基于物联网的智能环境监控新型设备设计研究

徐卫卫

（宁波经贸学校，宁波 315000）

0 引言

智能监控有大量的市场需求。当前，人们的安全防范意识不断增强，监控摄像设备的需求不断增加，而图像传感技术的发展，为监控摄像装置的大规模装机奠定了基础。当前，监控摄像装置已经获得了广泛的应用，如学校、工厂、商店、马路、宅外监控、住宅监控等。当前，家庭居住房屋很多都装设了监控，对家中环境进行监控，若有外人或者小偷进入住宅，可以记录下闯入者的样子、闯入时间等信息，作为证据报案。

绿色节能是永恒的时代主题。人们对监控摄像住宅的要求不断增加，但是当前监控装置的功能还需要改善，当前摄像头需要一直处于开启状态，从而对室内环境进行监控，但是在无人情况下，一直开启监控不仅会浪费电能，同时监控视频数据储存在硬盘中，由于硬盘容量有限，需要设置循环监控，这样会加速硬盘损坏，降低硬盘使用使用，因此需要对监控设备进行改进，更好地满足人们的需求，基于此本研究设计了一种基于物联网的智能环境监控设备。

多功能集成没能打破技术壁垒。现实生活中，智能设备没有能够形成一体化设计，各种设备间存在着技术壁垒，相互间不能够顺畅融合，使得家庭中、工作场所有多种智能设备并存。其支持的软件系统也不兼容，使得手机端安装过多APP。如何将智能设备间高度集成、高度美观是一个很值得商榷的话题。

宁波数字经济发展硬性需求。在经济数字化转型中，电子信息行业既是先行先试的重要领域，又是推动转型的重要支撑，面临着前所未有的机遇和挑战，促进数字技术与实体经济深度融合，推动制造业数据化、网络化、智能化，持续加强新型数字基础设施，夯实数字经济发展的根基。在“数字引擎”强劲发展背景下，着眼未来，让产业会“思考”更智慧，以便获得诸如优化资源管理或提高生活质量等好处。

1 新型设备系统结构和功能描述

1.1 物联网技术加持下的智能环境监控设备结构图

基于现实生活中存在以上多种困惑，本研究设计了一种基于物联网的智能环境监控设备，系统的结构如图1所示。

图1 基于物联网的智能监控设备结构

本文设计的智能监控设备共包括摄像头、控制终端、移动终端、存储装置、无线传输装置、人体识别装置、感测装置、提醒装置、火灾检测装置和定位装置等几部分，各部分之间的连接关系如图1中所示。

控制装置通过无线传输装置和摄像头、人脸识别、存储和移动终端等相互连接，在运行过程中，当有人进入到监控环境中以后，人脸识别装置会自动识别，并且自动向控制终端发送识别信号，控制终端在接收到这一信息之后，会控制摄像头开启，对环境进行录像、存储，并且将信息通过网络发送给移动终端。

1.2 各模块的组成和相应功能描述

（1）摄像头。选择高清摄像头，在控制终端的作用下进行录像。

（2）控制终端。通过无线传输装置对各模块进行控制。

（3）移动终端。包括手机等设备，通过移动网络和系统相连，系统会将信息传输给移动终端，通知用户监控环境内的情况变化。

（4）存储装置。储存录像。

（5）无线传输装置。无线传输装和各功能模块相连，将各模块的信息传输给控制终端，并且将控制终端的命令传达给各模块。无线传输装置可以采用Zig-Bee装置、蓝牙装置、WiFi装置、4G网络装置或者5G网络装置，也可以采用组合方式。

（6）人体识别装置。选择热成像仪作为人体识别装置，其通过无线传输装置和控制终端连接，在监控环境范围内出现人时，其会通知控制终端，由控制终端开启摄像头进行录像。

（7）感测装置。感测装置主要包括门磁开关，其通过无线传输装置和控制终端相连，再感应到门开启时，会通知终端开启摄像机。

（8）提醒装置。提醒装置采用的是蜂鸣器，主要的作用是报警，当检测到有人强行进入到室内以后，其会发送信号给提醒装置，由其发出声音警报。

（9）火灾检测装置。火灾检测装置应用的是烟雾传感器、温度传感器等，在感知到温度异常或者烟雾异常以后，会将信息发送给控制装置、提醒装置和移动终端等，告知发生火灾，以便主任迅速采取措施灭火，保证家居安全。

