需经常冲洗圈舍，网络节点不能布署于舍内较低的位置，这就带来节点无法测得动物高度层的实际环境信息的不足。针对第一个问题，滕翠凤等[21]提出采用自适应加权融合算法融合同类传感器组的多源数据，利用D-S证据推理理论融合温度湿度和光照度环境参数，提高了环境监测的精确度。针对第二个问题，俞守华等[22]利用小波变换提取气体信号动态反应过程的局部特征，利用遗传算法对小波系数特征值进行筛选，降低特征维数并简化神经网络结构，进而提高基于BP神经网络的有害气体定性测定准确率。对于第三个问题，可将养殖舍内环境看作一个场，研究养殖舍温湿度场、气体浓度场，挖掘出不同高度层的环境参数的关系模型，实际布署网络时将节点布署于养殖舍顶部，根据顶部环境指标结合不同高度环境参数关系模型，得到养殖动物所处高度层的实际环境信息。无线传感器网络监测的环境参数可通过3G网络[23]或其它无线通信方式由基站（或网关节点）发送到服务器端。对于采集到的环境参数目前主要有两种处理方案：一种是当养殖环境监测值超过系统设定阈值时由服务器自动向管理人员或养殖人员报警[1]；第二种是由服务器自动控制养殖场环境调控设备，这种处理方案中控制算法设计是关键，目前主要采用的是模糊控制算法[22,24]。综合运用养殖环境监测与反馈调节技术，可以设计完整的养殖舍环境监控系统[25]，为养殖动物创造良好的生存环境。

目前利用无线传感器网络监测的动物个体信息主要包括动物生理指标（体温、心率等）信息及行为（休息、散步、快走等）信息两类，其一般流程如图3所示，流程中首先需要解决的问题是设计适合动物穿戴的高效、耐用的传感器及相应的节点。心率和体温是传统意义上的动物生理健康状况重要指标，Eigenberg等[26]分别针对牛和猪设计了体温和呼吸频率传感器。Martinez等[27]与Warren等[28]设计了一种能安置在瘤胃上的药丸式心电图节点来自动测量牛的心率，但该节点存在射频信号受动物脂肪组织影响而衰减严重的问题，Hoskins等[29]针对这一问题设计了一种电感链路用以将体内节点监测的数据发送到体外数据接收器。在行为监测方面，研究人员提出利用三轴加速度传感器监测养殖动物运动过程中的三向加速度值并基于此对动物行为进行分类[30-34]。Brehme等[35]在已经投入实际应用的电子计步器基础上扩展环境温度传感器、位置信息传感器，设计了一款综合记录动物生理、行为信息的传感器节点，并将该节点应用于奶牛周期监测。为了防止动物运动对传感器节点带来的破坏，需要将监测节点合理固定在动物躯体上，利用动物项圈在动物颈部固定节点是目前最常用的方法[36-38]，但对于有特殊监测目标的节点而言，应灵活调整固定位置。Watanabe等[39]将三轴加速度传感器固定在牛的下颚部以监测其下颚运动特征，进而分析牛咬断、咀嚼草料以及休息3种行为。Robert等[31]将三轴加速度传感器固定于牛脚踝处以实现远程监测牛行走、站立和躺卧等行为。Warren等[28]为监测牛心率参数将传感器节点通过手术固定在牛瘤胃上。附属于动物躯体的传感器节点按设定时间间隔监测动物体温、心率、肢体运动三轴加速度等参数，将监测数据无线发送到数据收集器（如基站或网关节点）的方法目前主要有两类：第一类是节点将监测数据缓存于存储器，当动物活动到数据接收器（一般置于动物饮水器或食槽上）附近时，将缓存的监测数据无线发送到数据接收器[31,40-41]；第二类是设计无线传感器网络数据路由协议，利用节点转发监测数据到数据收集器，这些路由协议需重点解决节点移动带来的网络拓扑实时动态变化的问题[36]。

