基于移动互联网安防设备的设计
皖西学院电子与信息工程学院 邓 威 张庐林 何 鑫左旭坤 王本有
引言：基于激光雷达、RFID、热释电传感器阵列、摄像头、4G互联网传输模组、GSM通话模组等技术，实现下位机信息采集处理和信息云存储的功能(孙文杰.云存储云计算技术在视频监控系统中的应用[J].电子技术与软件工程,2019(16))。通过人体红外检测是否有非法人员入侵，在确定有人入侵时开启激光雷达模块，确定入侵者的具体方位，并通过摄像头和4G模组将入侵证据上传至云端存储，并通过语音模块劝退与报警，而且给户主发送信息并拨打电话，户主也可通过手机喊话来劝退非法入侵人员。本系统设计思路清晰，硬件结构相对简单，系统稳定性较好，适用范围广泛。
1. 研究背景
随着社会的发展以及科学技术水平的提高，人们对个人及公共安全问题越来越重视，安防产品从最早的政治、军事敏感领域发展到办公楼、医院、学校等商业领域，如今正逐步进入到居民家庭，为居民提供系统的安全服务解决方案。应用领域的扩展，拓宽了安防市场的发展空间，形成了一个市场规模庞大的行业，同时也对安防产品的性能提出了更高的要求。从目前市场上的主流安防设备来看，主要存在以下不足之处：（1）产品功能单一。安防设备一直以来是视频、报警、门禁、对讲、消防各占一块，不同领域的安防设备生产厂家，只关注某个功能安防产品的开发生产，市场上少有多功能、一体化的安防产品，用户在购买、安装和使用安防设备时存在诸多不便。（2）数据存储和传输方式落后。当前的主流安防设备，其监控信息的传输主要采用RS485等有线传输方式，难以实现监控信息的远程、实时读取；另外，监控信息主要存储在本地硬盘中，使得家庭用户在使用时需额外准备大容量存储设备，增加了用户开销和后期维护难度。（3）智能化水平低。传统安防设备在入侵检测、视频监控等方面智能化水平普遍较低，难以实现入侵人的身份识别和自动跟踪摄像等功能，从而出现误报和摄像死角等问题。（4）系统供电方式落后。传统安防设备多采用市电供电方式，使得设备的安装使用受地理位置约束，难以全方位无死角布控。
总体来看，水政监察部门在执法过程中还存在一系列的问题，比如执法机关滥用手中权力，公民在执法机关执法过程中忽视了行使自己的权利以及在自己的权利受损害后不能得到及时救济等等。
如果外国公民想在俄罗斯登记结婚，则必须遵守俄罗斯法律的有关规定，同时也要遵守其本国法律规定。［6］(P20)这就意味着，双方当事人要符合中俄所有结婚条件，必须避免符合二者瑕疵婚姻的情形。我国的情形有所不同，相对宽松。《涉外民事关系法律适用法》第21条规定:“结婚条件，适用当事人共同经常居所地法律;没有共同经常居所地的，适用共同国籍国法律;没有共同国籍，在一方当事人经常居所地或者国籍国缔结婚姻的，适用婚姻缔结地法律。”第22条规定:“结婚手续，符合缔结地法律、一方当事人经常居所地法律或者国籍国法律的，均为有效。”
2. 整体设计方案
2.1 总体方案与功能
安防终端系统功能框图如图1所示，可以实现功能如下：
(1)有人体热释电判断是否有入侵物，用来唤醒机器。
2.2.1 测距模块
(3)在入侵者进入安防区域时摄像头将会360°跟踪，拍摄视频和图片并上传至云端存储。
(4)在没有入侵者入侵时设备将会进入待机状态，减少电量损耗，实现节能，延长使用时间。
(5)电源采用蓄电池与太阳能充电的形式，增加安放位置的多样性。
图1 安防终端系统结构图
2.2 模块选择
(2)针对要监控的安防区域划分出一个大于监控区域范围的报警区域，当入侵者进入该区域时，将会发出一级语音警报，当入侵者将进入监控的安防区域时，将会发出二级语音警报，并向监控控制台发送信息，同时询问控制台是否进行语音喊话。
测距模块决定了安防一体机能否正确的扫描出是否有人员入侵，选择精准的测距模块尤为重要。
