一种基于物联网的安全监管系统的制作方法

1.本发明涉及物联网监控技术领域，特别涉及一种基于物联网的安全监管系统。


背景技术：

2.物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。现有技术中，大多数监控系统都是有线的，有线的监控系统安装较为麻烦，而且查询监控也不够方便，因此，存在改进空间。
3.随着我国城市化建设和经济的快速发展，人口流动性不断增加，社会不安因素也随之增多，全国各地建设了大量的家居监控系统。
4.现有的家居监控系统虽然在安全保障方面起到了很大的作用，但也存在着灵活性低，监控漏洞多、容易误报等缺点。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种基于物联网的安全监管系统；中央处理器将各监测节点采集数据传输至监控中心保存，且根据接收到采集数据判定环境变化，通过声光报警器发出报警声，gsm模块发送报警短信及当下图像到指定移动终端；实现了家庭人员信息采集和识别，降低了系统误报率；采用三维姿态传感器协同摄像头大大提高了家居的安全性。
6.为实现上述目的，本发明提出的一种基于物联网的安全监管系统，包括单片机、中央处理器、监测节点、监控中心、网络模块、蓝牙模块、移动终端、锂电池、电量检测模块和声光报警器；
7.监测节点和监控中心通过互联网与单片机相连接；移动终端通过网络模块和蓝牙模块与搭载在单片机上的中央处理器相连接；
8.每个的监测节点包括信号采集器、图像处理器和掌静脉数据采集装置；每个的信号采集器至少包括一个的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器；图像处理器至少包括一个的摄像头；
9.监测节点用于根据监测要求完成监测节点的数据采集；同时将采集到的数据经互联网传输至单片机，再由单片机经互联网传输至监控中心，所述监控中心内载一本地mysql数据库和一数据分析模块，目标数据采用python中的mysql工具包存入本地mysql数据库中，数据分析模块可自动完成对目标数据的分析，分析时，通过python脚本直接计算目标数据的特征数据，然后基于bp神经网络模型进行分析结果的输出；
10.单片机上的中央处理器根据接收到的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集的定位数据进行判定环境变化、门窗位移、人体移动，通过声光报警器、网络模块和蓝牙模块启动，声光报警器发出报警声，同时网络模块中的gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定的移动终端。
11.进一步地，所述光敏传感器安装在室内或室外的窗口和门口附近，用于室内外环境光亮数据采集；
12.所述三维姿态传感器内嵌安装在门扇和窗扇内，用于门扇和窗扇姿态数据的采集；
13.所述掌静脉数据采集装置安装在门口，用于用户掌静脉数据的采集；
14.所述温度红外传感器、热成像传感器安装在摄像头附近，用于室内或室外的温度、人体或动物移动成像数据的采集；
15.所述摄像头包括安装在正对窗口和门口布置的室内摄像头和布置在室外门口的室外摄像头，在三维姿态传感器采集到门窗发生位移的信号后室内摄像头和室外摄像头同时启动，用于进行此时门窗口图像数据的采集。
16.进一步地，所述移动终端包括手机终端app，手机终端app可以根据需要通过远程进行摄像头的开启操作；并且可以远程查看光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集数据。
17.进一步地，所述监控中心还设有一人机交互模块，由高性能服务器及其显示终端组成，用于对信号采集器、图像处理器和掌静脉数据采集装置所采集到的数据以及判定的结果进行显示。
18.进一步地，所述光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器和掌静脉数据采集装置电性连接有锂电池；锂电池连接有一电量检测模块，用于锂电池剩余电量的检测，一旦剩余电量录入报警门限，则启动gsm模块发送对应的报警短信到手机终端app，以弹出对话框的模式进行提醒。
19.进一步地，所述掌静脉数据采集装置在掌静脉数据识别结果为家庭成员时，三维姿态传感器关闭，室内摄像头和室外摄像头同时启动，直至采集到用户关门动作的图像后，室内摄像头和室外摄像头同时关闭，并将采集到的图像发送到服务器进行储存；
20.在掌静脉数据识别结果为非家庭成员或者未接受到掌静脉数据时，三维姿态传感器一直处于工作状态，中央处理器根据接收到的定位数据进行门窗是否发生位移的判定，在判定门窗发生位移后，声光报警器和gsm模块启动，声光报警器发出报警声，同时gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定手机终端app。
21.进一步地，所述还配置有ups电源，在市电切断后，可直接自动切换至ups电源供电模式。