对于传感器网络监测到的动物生理指标参数信息，可设计养殖专家知识库自动分析生理指标所蕴含的动物健康状况，并针对健康异常个体发出报警。对于监测到的动物行为数据，需要研究相应的动物行为模型以实现行为自动分类，动物行为模型主要解决传感器数据与行为类型之间的关联问题。目前针对三轴加速度值的行为建模主要采用的数学方法有动态线性模型、尔曼滤波[32-34]、K-均值聚类算法[42]及支持向量机[43]。动物行为模型是分析动物运动能力特征的基础，可为母猪、奶牛的初步鉴定提供判定依据[32,34,44]。目前已经投入实际使用的传感器节点大多针对生产环境相对规范稳定的工业现场设计，但是畜牧业生产环境复杂，有些应用场合甚至具有高温高湿的特点，而且在动物个体信息监测应用中，需要将节点固定在养殖动物躯体上，在动物躺卧甚至相互争斗时都可能破坏传感器节点。因此，畜牧业中应用的传感器节点应该具备比工业生产现场更好的抗高温抗高湿及抗损坏性能，然而畜牧业生产特点决定了其使用的传感器节点不能代价高昂。高性能、高稳定性、低成本间的矛盾是无线传感器网络在畜牧业中应用需要重点解决的问题。

RFID技术

随着物联网技术的兴起，RFID技术在畜牧业中得到广泛应用[45-47]。RFID是一种非接触式的自动识别技术[48]，具有数据储存量大、可读写、环境适应性好等特点，可以实现多目标识别[49]。RFID产品成本低，在畜牧养殖中应用在经济上具备可行性[50]。目前在动物行为监测研究领域一般将被动RFID标签以耳标形式固定在动物体上，当动物出现在读写器磁场范围内时，其耳标接受读写器射频信号，凭借感应电流所获得的能量向读写器发送芯片中存储的标识信息，读写器根据获取的耳标号识别出位于其读写范围内的动物个体。一个完整的RFID系统由电子标签、读写器和天线三部分构成，电子标签一般以耳标形式固定在动物耳朵上，读写器的位置需要根据不同的监测目标灵活设置。如Reiners等[51]为监测仔猪采食行为，将RFID读写器及天线安装在仔猪喂料器上；钟芳葵[52]为监测群养母猪的采食行为将RFID读写器安装在母猪食槽上；Ostersen等[53]为了监测母猪与公猪的亲近行为，将RFID读写器安装在公猪栏上的接触窗口上，记录通过接触窗口亲近公猪的母猪耳标值、亲近行为开始时间、结束时间，然后利用动态线形模型分析亲近行为频率和时长，实现母猪的自动鉴定。将电子耳标出现在读写器读写范围内认定为一次行为发生的做法对于仅关注行为频率的监测目标而言是可行的[51-52]，但对于动物个体采食量、饮水量的监测目标，则需要扩展秤重、流量监测等功能，才能实现动物行为信息的准确监测。Tu等[54]设计了一套由RFID模块、电子地磅模块及通信模块构成的实时、远程监测火鸡采食行为的自动化系统，自动记录采食火鸡标签号，采食前后体重变化情况，为选择食物转化效率高的优良品种提供参考，同时也为群养火鸡个体行为分析提供了有力工具。RFID技术配合水流量计可以实现群养母猪个体饮水行为远程监测的目标，改造母猪饮水点，确保一次只有一头母猪接近饮水器。将RFID读写器安装在饮水器上方，记录饮水母猪个体耳标号，利用嵌入式系统技术处理水流量计输出信号得到群养母猪个体的饮水频率及饮水量信息，饮水行为的实时监测有利于及时发现饮水模式的突变，为母猪健康评判提供参考依据。#p#分页标题#e#

智能监控范文第2篇

关键词：ARM；ZigBee；web服务器

中图分类号：TU855

由于社会、经济水平的发展，人们所追求的生活是自动化、个性化、快节奏，并且生活方式充满乐趣。所以，人们对家居品质有了很高的要求，要求居住环境安全化、舒适化，家居生活智能化、人性化[1]。目前我国在智能家居系统上有了一定的研究，并且一些科研机构和公司研发了相应的产品，这些产品通信方式大多分为：RS485、EIB、CEBUS等。虽然在不同的场合，智能家居系统有不同的应用，但是这些智能家居系统普遍存在一些问题：首先系统的通信方式是采用有线通信，这样带来的问题是布线比较繁琐，设备的安装调试复杂以及移动性比较差，造成的成本较高，其次很多系统对PC机的依赖性很强、系统的构架复杂、灵活性差。

综合考虑到以上智能家居存在的缺点，因此在以后的智能家居的研发工程中无线网络通信技术的运用是必然的趋势，运用无线网络主要优势在于设备安装的灵活性强，这样可以节省综合布线的成本以及安装和维护上的精力。基于以上优点的考虑，本课题主要研究一款基于ARM11和Zigbee技术的智能家居系统，以Zigbee技术和传感器技术作为前端数据采集，核心主控制器是ARM11（tiny6410）通过以太网实现数据远程访问。本设计是以linux为嵌入式开发环境，建立良好的人及交互界面，可以实现对家居环境、设备的远程监控。

