無(wú)人倉(cāng)庫(kù)智能監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)研究

郭 博，王詩(shī)兵，劉華明，趙正平

（阜陽(yáng)師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236029）

無(wú)人倉(cāng)庫(kù)智能監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)研究

郭 博，王詩(shī)兵，劉華明，趙正平

（阜陽(yáng)師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236029）

隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，倉(cāng)庫(kù)管理一般都采取監(jiān)控設(shè)備和嵌入式技術(shù)相結(jié)合的方式.本系統(tǒng)通過(guò)采集紅外傳感器、超聲波傳感器和攝像頭的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)并報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)管理人員遠(yuǎn)程監(jiān)控并能及時(shí)處理異常情況.該系統(tǒng)的穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)，能滿足日常倉(cāng)庫(kù)監(jiān)管的需要.

紅外傳感器；超聲波傳感器，攝像頭，監(jiān)控，報(bào)警

監(jiān)控系統(tǒng)具有直觀、便利等特點(diǎn)，越來(lái)越多地應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，包括軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、公共場(chǎng)所等.隨著單片機(jī)的出現(xiàn)，監(jiān)控系統(tǒng)也朝著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化及智能化的方向不斷發(fā)展[1].智能監(jiān)控系統(tǒng)通常由傳感器部分、智能監(jiān)控部分和異常情況處理部分構(gòu)成[2].同時(shí)，人們對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，不僅局限于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的記錄，而且需要監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)出現(xiàn)的異常情況實(shí)時(shí)做出響應(yīng)，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào).

越來(lái)越多的倉(cāng)庫(kù)都不能實(shí)現(xiàn)專人24小時(shí)不間斷的看守，這就需要我們采取新的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的安全進(jìn)行監(jiān)視并報(bào)警.本文針對(duì)無(wú)人看守倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用單片機(jī)采集紅外傳感器、超聲傳感器和數(shù)字?jǐn)z像頭反饋的各類信號(hào)，并對(duì)各類信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，同時(shí)把相關(guān)情況通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控客戶端，并對(duì)異常情況發(fā)出報(bào)警信號(hào).此系統(tǒng)不同于已有的系統(tǒng)采取攝像頭一直錄像的模式[3]，而是采取紅外檢測(cè)到有物體移動(dòng)后才開始進(jìn)行錄像.這樣做既能滿足遠(yuǎn)距離監(jiān)控的需要，又減低了視頻信號(hào)錄制的時(shí)間，大大縮減了后期人工排查異常情況的時(shí)間，提高了辦事效率，具有較好的實(shí)時(shí)性及有效性.

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)包括信息采集單元（各類傳感器模塊）、信息處理單元（單片機(jī)）和信息反饋模塊（遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端）等部分.本系統(tǒng)主要由下列幾個(gè)模塊構(gòu)成（圖1）：

圖1 系統(tǒng)模塊構(gòu)成圖

2 紅外模塊設(shè)計(jì)

紅外模塊是本系統(tǒng)的基本模塊，處于長(zhǎng)期工作狀態(tài)，采用紅外發(fā)射和接收電路來(lái)進(jìn)行異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)其它模塊（超聲波模塊和攝像頭模塊）長(zhǎng)期處于休眠狀態(tài)，只有在紅外模塊檢測(cè)到異常時(shí)才啟動(dòng).這樣處理可以大大減低系統(tǒng)功耗，縮減視頻錄制時(shí)間，同時(shí)提高系統(tǒng)的靈敏度.

在紅外模塊中，紅外發(fā)送二極管的陽(yáng)極為38KHz的載波信號(hào)，紅外發(fā)射二極管的陽(yáng)極為紅外二極管的使能調(diào)制端，由單片機(jī)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)發(fā)射二極管發(fā)送調(diào)制后的紅外信號(hào).紅外檢測(cè)的發(fā)生和接收電路如圖2：

圖2 紅外發(fā)射接收電路圖

3 超聲波模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的超聲波模塊主要是用來(lái)進(jìn)行超聲波測(cè)距，其原理為超聲波發(fā)生器在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)該超聲波遇到被測(cè)物體后會(huì)反射回來(lái)，其反射回來(lái)的返回信號(hào)會(huì)被超聲波接收器接收到.這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可計(jì)算出超聲波發(fā)生器與所測(cè)物體的距離.

用作測(cè)距的聲波其頻率一般在40KHz左右，單片機(jī)從端口發(fā)出約40KHz的方波,然后從超聲波發(fā)射頭發(fā)出超聲波，同時(shí)單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器開始定時(shí)；超聲波碰到障礙物后反射回來(lái)被接收頭接收；經(jīng)過(guò)兩級(jí)運(yùn)放放大后送到譯碼器；譯碼器捕捉到超聲波后輸出低電平，此跳變可作為中斷輸入引起單片機(jī)中斷.

超聲波發(fā)射電路原理圖如圖3所示：

圖3 超聲波發(fā)射電路圖

超聲波接收電路原理圖如圖4所示.

圖4 超聲波接收電路圖

4 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先開啟紅外模塊進(jìn)行檢測(cè)有無(wú)任何物體移動(dòng)，沒(méi)有的話，超聲波模塊和攝像頭模塊不啟動(dòng)；有物體移動(dòng)，則開始計(jì)數(shù)，達(dá)到閾值則啟動(dòng)超聲波模塊.超聲波模塊進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)距，如果測(cè)量的距離不斷變化，則開啟攝像頭模塊進(jìn)行攝像，并進(jìn)行報(bào)警.同時(shí)利用紅外模塊和超聲波模塊測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)大體判斷移動(dòng)物體的位置和移動(dòng)方向，并將這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控客戶端，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)監(jiān)控.利用本系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控，顯著提高了倉(cāng)庫(kù)的安全性，減輕了人工成本，提高了異常情況報(bào)警的準(zhǔn)確率.

配合上述硬件設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)如圖5所示.

圖5 軟件控制流程圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決了看管倉(cāng)庫(kù)，特別是大面積倉(cāng)庫(kù)，人工無(wú)法及時(shí)、全面的進(jìn)行監(jiān)控的難題.經(jīng)過(guò)實(shí)際開發(fā)并進(jìn)行測(cè)試后，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，操作方便，抗干擾能力強(qiáng)，提高了倉(cāng)庫(kù)管理人員的工作效率，減少了倉(cāng)庫(kù)安全隱患，同時(shí)降低了用人成本，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益.

〔1〕駱云志，劉治紅.視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展綜述[J].兵工自動(dòng)化，2009,28（1）：1-3.

〔2〕姚志強(qiáng)，朱恒軍，都文和.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，31（2）：86-88.

〔3〕曹煦暉，黃沁芳.基于Media Services的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009,25（2）：31-33.

TP27；TP393

A

1673-260X（2014）12-0042-02

安徽省高校省級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2012A214)，安徽省教育廳項(xiàng)目（KJ2013B195），阜陽(yáng)師范學(xué)院科技成果孵化基金（2013KJFH05）資助