22.进一步地，所述手机终端app还可以登录后通过访问监控中心本地mysql数据库中在权限内进行历史图像数据的查看。
23.进一步地，所述中央处理器内载有摄像头故障检测模块，基于机器学习的图像处理方法实现对摄像头连通性、视频图像出现的雪花、电磁干扰、条纹、抖动、视频信号丢失等常见摄像头故障、视频信号干扰、视频质量下降情况进行准确分析、判断和报警。
24.本发明技术方案将监测节点和监控中心通过互联网与单片机相连接；将移动终端
通过网络模块和蓝牙模块与搭载在单片机上的中央处理器相连接；光敏传感器安装在室内或室外的窗口和门口附近，用于室内外环境光亮数据采集；三维姿态传感器内嵌安装在门扇和窗扇内，用于门扇和窗扇姿态数据的采集；掌静脉数据采集装置安装在门口，用于用户掌静脉数据的采集；温度红外传感器、热成像传感器用于室内或室外的温度、人体或动物移动成像数据的采集；摄像头在三维姿态传感器采集到门窗发生位移的信号后室内摄像头和室外摄像头同时启动，用于进行此时门窗口图像数据的采集；将采集到的数据经互联网传输至单片机，再由单片机经互联网传输至监控中心中的本地mysql数据库中；手机终端app可以根据需要通过远程进行摄像头的开启操作；并且可以远程查看光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集数据；中央处理器根据接收到的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集的定位数据进行判定环境变化、门窗位移、人体移动，通过声光报警器、网络模块和蓝牙模块启动，声光报警器发出报警声，同时网络模块中的gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定的移动终端；实现了家庭人员信息的采集和识别，从而降低了系统的误报率；采用三维姿态传感器进行门扇和窗扇姿态数据的采集，协同摄像头启闭方式的设置，可以及时的发现是否存在外人入侵的情况，或者存在不在操作权限内的人(比如儿童)在控制门扇/窗扇移动的情况，从而大大提高了家居的安全性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明一种基于物联网的安全监管系统的结构示意图；
27.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
30.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
31.如图1所示，本发明提出一种基于物联网的安全监管系统，包括单片机、中央处理器、监测节点、监控中心、网络模块、蓝牙模块、移动终端、锂电池、电量检测模块和声光报警器；
32.监测节点和监控中心通过互联网与单片机相连接；移动终端通过网络模块和蓝牙模块与搭载在单片机上的中央处理器相连接；
33.每个的监测节点包括信号采集器、图像处理器和掌静脉数据采集装置；每个的信号采集器至少包括一个的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器；图像处理器至少包括一个的摄像头；
34.监测节点用于根据监测要求完成监测节点的数据采集；同时将采集到的数据经互联网传输至单片机，再由单片机经互联网传输至监控中心，所述监控中心内载一本地mysql数据库和一数据分析模块，目标数据采用python中的mysql工具包存入本地mysql数据库中，数据分析模块可自动完成对目标数据的分析，分析时，通过python脚本直接计算目标数据的特征数据，然后基于bp神经网络模型进行分析结果的输出；
35.单片机上的中央处理器根据接收到的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集的定位数据进行判定环境变化、门窗位移、人体移动，通过声光报警器、网络模块和蓝牙模块启动，声光报警器发出报警声，同时网络模块中的gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定的移动终端。
36.具体的，所述光敏传感器安装在室内或室外的窗口和门口附近，用于室内外环境光亮数据采集；
37.所述三维姿态传感器内嵌安装在门扇和窗扇内，用于门扇和窗扇姿态数据的采集；
38.所述掌静脉数据采集装置安装在门口，用于用户掌静脉数据的采集；
39.所述温度红外传感器、热成像传感器安装在摄像头附近，用于室内或室外的温度、人体或动物移动成像数据的采集；
40.所述摄像头包括安装在正对窗口和门口布置的室内摄像头和布置在室外门口的室外摄像头，在三维姿态传感器采集到门窗发生位移的信号后室内摄像头和室外摄像头同时启动，用于进行此时门窗口图像数据的采集。
41.具体的，所述移动终端包括手机终端app，手机终端app可以根据需要通过远程进行摄像头的开启操作；并且可以远程查看光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集数据。
42.具体的，所述监控中心还设有一人机交互模块，由高性能服务器及其显示终端组成，用于对信号采集器、图像处理器和掌静脉数据采集装置所采集到的数据以及判定的结果进行显示。