1 系统设计

1.1 系统总体设计结构

本系统是由ARM控制设计的智能家居系统，其系统总体设计系结构如图1所示，用户登录到用户管理系统可以通过远程浏览器，其远程访问家庭内部的嵌入式主控制器是通过Intnet，嵌入式Web服务器会根据用户的需求，利用Rs232串口向ZigBee家庭网络的协调器（Coordinator）发送交互指令，家庭网络节点以无线的方式接收控制信息和发送传感器信息。

远端的客户浏览器：本系统在嵌入式主控制器上实现了数据库和WEB服务器的功能，并且利用网页设计和相应的CGI程序设计人机交互的界面，从而达到方便用户管理和使用的目的。

嵌入式智能家居主控制器：嵌入式控制器是整个家居系统的最核心的部分，它是链接外部intemet和内部无线家庭网络的一个桥梁，起着非常重要的作用。首先，嵌入式控制器要能提供web服务，但其前提是其要支持TCP/IP协议，由此就可以实现远程访问；其次是它要实现内部家庭网络和外部Internet之间协议的转换、路由等功能和地址转换。

无线家庭网络：此设计部分设计中，采用的是ZigBee技术。一个ZigBee节点由一个嵌入ZigBee模块组成，则整个家庭无无线局域网可以由很多ZigBee节点组成的。嵌入式控制器接收来自远端用户发来的控制信息，经过嵌入式主控制器处理后，根据信息中要求的信息，通过协调器，将命令转发给ZigBee网络中相应的ZigBee节点，其将采集的数据发送给主控制器，主控制器继续将数据发送远程请求的用户，这样就实现对家庭内的信息监测和控制。[2]

1.2 系统主要传感器接口电路设计

1.2.1 温湿度采集节点接口电路

智能家居监控系统温湿度采集采用AM2305数字式温湿度传感器。由于采用温湿度传感和数字模块采集技术，具有精度高、性价比高、稳定性好、体积小等优点。其温度测量范围是-40～125℃，分辨率0.1℃，精度±0.2℃，湿度测量范围是0～100RH%，分辨率0.1RH%，精度±2RH%，因此其可以满足测量要求。由于传感器传输数据采用单总线，只需要一根数据线外加电源线和接地线即可实现与控制器的通信。它的供电电压为3.3～6V，上电后须延时1s以确保数据稳定，采样周期最小为2s[2]。根据上述要求设计的AM2305接口电路如图2所示：

1.2.2 烟雾、可燃气体浓度采集节点接口电路

本设计针对不同可燃气体现有的检测方式及检测特点，选择ZYMQ-2型可燃气体和烟雾浓度检测传感器作为检测器。气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。传感器的电导率随所处环境中可燃气体浓度的增加而增大，如烟雾、液化气、丙烷、丁烷、甲烷、氢气、酒精等常见可燃气体的监测装置，均适用。采用简单的电路将电导率转换为与该相对应气体的浓度信号。气体传感器ZYMQ-2信号调理电路原理图如图3所示。采用LM393芯片放大信号，输出信号有两路，其中AOUT输出的是气体的浓度转化为0～5V模拟量电压，DOUT低电平有效，输出的是TTL电平，RP是滑动变阻器，用于是调节输出的灵敏性。AOUT连接在CC2530的P0^0口上用于检测气体浓度的大小，用于向服务器提供采集的数据。DOUT连接CC2530的P1^4口，用于检测房屋内是否有烟雾及可燃气体等，发光管用于检测气体是否达到报警值，通过调节RP的值来调节报警阈值。

1.2.3 电子锁控制接口电路

无线控制电子锁的控制部分由CC2530MCU、存储、电源、显示、驱动、电磁铁及机械锁体等单元组成。通过无线接收加密控制信息实现电子锁开关功能。完善的电源是电子锁控制部分和执行部分都必不可少的。电子锁的执行机构一般采用电磁铁或微型电动机拖动锁体。本设计中无线电子锁设接口电路如图4所示。

1.2.4 语音模块

系统语音报警模块采用WT588D集成语音芯片，模块接口电路原理如图5所示。用上位机软件对WT588D语音模块烧写语音程序时，选择三线串口控制模式。I/O口P0.3被定义为数据端口，P02为CS片选口，P01为CLK时钟端口，单片机可通过三个I/O口对WT588D语音模块进行控制。三线串口控制模式下，其它端口都没有作用。P17端口为BUSY忙信号输出端。WT588D模块的VCC输入端的电压要保证在2.8V～3.5V，模块VCC的电压如果大于3.5V，有可能会导致模块内部的存储器烧坏。[3]