（10）定位装置。定位装置应用的是GPS定位系统，其和控制终端通过无线传输装置相连，功能是对所处环境进行定位，并将位置发送给终端系统。

2 智能环境监控新型设备系统的具体实现方式

2.1 整体工作过程

本研究设计的基于物联网移动的智能环境监测系统的具体工作过程如下：在系统运行过程中，人体识别装置是持续运行的，对摄像头的监控区域进行检测，判断是否有人进入，当有人进入以后，会将这一信息传输给控制终端，由控制终端控制摄像头开启，对监控范围进行录像，摄像头会随着人物移动和变换角度，从而保证人处于录像的中心，录像会被存储到存储装置中。通过这样的设计，摄像头不需要一直开启，节约了电能，同时硬盘的存入量也有效降低，减少了硬盘的使用空间，同时减少循环删除的次数，避免其受到损坏，提高硬盘的使用寿命。

2.2 人体识别装置的工作过程

人体成像装置应用的是热成像仪这一设备，该设备和控制终端通过无线通信装置相连。热成像装置配制有红外探测器和光学成像物镜，被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，能够得到红外热像图。得到的热像图和物体表面的热分布场相对应，由于人体具有热量，当人进入到摄像机的监控范围内以后，通过热成像仪测出的红外图像，就可以判断出有人进入，然后将这一信息通过在无线通信装置传输给控制终端，控制终端接收到信号以后，会控制摄像头开启，开始录像，并存储，相应的这一信息和图像会推送给移动终端，通知主人有人进入。

2.3 其他模块的工作过程

本研究设计的基于物联网移动的智能环境监测系统还具有感测装置、提醒装置、火灾监测装置、定位装置等功能模块，这些模块都通过无线通信装置和控制终端相连，进行信息传输。其中，感测装置的作用是感知设定物的变化，当感知到变化之后，会将信号传递给控制终端，由其将信号发送给提醒装置和移动终端，提醒装置会响应，发出声音通知用户，感测装置通常设定在房屋门或者是窗户上。火灾检测装置通过温度和烟雾传感器来判断是否发生了火灾，若其发现温度异常或者是烟雾异常，会判断发生了火灾，会通过无线通信装置传输给控制终端，控制终端会控制提醒装置发出报警声，并且将信息发送给移动终端。定位模块的作用是对所处环境进行定位，当检测到发生火灾或者是其它情况时，提醒装置警报的同时，其也会将所处环境位置发送给控制终端。

3 本设计的优点和市场应用前景

本文设计的基于物联网移动的智能环境监控设备，相较于现有设备的优点在于，其能够通过人体识别装置，对环境中是否有人进入进行判断，在有人的进入环境监控范围之后，再开启摄像头，从而可以有效的节约电能；同时减少不必要录像数据，简化数据，提高数据的利用效率；通过应用这一技术，还能够减少硬盘的使用，提高硬盘的寿命。

此外，其还配置有感测装置、火灾检测装置、定位装置和提醒装置，可以及时发现入侵、火灾等情况，并且进行报警，并且将信息推送给移动终端，可以更好的进行家居的安全防护。由于具有多样化的功能和系统集约化的优点，因此该装置具有大量的用户适用，解决过多安装APP的困扰。在家居防护越来越受到人们受到重视的今天，超高的性价比使该新型设备具有更好的应用前景。同时公司、仓库、写字楼宇、学校、车间、特种车辆等场所均可以采用该产品进行智能多维度监控。

未来，该设置还可以和云存储技术相结合，将数据保存到云端，从而提高数据的安全性，防止硬件损坏而导致数据丢失；其还可以和人脸识别技术相结合，对进入监控范围人的身份进行判定，更好地进行监控。

4 结语

本文设计了一种具有智能环境监测、火灾检测、入侵检测、定位和警报等多种功能的环境监测装置，通过无线通信技术和移动网络，能够将信息实时推送给一个特定移动终端APP，使用户实时掌握监控范围的情况，同时具备节约电源和硬盘等方面的优点。

以积极主动的姿态拥抱数字时代，深化数字变革，全面推动发展格局、发展动能、发展质量的变革重塑。该研究结论会使用申请新型专利的去固化、保护技术的落地和安全，尽快地与电子设计生产公司合作，签订生产合作协议，将技术进行转化、服务社会。