43.具体的，所述光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器和掌静脉数据采集装置电性连接有锂电池；锂电池连接有一电量检测模块，用于锂电池剩余电量的检测，一旦剩余电量录入报警门限，则启动gsm模块发送对应的报警短信到手机终端app，以弹出对话框的模式进行提醒。
44.具体的，所述掌静脉数据采集装置在掌静脉数据识别结果为家庭成员时，三维姿态传感器关闭，室内摄像头和室外摄像头同时启动，直至采集到用户关门动作的图像后，室
内摄像头和室外摄像头同时关闭，并将采集到的图像发送到服务器进行储存；
45.在掌静脉数据识别结果为非家庭成员或者未接受到掌静脉数据时，三维姿态传感器一直处于工作状态，中央处理器根据接收到的定位数据进行门窗是否发生位移的判定，在判定门窗发生位移后，声光报警器和gsm模块启动，声光报警器发出报警声，同时gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定手机终端app。
46.具体的，所述还配置有ups电源，在市电切断后，可直接自动切换至ups电源供电模式。
47.具体的，所述手机终端app还可以登录后通过访问监控中心本地mysql数据库中在权限内进行历史图像数据的查看。
48.具体的，所述中央处理器内载有摄像头故障检测模块，基于机器学习的图像处理方法实现对摄像头连通性、视频图像出现的雪花、电磁干扰、条纹、抖动、视频信号丢失等常见摄像头故障、视频信号干扰、视频质量下降情况进行准确分析、判断和报警。
49.本发明的工作原理及使用流程：本发明在使用时，将监测节点和监控中心通过互联网与单片机相连接；将移动终端通过网络模块和蓝牙模块与搭载在单片机上的中央处理器相连接；光敏传感器安装在室内或室外的窗口和门口附近，用于室内外环境光亮数据采集；三维姿态传感器内嵌安装在门扇和窗扇内，用于门扇和窗扇姿态数据的采集；掌静脉数据采集装置安装在门口，用于用户掌静脉数据的采集；温度红外传感器、热成像传感器用于室内或室外的温度、人体或动物移动成像数据的采集；摄像头在三维姿态传感器采集到门窗发生位移的信号后室内摄像头和室外摄像头同时启动，用于进行此时门窗口图像数据的采集；将采集到的数据经互联网传输至单片机，再由单片机经互联网传输至监控中心中的本地mysql数据库中；手机终端app可以根据需要通过远程进行摄像头的开启操作；并且可以远程查看光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集数据；中央处理器根据接收到的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集的定位数据进行判定环境变化、门窗位移、人体移动，通过声光报警器、网络模块和蓝牙模块启动，声光报警器发出报警声，同时网络模块中的gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定的移动终端；实现了家庭人员信息的采集和识别，从而降低了系统的误报率；采用三维姿态传感器进行门扇和窗扇姿态数据的采集，协同摄像头启闭方式的设置，可以及时的发现是否存在外人入侵的情况，或者存在不在操作权限内的人(比如儿童)在控制门扇/窗扇移动的情况，从而大大提高了家居的安全性；
50.当掌静脉数据采集装置在掌静脉数据识别结果为家庭成员时，三维姿态传感器关闭，室内摄像头和室外摄像头同时启动，直至采集到用户关门动作的图像后，室内摄像头和室外摄像头同时关闭，并将采集到的图像发送到服务器进行储存；
51.在掌静脉数据识别结果为非家庭成员或者未接受到掌静脉数据时，三维姿态传感器一直处于工作状态，中央处理器根据接收到的定位数据进行门窗是否发生位移的判定，在判定门窗发生位移后，声光报警器和gsm模块启动，声光报警器发出报警声，同时gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定手机终端app。
52.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种基于物联网的安全监管系统，其特征在于，包括单片机、中央处理器、监测节点、监控中心、网络模块、蓝牙模块、移动终端、锂电池、电量检测模块和声光报警器；监测节点和监控中心通过互联网与单片机相连接；移动终端通过网络模块和蓝牙模块与搭载在单片机上的中央处理器相连接；每个的监测节点包括信号采集器、图像处理器和掌静脉数据采集装置；每个的信号采集器至少包括一个的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器；图像处理器至少包括一个的摄像头；监测节点用于根据监测要求完成监测节点的数据采集；同时将采集到的数据经互联网传输至单片机，再由单片机经互联网传输至监控中心，所述监控中心内载一本地mysql数据库和一数据分析模块，目标数据采用python中的mysql工具包存入本地mysql数据库中，数据分析模块可自动完成对目标数据的分析，分析时，通过python脚本直接计算目标数据的特征数据，然后基于bp神经网络模型进行分析结果的输出；单片机上的中央处理器根据接收到的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集的定位数据进行判定环境变化、门窗位移、人体移动，通过声光报警器、网络模块和蓝牙模块启动，声光报警器发出报警声，同时网络模块中的gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定的移动终端。