一種運用于辦公場所的智能管理系統

趙亞菲

摘要：為了更方便、有效地管理，開發了一種可以收集和處理信息的打卡機和管理系統，以幫助工廠、實驗室或辦公樓監控更多的工作場景。雖然現有的監控設備具有一定的安全性，但這些系統沒有智能警告和通知的相應功能，并且沒有實時跟蹤和自動操作功能。新的智能管理系統包括以下子系統：舵機運動系統，攝像機采集數據系統和語音報警系統，基本上可以實現登錄的自動化和實驗室及其他類似場所的監控專業化。系統可以通過設置時間來完成兩種管理狀態：在白天獨立登記；在夜間自動監控。它可以準確識別人臉，根據管理員的動態輸入內容發出語音報警，并自動24小時巡航。整個系統緊湊精致，便于攜帶。它使用OpenCV庫和PYTHON來編寫后臺程序，不僅可以減輕后臺數據庫和服務器的壓力，而且還可以方便辦公人員的工作。更重要的是，它降低了成本，提高了效率，并提高了安全系統的質量。

關鍵詞：樹莓派，遠程監控，智能語音報警，辦公場所

1.背景

隨著微電子技術的不斷發展，對室內環境的安全性和可管理性提出了更高的要求。隨著工業化的推進，工廠和實驗室越來越普遍，當工作人員下班后，設備仍然需要保護以防止外人干預。而且，在某些時間段內人力不足會使設備處于不安全狀態，因此內部設備無疑需要一個實時、準確的監控系統來監控和監督。而且員工也存在許多問題：在排隊登記時浪費時間，有時會丟失或忘記辦理登機手續等等。

雖然視頻監控是最傳統的室內安全手段，但其缺點是工作量大，成本高且無法自動報警。大多數現有的物聯網設備都是以高價購買的。如果突然從傳統的實驗設備直接換成智能設備，傳統的設備將處于逐步淘汰狀態，造成巨大的浪費。因此，實現監控和報警的自動化已成為亟待解決的問題。

2.主要技術路線

2.1 樹莓派

樹莓派是樹莓派基金會在英國開發的一系列小型單板計算機，用于促進學校和發展中國家的基礎計算機科學教學。它具有Broadcom系統（SoC），集成了ARM兼容的中央處理器（CPU）和片上圖形處理單元（GPU）。

樹莓派的各種操作系統都可以安裝在MicroSD，Mini SD或SD卡上，具體取決于主板和可用的適配器。它將Python和Scratch作為主要的編程語言，并支持許多其他語言。樹莓局域網服務器配備Linux系統，在網絡和公共服務器之間建立遠程隧道，實現外部網絡與局域網之間的通信。

2.2多本地服務器和多客戶端并發

為了實現一對多服務，有必要建立公共網絡IP。通過該公網IP和多個樹莓派調度服務終端，每個用戶通過公網IP找到綁定到其賬號的樹莓派調度接入隧道，實現一對一的交互式業務功能。在公共服務器上建立數據庫，該數據庫存儲用戶ID和相應的樹莓派調度設備ID。每次客戶訪問時，它都由微信服務器加密，打包和轉發。公共服務服務器在接收到消息后解析用戶ID，然后根據用戶IP查詢用戶綁定的樹莓派調度設備ID，實現用戶ID與設備ID的一對一交互。

2.3數據傳輸協議

嵌入式系統（EMS）是嵌入機械或電氣系統的計算機系統，具有特定的功能和實時計算性能。嵌入式系統通常用于有效控制許多常見設備。在數據傳輸協議中進行創新，以嵌入式和服務器后臺對接的方式實現簡單嵌入式設備的人臉識別。在本系統中，樹莓派LAN服務器承載Linux系統，并在網絡和公共服務器之間建立遠程隧道，以實現外部網絡和LAN之間的通信。