1.3 系统软件设计

本系统软件设计分为嵌入式控制器软件设计和家庭无线网络数据采集两大部分。从总体看系统的软件设计包括：嵌入式Linux系统的移植、嵌入式liunx系统串口编程、嵌入式WEB服务器boa的移植和相关程序的实现、传感器驱动代码的编写、Zigbee网路的组建和传感器数据的传输、视频信息的采集等。系统软件流程图如图6。

在进行主程序设计之前，首先必须Linux操作系统移植成功，Boa服务器移植成功。然后就是Zigbee网络组网成功及各采集点数据采集成功、家电可控。最后就是USB视频数据采集成功。

主控制器上电之后，程序的运行步骤如下：

（1）启动Linux操作系统。在此过程中，要初始化各硬件，包括串口，USB视频采集模块；

（2）主控制器发送命令。主控制器向ZigBee协调器发送命令，ZigBee协调器向ZigBee终端采集节点发送命令，ZigBee终端采集节点执行相应的动作。

（3）主控制器，也是服务器等待客户端发送请求。当有客户端发送请求时，服务器判断请求的类型，若是室内状况查看请求，则向客户端返回传感器数据和门锁的状态及窗帘的状态；若是远程网络视频查看请求，则向客户端返回室内监控视频；若是家电控制请求，服务器继续判断控制家电的类型，然后将相应的家电控制到相应的状态。最后服务器又要等待客户端发送请求。

2 结论

本系统以Tiny6410开发板为主控制器，利用ZigBee无线通信技术，在此基础上增加了温湿度监控，窗帘控制，有害气体检测，USB视频采集等硬件模块，还为系统移植了linux操作系统，最后又在移植的Linux系统上开发了各硬件模块的驱动程序和系统应用程序，成功实现了一个成本低、效率高、体积小、容易使用的嵌入式智能家居监控系统。

参考文献

[1]杨杰.基于Zigbee和ARM9的智能家居系统的研究与设计[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[2]王良，马克军.基于Zigbee技术粮仓环境监测系统的设计[J].信息通信，2012.

[3]彭建盛.基于CC1110单片机公交报站系统的设计与实现[J].电子设计工程，2010.

[4]侯立功.基于物联网技术的智能家居系统构想[J].数字通信，2011.

[5]马佳佳.“环境智能”前景下的家庭智能清洁服务设施设计[D].南京：南京艺术学院.2011.

[6]易璐，余伟伟论智能化设计理念在室内环境中的运用及体现[J].现代商贸工业.2011.

智能监控范文第3篇

关键词：智能楼宇；安防系统；设计

中图分类号：S611文献标识码： A

随着网络技术的成熟和发展，网络化、智能化楼宇的概念也逐步成为人们选择办公场所和衡量居住环境是否方便的一个重要因素。智能楼宇具有高效，节能，安全，便利的特点。作为一个涉及计算机技术，自动化技术，通讯技术，土建技术等很多技术环节的建筑工程，设计必须要统筹兼顾，才能有效的完成智能楼宇的建设，保证楼宇质量和居住体验.

一.安防监控系统设计概述

楼宇视频监控已经越来越普遍化了,但是如何对楼宇视频监控的设计和标准规范，需要进行妥善的设计，监控设计中，视频监控方案是比较合适的选择，应保证设计系统具有良好的兼容性、灵活性和人性化的操作界面。

智能楼宇监控主要对于人员通道，门禁系统进行监控，对于监控点的设置，要保证监控范围较大，效果较好，保证安防系统的全面覆盖，不能出现遗漏，造成安全漏洞。同时，应设置主监控中心，采用智能网络监控主机为该系统的中枢设备。在主监控中心定位的情况下，设计多个虚拟网络分控点，在办公大楼内部局域网涉及到的任一部门的计算机，就可通过该网络与主监控中心相联，经过主机端授权后，可随意调看系统中任一画面，实现分控的目的。这种方式建立的楼宇视频监控系统，充分利用大楼内网络的资源；充分发挥了网络的优势。利用网络进行网络监控的优势不仅仅是实现分控的目的，其最大的优势是为了将来大楼内监控点扩展，将所有分散监控点通过网络建立虚拟的网络总控中心，实现一点对多点，多点对一点，多点对多点。

在设计中，应根据大楼的现场实际情况，对楼宇视频监控系统进行全面规划，总体设计以高新技术为主，本着“力求保证系统先进、实用、安全、可靠、经济、易扩展、易维护和高性价比”的原则，进行设计。

