電動車上樓自動報警系統

陳喆 張紹駿

近日，一段“電動車進入電梯后突發起火爆燃”的視頻在網上流傳。視頻中，一男子推著電動車進電梯后，電動車突然起火，火焰瞬間吞噬了電梯間。這樣的意外原本可以避免。

生活中，人們為了防盜、充電，會將電動車推進電梯上樓。為了安全，物業會禁止電動車進電梯，并規范停放。但仍有人心存僥幸，不顧安全隱患，將電動車推進電梯上樓。

如何才能有效監測、及時勸阻這一行為？我們對此進行了探究。

一、功能設計

現有的監測方法主要是通過搭建局域網絡系統，將多個監控畫面回傳至機房進行統一監測，根據監測結果在電梯轎廂中發出語音警報。這種監測方式所需的攝像頭數量多，極度浪費服務器資源。此外，該方式僅支持相同公司相同解決方案的攝像頭與主機相互通信，對于非新建小區來說，要想獲得較好的監控效果，需要更換全套安防設備，成本較高。

我們設計采用集中式的系統結構，既解決了監測系統需大面積部署、覆蓋的難題，又降低了終端成本，提高終端部署的可行性。在完成部署后，各項設備與管理員可相互通信，能監測監控范圍內是否有電動車進入電梯，并將結果呈現在可視化終端及云端上，通過短信通知有關責任人。

二、系統設計

1.系統結構

硬件系統由OpenMV、ArduinoMega2560開發板、ESP8266模塊、正點原子ATK-GM510 4G通信模塊構成。

邊緣計算設備OpenMV進行圖像采集和視覺識別，ArduinoMega2560開發板作為主控板與4G通信模塊，與ESP8266模塊通信，實現遠程控制和短信提示。

2.工作流程

當電動車監測模塊（OpenMV）識別有電動車進入電梯時會發送一個警報主題消息，ESP8266模塊通過互聯網與Blink平臺更新App信息，同時，ArduinoMega2560開發板與4G通信模塊進行數據交換，最終將警示短信發送至目標手機號。

三、制作過程

在制作開發過程中，我們首先遇到的難題是PIN口數據紊亂、PIN口高低電平讀取值異常，后來查閱相關資料得知，由于ESP8266開發板的PIN口原理是將MCU中MOS管的管腳引出，一旦管腳懸空，芯片邏輯門無法正確識別，這時，只要將管腳通過電阻下拉至共地開發板的PIN口即可。

我們設想使用ESP8266接入公網，向云服務商服務器發送短信接口api的POST請求，后來發現以ESP8266的編碼能力無法加密發送https（有效但成功率極低），暫無性能更好的ESP32，所以只好加入ATK_GM510 4G通信模塊發送短信和Arduino作控制板。

我們在研究短信模塊對其進行串口對接時，出現了一個致命問題——串口亂碼，在查閱大量資料后問題仍未解決，我們為此困擾數天，一度想要放棄。直到偶然想到查看Arduino開發板原理圖時才發現，由于Arduino uno的晶振為16 MHz，芯片性能較差，串口波特率115 200 Hz，所以造成在程序中使用多個高頻串口造成串口輸出異常，改用運行頻率更高的ATMELmega2560后問題解決。

發送16進制的串口通信數據中，進制轉換也是一大難點。為此，我們查閱了大量相關資料，調試后發現，如需發送16進制數需調用Serial.write而非println函數，我們仍繼續學習相關知識，練好基本功。

四、優勢分析

基于OpenMV+TensorFlowLite的電動車監測方法能有效降低邊緣計算設備使用維護成本，提高識別精確度。使用經過量化的TensorFlowLite模型能以5 fps～10 fps的幀速率進行實時離線監測，在部署時僅需要將設備接入電源即可，無需拆除或升級現有的安防設備。

本系統實現成本低，技術限制少，可推廣使用，優于目前主流的集群式電動車識別警示設備。同時，對于不聽從勸導的電動車主，負責人在收到短信提醒后，可上門對其進行警告或處罰，優于目前市面上流行的語音提示等方法。（指導老師：劉延龍）

作者心聲

部分電動車主將電動車推進樓道、電梯中，為此，我們提出了電動車監測以及提醒系統以保障居民安全。我們的系統在硬件上以OpenMV為核心，各硬件之間通過串口通信的方式傳輸數據，能更好地發揮邊緣計算設備的優勢，覆蓋范圍廣，實用性強。在神經網絡方面，我們使用廣泛應用在各個領域的TensorFlowLite與OpenMV作為主要網絡模型載體，進一步優化現有監測系統，降低部署難度與成本。最終，結合可視化App界面與短信通知，形成完整的電動車監測以及提醒系統。

專家點評

電動車上樓自動報警系統是一項基于人們安全需要考慮的發明，從選題方法來看，它是基于“信息收集法”。這種創新意識和為他人安全著想的情懷，值得點贊。創新發明活動就是要培養青少年關心人民安危與疾苦的深厚感情，樹立造福人類的崇高目標。我國古代科學家李冰就是典范。

二千二百多年前的戰國時代，蜀國境內成都盆地本是肥田沃野，但岷江卻年年為害，使這里十年九災。郡守李冰上任后的第一件事就是帶上兒子到岷江上游查災因，征求老百姓意見、確定治理方案，帶領老百姓治水。這就筑成了我國最古老的水利工程之一——都江堰，至今它仍在為成都盆地造福。3A4D964E-19C3-4017-AD18-A6BE687DA22B