3.整體結構和設備

3.1總體結構

系統有兩種工作模式。通過設置開始和結束時間，它分為兩個不同的功能周期：工作區的登記功能和監控部分的報警功能；創新數據之間的傳輸協議，通過嵌入式和服務器后臺對接實現嵌入式設備的人臉識別。系統的控制過程包括：

I.設置提醒郵箱，設置時間段，并確定工作狀態。

II.登錄用戶的微信，同步數據庫并開始正常工作。

III.判斷工作時間并進入相應的狀態。

IV.進入登記入住和打卡模式。相機捕捉肖像信息。樹莓派調度服務器執行面部識別的并行任務。它匹配本地白名單以確定該人的面部信息是否存在于數據庫中。如果與現有數據庫成功匹配，它會在同一天生成的簽入表單中記錄此人的信息，并將表單上傳到服務器。如果匹配失敗，服務器將返回工作段的備用狀態并等待下一個匹配任務。

如果是監控部分，則開始巡視警報模式，攝像機不間斷巡航。當人們出現在圖片中，樹莓派調度服務器執行面部識別的并行任務，匹配本地白名單，判斷他們是否是陌生人，并通過綁定的樹莓派調度LAN服務器將指令轉發到樹莓派調度LAN服務器終端。

如果與現有數據庫的匹配成功，則將監控的面部圖像和面部信息發送到電子郵件賬戶或微信，并顯示個人信息。如果匹配失敗，則監控的面部圖像和面部信息將被發送到電子郵件帳戶或微信。如果用戶選擇手動進入網站，則編輯窗口中的內容并通過微信編輯消息文本。樹莓派收到說明后，根據相應的說明通過揚聲器語音播放內容，并進行智能語音提示。如果用戶沒有選擇手動進入網站，則他返回監控部分的待機狀態并等待下一個識別任務。

V.如果未檢測到面部信息，則處于正常且穩定的工作狀態。

3.2設備

適用于實驗室和辦公場所的智能管理系統，包括移動電源，前端整體機械組件，后端服務器及相關軟件，雙舵雙自由度運動檢測系統，紅外攝像機數據采集模塊，語音報警模塊。詳情如下：

I.一種小型移動電源，可存儲操作設備所需的電量（也可由插座供電）。

II.前端整體機械組件，將所有相關模塊拼接在一起，美化產品，簡化整體。

III.使用阿里云服務器的后端服務器和相關軟件用于相關APP的Web服務器，并存儲個人信息和登記信息等重要數據。相關軟件功能包括管理員查看登記信息和使用語音報警功能。

IV.雙舵雙自由度運動檢測系統由兩個伺服系統組成，可在水平和垂直平面上實現旋轉，并配有攝像頭模塊進行檢查。

V.紅外攝像機數據采集模塊使用樹莓派的官方紅外夜視攝像機在白天和夜晚收集圖像，以準確識別面部。

VI.語音報警模塊通過服務器發送的數據進行廣播，廣播內容由管理員完全輸入。

VII.上述系統有兩種狀態，一種是在白天面向巡航狀態的識別標志，另一種是夜間監控巡航警報狀態。兩種狀態之間的切換完全由管理員設置的時間決定。

4.特點分析

前端整體機械裝置將所有相關模塊拼接在一起，美化產品，簡化整體。該模型的顯著有益效果如下：前端整體機械裝置為剛性框架結構，具有穩定性。紅外攝像機安裝在雙轉向器上，自由度更多，可地根據操作人員的要求進行操作，具有方便性。我們不僅可以使用微信客戶端實現報警監控功能，還可以使用電子郵件地址或其他平臺來達到提示的目的，具有多途徑性。

通過自動化技術的廣泛實施，可以接近實現人工智能。本管理系統應用到智能管理系統中，可以有效地提升出勤考核的安全性、方便性，對目前辦公場所進行改進，有利于提示效率，降低成本。我們最終可以實現更安全的生產和更方便的生活目標。