大楼一般是一个工作进出人员复杂、流动量大的工作场所，24小时全天候随时都可能突发事件，特别是近年来各种大楼案件时有发生，如工作人员的人身财产安全、工作内部人员进行偷窃、甚至不法分子进入大楼重要地方进行偷窃财物或贵重物品等；大楼自身安全的突发性很难预测等特点。所以，针对大楼的特别工作区域（过道）安装相应的安防系统是很有必要的，如对于重要区及财务室、会议室和重要过道和安全出口应装上监控系统，如有隐情发生，第一时间作出第一反应；既有利于办公大楼的规范化管理。同时，将工作人员工作过程录像保存，有助于解决工作纠纷，分清责任。

二．智能楼宇安防监控系统的设计

楼宇安防监控系统是大楼建设的的重要组成部分，也是大楼安全、智能化管理的体现，对于监督工作人员的工作，提高工作人员办公效率，保护办公大楼人员的人身安全及大楼财产，具有重要意义。

智能楼宇监控系统设计方案应贯彻智能化、现代化、数字化与网络化相结合的特点，集先进的数字监控与成熟稳定的网络监控于一体，才能有效满足楼宇对安防系统设计的需求。

1.安防系统的视频监控设备，应保证视频码流帧间压缩方式的稳定，保证能够监控到高质量、全运动、全色彩的活动图像，具备较高的图像压缩处理技术，每路每秒在25帧左右，图像清晰，色彩逼真。

安防监控系统主机通过图像采集卡把前端摄像机采集的模拟信号转换成数字信号，进行压缩，压缩的数字信号进入硬盘录像系统，存储至硬盘中，作为资料保存。要查看录像资料时，可根据时间、地点、摄像机编号的不同进行回放，因此，在设计过程中，视频监控的文件保存应设置专门的硬盘，按照时间命名录像文件名，并存放在以摄像机通道号为文件夹的目录中，方便光盘刻录来保存录像文件。对于安防系统，应设置多重权限密码，保证不被未授权的接入破坏，影响楼宇安全。设置较多的分控点，尽量减少监控点数量和地域的限制。

大楼是集办公公共场所。人防、技防相结合，防范是重中之重首要任务。所以，必须建立一套行之有效的智能楼宇视频监控系统来确保证整个大楼的安全。

在设计中，对于安防监控设备的安放位置，应注重位置的有效性和覆盖面积。对于重要区域，如主要通道口，进行重点布控。根据使用要求不同，参照防护级别的规定，进行安全防范系统布防，同时为了夜间防盗，所有的摄像机均应使用高清晰度红外彩色摄像机。

在设计中，应采取“总体规划，分步实施，水平布线尽量到位”的设计原则，进行科学设计，精心组织设计方案，规范化设计管理。保证材料品质、保证设计和安装工艺等方面有一套严格的管理体制，安排技术实力雄厚和工程经验丰富的综合布线专业人员记性设计指导。楼宇视频监控系统所敷设的视频线缆、电源线缆、控制线缆，应具有良好的抗干扰性和防护性，避免信号干扰。在设计线缆布线方式时选择最容易布放线的路径的同时也以最短的距离为原则，同时把视频线缆与电源线缆用线卡绑好；采用隐蔽式布线是比较好的设计方案。在外面的线缆均用线槽隐蔽起来保护好；采用标准的综合布线进行设计施工。

楼宇视频监控系统的中心控制室一般设计在保卫处。中心监控室设备较多，且环境要求较高，应保持室内的整洁，敷设在中心控制室的视频线缆和电源线缆如果没有合理的规划，势必给将来的系统安全和维护带来一定的麻烦。所以一般采用桥架把所有电缆统一防护，即不影响室内的美观，又确保系统安全。为了确保监控系统正常稳定工作，系统供电应采用配电箱集中供电方式，主干采用AC 220V 供电，在摄像机前端采用变压器供电。中心控制室内必须光线充足，其照度应不小于300LUX；控制室的其他设备和金属外壳必须做好等电位连接，以确保控制室内的人身和设备安全。

