基于物聯網的智能環境監控新型設備設計研究

徐衛衛

（寧波經貿學校，寧波 315000）

0 引言

智能監控有大量的市場需求。當前，人們的安全防范意識不斷增強，監控攝像設備的需求不斷增加，而圖像傳感技術的發展，為監控攝像裝置的大規模裝機奠定了基礎。當前，監控攝像裝置已經獲得了廣泛的應用，如學校、工廠、商店、馬路、宅外監控、住宅監控等。當前，家庭居住房屋很多都裝設了監控，對家中環境進行監控，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，作為證據報案。

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

多功能集成沒能打破技術壁壘。現實生活中，智能設備沒有能夠形成一體化設計，各種設備間存在著技術壁壘，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備并存。其支持的軟件系統也不兼容，使得手機端安裝過多APP。如何將智能設備間高度集成、高度美觀是一個很值得商榷的話題。

寧波數字經濟發展硬性需求。在經濟數字化轉型中，電子信息行業既是先行先試的重要領域，又是推動轉型的重要支撐，面臨著前所未有的機遇和挑戰，促進數字技術與實體經濟深度融合，推動制造業數據化、網絡化、智能化，持續加強新型數字基礎設施，夯實數字經濟發展的根基。在“數字引擎”強勁發展背景下，著眼未來，讓產業會“思考”更智慧，以便獲得諸如優化資源管理或提高生活質量等好處。

1 新型設備系統結構和功能描述

1.1 物聯網技術加持下的智能環境監控設備結構圖

基于現實生活中存在以上多種困惑，本研究設計了一種基于物聯網的智能環境監控設備，系統的結構如圖1所示。

圖1 基于物聯網的智能監控設備結構

本文設計的智能監控設備共包括攝像頭、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、火災檢測裝置和定位裝置等幾部分，各部分之間的連接關系如圖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，當有人進入到監控環境中以后，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，對環境進行錄像、存儲，并且將信息通過網絡發送給移動終端。

1.2 各模塊的組成和相應功能描述

（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。包括手機等設備，通過移動網絡和系統相連，系統會將信息傳輸給移動終端，通知用戶監控環境內的情況變化。

（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網絡裝置或者5G網絡裝置，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，在監控環境范圍內出現人時，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，其通過無線傳輸裝置和控制終端相連，再感應到門開啟時，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，當檢測到有人強行進入到室內以后，其會發送信號給提醒裝置，由其發出聲音警報。

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

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

2 智能環境監控新型設備系統的具體實現方式

2.1 整體工作過程

本研究設計的基于物聯網移動的智能環境監測系統的具體工作過程如下：在系統運行過程中，人體識別裝置是持續運行的，對攝像頭的監控區域進行檢測，判斷是否有人進入，當有人進入以后，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。通過這樣的設計，攝像頭不需要一直開啟，節約了電能，同時硬盤的存入量也有效降低，減少了硬盤的使用空間，同時減少循環刪除的次數，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

人體成像裝置應用的是熱成像儀這一設備，該設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成像物鏡，被測目標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，由于人體具有熱量，當人進入到攝像機的監控范圍內以后，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

本研究設計的基于物聯網移動的智能環境監測系統還具有感測裝置、提醒裝置、火災監測裝置、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定物的變化，當感知到變化之后，會將信號傳遞給控制終端，由其將信號發送給提醒裝置和移動終端，提醒裝置會響應，發出聲音通知用戶，感測裝置通常設定在房屋門或者是窗戶上。火災檢測裝置通過溫度和煙霧傳感器來判斷是否發生了火災，若其發現溫度異常或者是煙霧異常，會判斷發生了火災，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出報警聲，并且將信息發送給移動終端。定位模塊的作用是對所處環境進行定位，當檢測到發生火災或者是其它情況時，提醒裝置警報的同時，其也會將所處環境位置發送給控制終端。

3 本設計的優點和市場應用前景

本文設計的基于物聯網移動的智能環境監控設備，相較于現有設備的優點在于，其能夠通過人體識別裝置，對環境中是否有人進入進行判斷，在有人的進入環境監控范圍之后，再開啟攝像頭，從而可以有效的節約電能；同時減少不必要錄像數據，簡化數據，提高數據的利用效率；通過應用這一技術，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、火災檢測裝置、定位裝置和提醒裝置，可以及時發現入侵、火災等情況，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集約化的優點，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備具有更好的應用前景。同時公司、倉庫、寫字樓宇、學校、車間、特種車輛等場所均可以采用該產品進行智能多維度監控。

未來，該設置還可以和云存儲技術相結合，將數據保存到云端，從而提高數據的安全性，防止硬件損壞而導致數據丟失；其還可以和人臉識別技術相結合，對進入監控范圍人的身份進行判定，更好地進行監控。

4 結語

本文設計了一種具有智能環境監測、火災檢測、入侵檢測、定位和警報等多種功能的環境監測裝置，通過無線通信技術和移動網絡，能夠將信息實時推送給一個特定移動終端APP，使用戶實時掌握監控范圍的情況，同時具備節約電源和硬盤等方面的優點。

以積極主動的姿態擁抱數字時代，深化數字變革，全面推動發展格局、發展動能、發展質量的變革重塑。該研究結論會使用申請新型專利的去固化、保護技術的落地和安全，盡快地與電子設計生產公司合作，簽訂生產合作協議，將技術進行轉化、服務社會。