方案一：超声波测距。通过超声波，由于其造价低廉可以形成超声波阵列，对于入侵人员可快速的反映出具体方位的人员入侵，但超声波测距范围较小，预测半径与直径太小，导致报警会有延迟，实时性较低，实用性不高。
2.2.4 云平台的选择
当没有人进入需要监控的安防区域时，系统为休眠状态，当有人进入报警区域通过人体热释电监测，将机器唤醒进入工作状态，启动激光雷达来监测与定位入侵者，摄像头舵机云台实时跟踪拍摄并将视频数据发送到云平台上进行存储，根据事先设定的距离发出不同的警报，如在3分钟内入侵者还未撤离，则启动远程喊话的功能。若警察或户主到来，可以通过远程服务器实时观察视频图片数据，也可以通过监控设备进行语音劝退，避免正面接触，保证了人财物的安全，安防设备具体工作流程如图2所示。
综上所述所以选择激光雷达与舵机配合使用。
能否正确的选择网络模块，是实现物联网视频传输与通话功能的基础(王大斌,陈有恒.4G网络多场景深度覆盖解决方案研究[J].信息通信,2019(7))。
2.2.2 物联网网络模块
方案一：GSM网络模块网速较慢。GSM稳定可适用于远距离通话，实现远程通话功能(王爽.基于GSM模块的电器电源控制系统设计[J].电子技术与软件工程,2019(15))。
方案二：4G模块网速快，稳定的特点，可以将其用于视频的网络传输，即将视频数据发送到阿里云服务器上(黄连丽,周奎,朱贤成.基于激光测距雷达的数据采集系统[J].湖北汽车工业学院学报,2015,29(03))。
2.2.3 电源供电方式
方案一：市电供电——受地理限制因素太多，缺点太多，故不使用该方案。
方案一：51等8位MCU。性能不足，对于本项目来说劣势很大。
表1统计了全球自动驾驶技术专利公开排名前20的组织机构，从组织机构所属国家角度分析，美国机构8家，德国机构5家，日本机构3家，韩国机构2家，中国、瑞典各1家；从组织机构成立时间角度分析，多数企业成立时间较早，其中有16家企业成立于20世纪初前后，而21世纪初前后成立的企业仅4家；从组织机构业务类型角度分析，目前无人驾驶技术研发队伍主要分为两大阵营：以福特、丰田等传统造车企业为代表的传统型研发队伍和以谷歌、百度、优步等大型互联网公司为代表的现代型研发队伍。
方案一：腾讯云。操作简单，但是价格较为昂贵，该方案舍弃。
方案二：阿里云。使用简单，容易上手，便宜实惠，故使用该方案。
2.2.5 主控芯片的选择
方案二：锂电池与太阳能光伏板相结合的供电充电模式，解决了地利因素的干涉，可以在野外布控安防一体机，还有自检功能，有低功耗，效率高的特点。
方案二：stm32f103。没有摄像头的DCMI接口，使用起来较为复杂，对于本项目来说速度较慢，劣势较大。
王祥也没有多说，就这样跟着老道摆起地摊。问起自己这些玉器的来历，老道一边打点他们的新摊铺，一边告诉王祥：
方案三：stm32f407。具有DCMI接口，若干串口，IIC，SPI等外设，DMA等直接内存访问，优势较大，故选择STM32F407。
2.3 系统工作流程
方案二：12M激光雷达与舵机联合的扫描测距(赵宪中,侯梓浪,张佳业等.基于电力物联网的安全防护技术[J].电子技术与软件工程,2019(16))。12M的激光雷达可实时的测出入侵物体距离终端的位置，由于其造价比较昂贵，所以选择与与舵机结合的方式实现360°的扫描方式判别入侵，实时性较高弥补了超声波模块的不足。
图2 安防设备工作流程
3. 系统实现
3.1 系统关键部分硬件的设计
(1)基于STM32F407的单片机最小系统(肖遒.基于STM32的家居安防系统设计与测试[D].河北科技大学,2019)，STM32F407ZGT6内核为32位高性能ARM Cortex-M4处理器，时钟高达168MHz，支持调试： SWD和JTAG，SWD只要2根数据线。有6个串口外设，足以搭载各种需要串口通讯的外部设备。还有DCMI摄像头外设接口，方便摄像头的连接。