2.门禁系统的设计。在安防系统设计中，门禁系统的作用是对于门区通行人员权限的控制，能够有效保证楼宇安全，避免危险人员的进入，造成经济损失。

在设计中，保证门禁系统与监控系统的联动，在监控发现异常情况时，能够及时处理门禁权限，保证出现意外时门禁的开放通行或者完全锁闭。

智能门禁系统由系统软件，门禁控制器，读卡器和电锁等周边设备等几部分组成。门禁控制器是智能门禁系统的核心设备，智能门禁控制器分为一体单门控制器、分体单门控制器、两门控制器和四门控制器等几种。读卡器是门禁系统的前端采集设备，针对卡片读卡频率的不同，有ID卡读卡器和IC卡读卡器等。电锁是门禁系统的执行机构，门禁系统可以应支持持磁力锁、电控锁、电插锁、阴极锁扣等各种电子锁具，同时可以控制自动伸缩门等电动门。

结束语

安防监控系统作为智能楼宇的安全屏障，是现代智能建筑安全防范系统中不可或缺的组成部分。而随着科技的进步，安防监控系统在不同类型建筑中的应用也各不相同，针对各个智能楼宇的特性，集成联动设计安防监控，将成为一种发展趋势。

参考文献

[1]李苏.视频传输技术在智能楼宇视频监控中的应用[j].中国安防.2008（12）

[2]王利芬.楼宇监控大联网时代[j].领航.2010（6）

智能监控范文第4篇

摘 要：以PLC和51单片机为核心处理器的这款防盗卷帘门，相比以往市面上的卷帘门，这款卷帘门具有更多的优点，当盗窃者通过不正当手段撬门时会使磁性开关分开，同时摄像头开始拍照、录音开始播放，并发短信给主人提示家里有外人进入，为家庭提供更高的安全保障。当门正在下落时如果有人在门下，门也会停止，防止人受伤。同时卷帘门也有室内、室外灯自动开启等其他功能。

关键词：核心处理器 防盗卷帘门 总体框图 串口摄像头

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0012-03

现如今，临街的商铺或住户基本都用上了卷帘门。卷帘门产品选材严格、产品坚固耐用、美观新颖，具有安全可靠、性能稳定、操作方便、开闭灵活等主要优点。

而国内外对于卷帘门的防盗也大多只体现在制作卷帘门的材质上，一般没有安装配套防盗报警系统，小偷的猖獗令人防不胜防。因此，笔者设计的卷帘门具有较好的防盗监控功能，适合商铺和住户使用。

1 卷帘门总体设计

智能自启录音监控卷帘门使用PLC和基于51的GSM模块作为主控制器，结合无线遥控、传感器、摄像头等设备设计的智能卷帘门。

其主要功能是：当主人回家时，使用无线遥控开关打开卷帘门，通过一些必要的传感器具有防夹人功能，使人们的生活更安全。当控制门打开时车库照明也可以设置一定的亮度打开或关闭。例如，在晚上或天时的卷帘门的外灯将点亮，否则灯不亮。同时包含定时功能，外灯在门放下后5 s关闭，鹊15 s后关闭。

若有小偷强行将门抬起，事先录好的音将播放，让小偷误以为有人在家，同时报警系统被报警中断被触发，摄像头拍照，并将照片发给SIM卡中所绑定的报警号码，然后向报警号码发送短信“报警中断已触发”。

若主人想知道家中情况，用手机拨打报警系统GPRS模块，响铃后自动挂断，拍照后，会将照片发给该号码手机。

卷帘门还设计了手动控制功能，在房内可以通过开关控制卷帘门卷起、放下或停止、内外灯的开启和关闭。

2 卷帘门硬件设计

硬件的选择对整个防盗卷帘门具有重要意义，要考虑其是否满足所需功能，也要从经济方面考虑，该防盗卷帘门核心处理器为三菱FX系列PLC和基于51的GPRS模块，其他包括直流电机、无线遥控开关、光电开关、磁性开关、照明灯、电源、蜂鸣器、摄像头、光敏模块等。此防盗卷帘门硬件整体框架如图1所示。

2.1 核心处理器的选择

核心处理器的选择至关重要，这关系着系统是否能够按照预期目标稳定运行。在选择核心处理器时，不仅要考虑控制器的性能，还要从经济的角度出发。再考虑到此防盗卷帘门为12输入，5输出，所以结合以上因素，选择三菱FX1N系列，具体型号为FX1N 30MR。PLC结合了许多当前较为先进的技术，它通过引用这些技术并且以结合传统的顺序控制器为基础，从而取代了继电器、执行逻辑、计时、技术等顺序控制功能。PLC通过建立灵活的控制系统，每种类型的生产过程都用模拟或数字输出/输入控制技术来实现。

2.2 直流电机的选择

在此防盗卷帘门中使用了电机的设计，电机作用是拉动卷帘门，在这个过程中我们不需要旋转电动机太快，但其转矩应该足够大，考虑到电机噪声尽可能小。不仅要考虑电机是否满足所需的功能，还要从经济角度考虑，所以选择了信达电机XD-37GB520。

