监控系统具有直观、便利等特点, 越来越多地应用于社会的各个领域, 包括军事、工业、农业、公共场所等.随着单片机的出现, 监控系统也朝着网络化、数字化及智能化的方向不断发展[1].智能监控系统通常由传感器部分、智能监控部分和异常情况处理部分构成[2].同时, 人们对监控系统的要求也越来越高, 不仅局限于对现场的记录, 而且需要监控系统对出现的异常情况实时做出响应, 并发出相应的报警信号.

越来越多的仓库都不能实现专人24小时不间断的看守, 这就需要我们采取新的技术手段来实现对仓库的安全进行监视并报警.本文针对无人看守仓库进行设计, 使用单片机采集红外传感器、超声传感器和数字摄像头反馈的各类信号, 并对各类信号进行实时的处理, 同时把相关情况通过网络发送到监控客户端, 并对异常情况发出报警信号.此系统不同于已有的系统采取摄像头一直录像的模式[3], 而是采取红外检测到有物体移动后才开始进行录像.这样做既能满足远距离监控的需要, 又减低了视频信号录制的时间, 大大缩减了后期人工排查异常情况的时间, 提高了办事效率, 具有较好的实时性及有效性.

智能监控报警系统包括信息采集单元 (各类传感器模块) 、信息处理单元 (单片机) 和信息反馈模块 (远程监控客户端) 等部分.本系统主要由下列几个模块构成 (图1) :

图1 系统模块构成图  下载原图

红外模块是本系统的基本模块, 处于长期工作状态, 采用红外发射和接收电路来进行异常状态监测;系统其它模块 (超声波模块和摄像头模块) 长期处于休眠状态, 只有在红外模块检测到异常时才启动.这样处理可以大大减低系统功耗, 缩减视频录制时间, 同时提高系统的灵敏度.

在红外模块中, 红外发送二极管的阳极为38KHz的载波信号, 红外发射二极管的阳极为红外二极管的使能调制端, 由单片机输出信号进行调制, 通过发射二极管发送调制后的红外信号.红外检测的发生和接收电路如图2:

图2 红外发射接收电路图  下载原图

本系统的超声波模块主要是用来进行超声波测距, 其原理为超声波发生器在某一时刻发出一个超声波信号, 当该超声波遇到被测物体后会反射回来, 其反射回来的返回信号会被超声波接收器接收到.这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间, 就可计算出超声波发生器与所测物体的距离.

用作测距的声波其频率一般在40KHz左右, 单片机从端口发出约40KHz的方波, 然后从超声波发射头发出超声波, 同时单片机内的定时器开始定时;超声波碰到障碍物后反射回来被接收头接收;经过两级运放放大后送到译码器;译码器捕捉到超声波后输出低电平, 此跳变可作为中断输入引起单片机中断.

超声波发射电路原理图如图3所示:

图3 超声波发射电路图  下载原图

超声波接收电路原理图如图4所示.

图4 超声波接收电路图  下载原图

本系统启动后, 首先开启红外模块进行检测有无任何物体移动, 没有的话, 超声波模块和摄像头模块不启动;有物体移动, 则开始计数, 达到阈值则启动超声波模块.超声波模块进行相应的测距, 如果测量的距离不断变化, 则开启摄像头模块进行摄像, 并进行报警.同时利用红外模块和超声波模块测量的数据来大体判断移动物体的位置和移动方向, 并将这些信息通过网络传送到监控客户端, 实现仓库实时监控.利用本系统, 可实现远距离仓库监控, 显著提高了仓库的安全性, 减轻了人工成本, 提高了异常情况报警的准确率.

配合上述硬件设计, 本系统的软件设计如图5所示.

图5 软件控制流程图  下载原图

本系统的设计解决了看管仓库, 特别是大面积仓库, 人工无法及时、全面的进行监控的难题.经过实际开发并进行测试后, 系统稳定性好, 操作方便, 抗干扰能力强, 提高了仓库管理人员的工作效率, 减少了仓库安全隐患, 同时降低了用人成本, 具有一定的经济效益.