根据对2017届高三8个应届文科班实施了“201010”课堂模式的339人进行问卷调查，调查问卷发放339份，收回339份，回收率100%，全部有效。
在建设新工科这一宏伟蓝图之下，产教融合也具有了新的时代特征。从《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》中可以总结出以下几点。
(2)Ov2640摄像头(杨才生,吴状肥,万国义.基于STM32F407与OV2640的图像采集系统的设计[J].汽车实用技术,2018(13))传感器。OV2640是OmniVision公司生产的一颗1/4寸的CMOS UXGA（1632*1232）图像传感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片UXGA摄像头和影像处理器的所有功能。通过SCCB 总线控制，可以输出整帧、子采样、缩放和取窗口等方式的各种分辨率8/10位影像数据。UXGA最高15帧/秒（SVGA可达30帧，CIF可达60帧）。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、对比度、色度等都可以通过SCCB接口编程。
受各方面因素的综合影响，旅游地的旅游接待人次在不同的时间段上会表现出一定的变化.在回答开放式问题：“如果能够来蜀冈-瘦西湖风景名胜区旅游，您会选择在几月份来？”时，48.5%的海外游客选择5月，21.6%的海外游客选择10月，选择7月和4月的海外游客分别占10.9%和8.7%，选择其他月份的游客占10.3%.外国人客流高峰出现在5月和7月；港澳同胞客流高峰出现在5月和10月；台湾同胞客流高峰出现在4月、5月和10月.
(3)激光雷达测距技术。激光雷达周期性的向外发出近红外光调制波，调制波遇物体后反射。产品通过测量调制波往返相位差，得到飞行时间，再计算出产品与被测目标之间的相对距离，将距离通过串口自动发送给单片机进行处理。
对1#韵达快递塑料包裹袋样品在相同条件下重复测定5次。测定的红外光谱吸收峰的峰数、峰位和峰形基本一致(见图1)，表明利用傅里叶变换红外光谱仪检验快递塑料包裹袋的方法准确可靠。
(4)4G网络的视频传输技术。视频传输是通过4G模组的TCP/IP协议将视频数据发送到云服务器的指定网络端口，云服务器（阿里云或腾讯云）通过uartdispay上位机来监测该端口并解析图像，上位机界面如图3所示。
（4）加快发展新型接续产业是改善人民生活水平、提高生产力的客观需要。市场需求是新型接续产业发展的方向，加快发展新型接续产业，将对满足人民群众日益增长的物质文化需求带来明显的促进作用，并显著提高生产力。
图3 uartdisplay上位机界面
3.2 系统布局
系统总体布局示意图如图4所示，主要通过无线，布线简单。
图4 系统布局示意图
4. 结束语
该系统可以实现摄像头舵机云台的实时跟踪拍摄，实时传输图片，实时警报威慑，远程语音通话，实现了基于移动互联网的安防功能。系统将视频、图片数据发送到云端存储，，解决了数据存储问题，不用担心数据容量不够，不用担心不能实时查看；360度跟踪解决了摄像头死角问题，增加了摄像实时监测的性能；通过无线通信、移动电源不仅提升了产品性能，而且拓展了应用领域。
项目基金： 国家级大学生创新创业训练计划项目（201810376081）；单片机原理及应用精品资源共享课程（2017kfk080）；安徽省一流教材建设（2018yljc022）。
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