2.3 光电开关的选择

光电开关的作用是当卷帘门正在下降时，有人出现在卷帘门下面时，卷帘门会停下，以免对人造成伤害，此光电开关为对射型光电开关，由投光器和受光器组成，当投光器投射出的光线被物体挡住时，受光器无法接受到信号，则此时开关断开，下降的门会停止。型号为E3F-5DN1（PNP型），对射型。

2.4 磁性开关的选择

磁性开关的作用是当盗窃者通过非法行动撬门使磁性开关分开，这时录好的音频和摄像头便会启动，音频会播放、摄像头会拍照。为满足以上功能选择了弱电（常闭型），具体型号为Nyton NT-2551/B。

2.5 光敏继电器模块的选择

光敏继电器模块的主要作用是当主人回家准备开门时，如果外面特别黑的话光敏继电器便会开，使外面的灯亮起来。光敏继电器的原理是由于内部有一个光敏电阻，当光的强度变化时其电阻也会变化，从而引起电路电流的变化，接着引起光敏继电器两端的电压的变化，会触发光敏继电器模块的开与关，为满足以上功能，所以选择了LCRM01型1路光敏继电器模块。

2.6 GSM模块

GSM模块以51单片机微处理器为核心（型号： STC12LE5A60S2），内嵌TCP/IP协议和彩信协议，支持数据透明传输，可方便的发送图片彩信。实现彩信报警，远程控制等功能。

STC12LE5A60S2单片机是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是低功耗，高速，超强抗干扰的新一代 8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250 k/s，即25万次/s），针对电机控制等强干扰场合，非常合适。

磁性接近开关接入中断输入，当磁性开关分开时，中断端口被短接，系统会自动拍照，并通过彩信将照片发给那些已经绑定的号码，然后向这些绑定的号码发送短信提醒：报警中断已触发；另外，即使中断口没有短接触发，绑定的号码随时可以拨打GSM模块上的号码，收到来电后，自动挂断，然后拍照，并用彩信的方式回传现场照片。

3 卷帘门软件编程

硬件设施的完成还需要控制程序才能开启，见图2。

此防盗卷帘门程序运行逻辑为：当自己家里人通过无线遥控器进行开门时，为防止盗贼入室抢劫的录音不会开启，电机正转，门开启，同时室内的灯自启，若室外为黑暗状态室外灯也会亮起，当门上升到一定程度上限位开关会使门停止上升，通^无线遥控器关门时，如果门下有人或物体门会停止下降，没有人或物体则门正常下落，当门下落到合适位置下限位开关会使门停止下落，当下限位开关拉紧（门闭合）大于15s时室内外灯关闭。如果不是自己家人通过无线遥控进行开门而是盗窃者通过非法手段进行撬门时，此时磁性开关会分开，同时录音会播放、摄像头进行拍照、GSM模块会发送短信提示主人家里有外人进入。以上为以核心控制器为主导的自动运行的程序，此防盗卷帘门还设计了手动开启、关闭卷帘门以及手动开启、关闭室内外灯的功能。

下面是PLC程序设计部分代码，见图3。

下面是C语言程序设计部分代码

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 结语

在制作智能自启录音监控卷帘门的过程中，明确了以防盗为根本目的，以PLC为实现核心，设计的在盗入者潜入时播放准备好的录音，造成有人在家的假象，并通过51控制的摄像头让主人了解动向。此外，以考虑住户出入方便为基准，增加了光控灯的环节。针对现阶段盗窃事件频发，防盗卷帘门可广泛应用于独栋别墅，一楼商铺、住房等。

参考文献

[1] 朱瑜红.基于STC单片机的温室定时自动卷帘控制器设计与实现[J].江苏农业科学，2015，43（12）：485-487.

智能监控范文第5篇

1方案研究

1.1地铁低压系统构成

1.1.1用电负荷等级划分。一级负荷：应急照明、变电所自用电、火灾自动报警系统设备、消防系统设备、消防电梯、地下站厅站台公共区照明、地下区间照明、地下出入口照明、防排烟系统风机及电动阀门、通信系统设备、信号系统设备、电力监控系统设备、设备监控系统设备、自动售检票系统设备、兼作疏散用的自动扶梯、防护门、防淹门、排雨泵、消防泵、车站废水泵、区间主排水泵等。二级负荷：地面厅照明、车站房屋区照明、非事故通风机及风阀、污水泵、出入口排水泵、非疏散用的自动扶梯、车辆段内与车辆运行直接有关的设备、重要的试验设备、生产及维修设备、组合车库的照明、列检停车库的照明、排水泵、综合维修基地复示系统、雨水泵等。三级负荷：风冷机组、冷冻水泵、空调设备、广告照明、电热设备和清扫机械等一、二级负荷以外的负荷。