2.如权利要求1所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述光敏传感器安装在室内或室外的窗口和门口附近，用于室内外环境光亮数据采集；所述三维姿态传感器内嵌安装在门扇和窗扇内，用于门扇和窗扇姿态数据的采集；所述掌静脉数据采集装置安装在门口，用于用户掌静脉数据的采集；所述温度红外传感器、热成像传感器安装在摄像头附近，用于室内或室外的温度、人体或动物移动成像数据的采集；所述摄像头包括安装在正对窗口和门口布置的室内摄像头和布置在室外门口的室外摄像头，在三维姿态传感器采集到门窗发生位移的信号后室内摄像头和室外摄像头同时启动，用于进行此时门窗口图像数据的采集。3.如权利要求1所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述移动终端包括手机终端app，手机终端app可以根据需要通过远程进行摄像头的开启操作；并且可以远程查看光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器采集数据。4.如权利要求1所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述监控中心还设有一人机交互模块，由高性能服务器及其显示终端组成，用于对信号采集器、图像处理器和掌静脉数据采集装置所采集到的数据以及判定的结果进行显示。5.如权利要求1所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器、热成像传感器和掌静脉数据采集装置电性连接有锂电池；锂电池连接有一电量检测模块，用于锂电池剩余电量的检测，一旦剩余电量录入报警门限，则启动gsm模块发送对应的报警短信到手机终端app，以弹出对话框的模式进行提醒。6.如权利要求2所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述掌静脉数据采集装置在掌静脉数据识别结果为家庭成员时，三维姿态传感器关闭，室内摄像头和室外摄像头同时启动，直至采集到用户关门动作的图像后，室内摄像头和室外摄像头同时关闭，并将采集到的图像发送到服务器进行储存；
在掌静脉数据识别结果为非家庭成员或者未接受到掌静脉数据时，三维姿态传感器一直处于工作状态，中央处理器根据接收到的定位数据进行门窗是否发生位移的判定，在判定门窗发生位移后，声光报警器和gsm模块启动，声光报警器发出报警声，同时gsm模块发送对应的报警短信以及当下摄像头采集到的图像到指定手机终端app。7.如权利要求1所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述还配置有ups电源，在市电切断后，可直接自动切换至ups电源供电模式。8.如权利要求1所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述手机终端app还可以登录后通过访问监控中心本地mysql数据库中在权限内进行历史图像数据的查看。9.如权利要求1所述的基于物联网的安全监管系统，其特征在于，所述中央处理器内载有摄像头故障检测模块，基于机器学习的图像处理方法实现对摄像头连通性、视频图像出现的雪花、电磁干扰、条纹、抖动、视频信号丢失等常见摄像头故障、视频信号干扰、视频质量下降情况进行准确分析、判断和报警。

技术总结
本发明属于物联网技术领域，公开一种基于物联网的安全监管系统，包括单片机、中央处理器、监测节点、监控中心、移动终端；监测节点和监控中心通过互联网与单片机相连接；移动终端通过网络模块和蓝牙模块与搭载在单片机上的中央处理器相连接；每个的监测节点包括信号采集器、图像处理器和掌静脉数据采集装置；每个的信号采集器至少包括一个的光敏传感器、三维姿态传感器、温度红外传感器。本发明中央处理器将各监测节点采集数据传输至监控中心保存，且根据接收到采集数据判定环境变化，通过声光报警器发出报警声，GSM模块发送报警短信及当下图像到指定移动终端；实现了家庭人员信息采集和识别，降低了系统误报率；大大提高了家居的安全性。的安全性。的安全性。


技术研发人员：郑贤哲 宋昌宁 申东杰 蔡文韬 董静琳 吴海峰
受保护的技术使用者：努尔玛信息科技（上海）有限公司
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/5/25