一种运用于办公场所的智能管理系统

赵亚菲

摘要：为了更方便、有效地管理，开发了一种可以收集和处理信息的打卡机和管理系统，以帮助工厂、实验室或办公楼监控更多的工作场景。虽然现有的监控设备具有一定的安全性，但这些系统没有智能警告和通知的相应功能，并且没有实时跟踪和自动操作功能。新的智能管理系统包括以下子系统：舵机运动系统，摄像机采集数据系统和语音报警系统，基本上可以实现登录的自动化和实验室及其他类似场所的监控专业化。系统可以通过设置时间来完成两种管理状态：在白天独立登记；在夜间自动监控。它可以准确识别人脸，根据管理员的动态输入内容发出语音报警，并自动24小时巡航。整个系统紧凑精致，便于携带。它使用OpenCV库和PYTHON来编写后台程序，不仅可以减轻后台数据库和服务器的压力，而且还可以方便办公人员的工作。更重要的是，它降低了成本，提高了效率，并提高了安全系统的质量。

关键词：树莓派，远程监控，智能语音报警，办公场所

1.背景

随着微电子技术的不断发展，对室内环境的安全性和可管理性提出了更高的要求。随着工业化的推进，工厂和实验室越来越普遍，当工作人员下班后，设备仍然需要保护以防止外人干预。而且，在某些时间段内人力不足会使设备处于不安全状态，因此内部设备无疑需要一个实时、准确的监控系统来监控和监督。而且员工也存在许多问题：在排队登记时浪费时间，有时会丢失或忘记办理登机手续等等。

虽然视频监控是最传统的室内安全手段，但其缺点是工作量大，成本高且无法自动报警。大多数现有的物联网设备都是以高价购买的。如果突然从传统的实验设备直接换成智能设备，传统的设备将处于逐步淘汰状态，造成巨大的浪费。因此，实现监控和报警的自动化已成为亟待解决的问题。

2.主要技术路线

2.1 树莓派

树莓派是树莓派基金会在英国开发的一系列小型单板计算机，用于促进学校和发展中国家的基础计算机科学教学。它具有Broadcom系统（SoC），集成了ARM兼容的中央处理器（CPU）和片上图形处理单元（GPU）。

树莓派的各种操作系统都可以安装在MicroSD，Mini SD或SD卡上，具体取决于主板和可用的适配器。它将Python和Scratch作为主要的编程语言，并支持许多其他语言。树莓局域网服务器配备Linux系统，在网络和公共服务器之间建立远程隧道，实现外部网络与局域网之间的通信。

2.2多本地服务器和多客户端并发

为了实现一对多服务，有必要建立公共网络IP。通过该公网IP和多个树莓派调度服务终端，每个用户通过公网IP找到绑定到其账号的树莓派调度接入隧道，实现一对一的交互式业务功能。在公共服务器上建立数据库，该数据库存储用户ID和相应的树莓派调度设备ID。每次客户访问时，它都由微信服务器加密，打包和转发。公共服务服务器在接收到消息后解析用户ID，然后根据用户IP查询用户绑定的树莓派调度设备ID，实现用户ID与设备ID的一对一交互。

2.3数据传输协议

嵌入式系统（EMS）是嵌入机械或电气系统的计算机系统，具有特定的功能和实时计算性能。嵌入式系统通常用于有效控制许多常见设备。在数据传输协议中进行创新，以嵌入式和服务器后台对接的方式实现简单嵌入式设备的人脸识别。在本系统中，树莓派LAN服务器承载Linux系统，并在网络和公共服务器之间建立远程隧道，以实现外部网络和LAN之间的通信。

3.整体结构和设备

3.1总体结构

系统有两种工作模式。通过设置开始和结束时间，它分为两个不同的功能周期：工作区的登记功能和监控部分的报警功能；创新数据之间的传输协议，通过嵌入式和服务器后台对接实现嵌入式设备的人脸识别。系统的控制过程包括：

I.设置提醒邮箱，设置时间段，并确定工作状态。

II.登录用户的微信，同步数据库并开始正常工作。

III.判断工作时间并进入相应的状态。

IV.进入登记入住和打卡模式。相机捕捉肖像信息。树莓派调度服务器执行面部识别的并行任务。它匹配本地白名单以确定该人的面部信息是否存在于数据库中。如果与现有数据库成功匹配，它会在同一天生成的签入表单中记录此人的信息，并将表单上传到服务器。如果匹配失败，服务器将返回工作段的备用状态并等待下一个匹配任务。

如果是监控部分，则开始巡视警报模式，摄像机不间断巡航。当人们出现在图片中，树莓派调度服务器执行面部识别的并行任务，匹配本地白名单，判断他们是否是陌生人，并通过绑定的树莓派调度LAN服务器将指令转发到树莓派调度LAN服务器终端。

如果与现有数据库的匹配成功，则将监控的面部图像和面部信息发送到电子邮件账户或微信，并显示个人信息。如果匹配失败，则监控的面部图像和面部信息将被发送到电子邮件帐户或微信。如果用户选择手动进入网站，则编辑窗口中的内容并通过微信编辑消息文本。树莓派收到说明后，根据相应的说明通过扬声器语音播放内容，并进行智能语音提示。如果用户没有选择手动进入网站，则他返回监控部分的待机状态并等待下一个识别任务。

V.如果未检测到面部信息，则处于正常且稳定的工作状态。

3.2设备

适用于实验室和办公场所的智能管理系统，包括移动电源，前端整体机械组件，后端服务器及相关软件，双舵双自由度运动检测系统，红外摄像机数据采集模块，语音报警模块。详情如下：

I.一种小型移动电源，可存储操作设备所需的电量（也可由插座供电）。

II.前端整体机械组件，将所有相关模块拼接在一起，美化产品，简化整体。

III.使用阿里云服务器的后端服务器和相关软件用于相关APP的Web服务器，并存储个人信息和登记信息等重要数据。相关软件功能包括管理员查看登记信息和使用语音报警功能。

IV.双舵双自由度运动检测系统由两个伺服系统组成，可在水平和垂直平面上实现旋转，并配有摄像头模块进行检查。

V.红外摄像机数据采集模块使用树莓派的官方红外夜视摄像机在白天和夜晚收集图像，以准确识别面部。

VI.语音报警模块通过服务器发送的数据进行广播，广播内容由管理员完全输入。

VII.上述系统有两种状态，一种是在白天面向巡航状态的识别标志，另一种是夜间监控巡航警报状态。两种状态之间的切换完全由管理员设置的时间决定。

4.特点分析

前端整体机械装置将所有相关模块拼接在一起，美化产品，简化整体。该模型的显着有益效果如下：前端整体机械装置为刚性框架结构，具有稳定性。红外摄像机安装在双转向器上，自由度更多，可地根据操作人员的要求进行操作，具有方便性。我们不仅可以使用微信客户端实现报警监控功能，还可以使用电子邮件地址或其他平台来达到提示的目的，具有多途徑性。

通过自动化技术的广泛实施，可以接近实现人工智能。本管理系统应用到智能管理系统中，可以有效地提升出勤考核的安全性、方便性，对目前办公场所进行改进，有利于提示效率，降低成本。我们最终可以实现更安全的生产和更方便的生活目标。