1.1.2系统构成。地铁低压系统一般由降压变电所和环控电控室组成。降压变电所由地铁中压环网接引两路相互独立的电源，设置两台变压器为车站以及相邻区间供电。环控电控室主要负责地铁环控通风系统的配电与控制，环控电控室电源由降压变电所接引，详见图1所示。

1.2监控系统各回路监控需求低压智能监控系统主要实现变电所进线、母联、三级负荷总开关间的互锁；对进线、母联和三级负荷总开关运行状态进行监测、采集上述开关的运行数据并上传这些数据，以实现遥控、遥测、遥信功能。对其他馈出开关状态、脱扣状态和回路电流等数据进行采集并上传。各回路监控需求如下：

1.2.1进线、母线分段。（1）遥信：断路器分/合闸状态、工作位、测试位、断路器故障报警、保护跳闸报警、欠压状态、储能状态、当地/远方状态、自投投入/撤出状态；（2）遥控：断路器分/合闸控制、开关位置（工作位、抽出位）母联自投功能的开关控制、断路器复位控制；（3）遥测：进线包括有功电度、无功电度、有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数、频率及谐波等；母联包括三相电压、三相电流。

1.2.2三级负荷总开关。（1）遥信：断路器分/合闸状态、工作位、测试位、断路器故障报警、保护跳闸报警、储能状态、当地/远方状态；（2）遥控：断路器分/合闸控制；（3）遥测：三相电压、三相电流。

1.2.3变电所内其他回路。（1）遥信：断路器分/合闸状态、保护跳闸报警；（2）遥控：无；（3）遥测：照明回路三相电流及电度、其他回路单相电流。

1.2.4电容回路。（1）遥信：开关分/合状态；（2）遥控：无；（3）遥测：三相电流、三相电压以及功率因数。

1.3系统管理方案为了优化资源配置，避免重复投资，便于统一调度和管理，低压智能配电系统不单独组网和设置控制中心，在车站级纳入地铁综合监控系统，由综合监控系统统一管理。地铁综合监控系统采用两级管理（控制中心和车站级）、三级控制（控制中心控制、车站级控制和就地控制）的方式，安全可靠，具有很强的网络传输和数据处理能力，详见图2：

1.4监控方案比选

1.4.1集中控制方案。集中对智能控制元件进行配置，采取由控制线进行连接，并将模拟仪表和变送器设在低压柜单元中。

1.4.2分层分布控制方案。控制系统分为工作站和现场智能模块两层设置，采用现场工业总线进行通信。现场智能模块内置微处理器，是集信息采集、显示、处理、通信和优化控制为一体的嵌入式智能装置，分散设于低压柜和环控电控柜单元内，见图3：

1.4.3方案比选。两种方案比选详见表1。从表中可以看出，相比集中控制方式，分层分布控制方案具有可靠性高、抗干扰能力强、结构简易、维护性简单、扩展性好等优点，因此分层分布式控制方案比集中控制方式更适合应用于地铁降压所低压智能监控系统。

1.5方案设置低压智能监控采用分层分布系统，通常由车站级工作站、现场智能模块以及现场工作总线这三部分组成，为确保安全性达到相关要求，低压智能监控采用分层分布系统采用冗余配置，并使用5类双绞屏蔽线进行传输。车站级工作站负责对地铁车站及相邻各半个区间内低压系统实行智能监控和日常管理，而在降压所低压室，使用了两台相互冗余配置的控制器，从而在一台控制器发生故障问题的情况下，也不会造成系统瘫痪并依然处于正常工作状态。车站级工作站内设有一个触摸屏，用于现场层面的人机对话，触摸屏具有良好的人机界面，能够形象地显示各种配电设备的信息。现场智能模块设于低压配电柜和环控电控柜单元内，负责对降压所低压系统进行遥控、遥测，并在环控电控室内对环控设备进行监控。采取使用现场冗余总线达到相互连接的目的，并在电控室和环控设备之间进行有效通讯，遇到单点故障问题时，不会破坏数据的正常传输，保障在总线上的传输能力。冗余控制器通过网络交换机和通信协议转换接口与车站级综合监控系统相连，接收控制指令和上传各种现场数据，见图4：

2结语