建筑之智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計報告

1、序號： 編碼： 第八屆“挑戰(zhàn)杯”全區(qū)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽作品申報書作品名稱： 建筑之智能監(jiān)控系統(tǒng) 學(xué)校全稱： 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 申報者姓名（集體名稱）： 類別：自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文 哲學(xué)社會科學(xué)類社會調(diào)查報告和學(xué)術(shù)論文 科技發(fā)明制作A類 þ 科技發(fā)明制作B類A2申報者情況（集體項目）申報者代表情況姓名性別男出生年月學(xué)校信息工程學(xué)院系別、專業(yè)、年級10自動化學(xué)歷本科學(xué)制4入學(xué)時間2010.09作品名稱建筑之智能監(jiān)控系統(tǒng)畢業(yè)論文題目通訊地址內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市阿爾丁大街7號（信息工程學(xué)院10自動化)郵政編碼014010手機(jī)號碼其他作者情況姓 名性別年齡學(xué)歷手機(jī)號碼資格認(rèn)定學(xué)校學(xué)籍管理部門

2、意見以上作者是否為2011年7月1日前正式注冊在校的全日制非成人教育、非在職的高等學(xué)校?？粕?、本科生、碩士研究生或博士研究生。þ 是 否 （簽章） 年 月 日院系負(fù)責(zé)人或?qū)熞庖姳咀髌肥欠駷檎n外學(xué)術(shù)科技或社會實踐活動成果þ 是 否負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 B3申報作品情況（科技發(fā)明制作）作品全稱建筑之智能監(jiān)控系統(tǒng)作品分類（B）A機(jī)械與控制（包括機(jī)械、儀器儀表、自動化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技術(shù)（包括計算機(jī)、電信、通訊、電子等） C數(shù)理（包括數(shù)學(xué)、物理、地球與空間科學(xué)等） D生命科學(xué)（包括生物、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、健 康、衛(wèi)生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、

3、石油、化學(xué)、化 工、生態(tài)、環(huán)保等）作品設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)作品設(shè)計：能源供應(yīng)、能源安全、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境影響之間的良好平衡，有助于保證城市和大都會地區(qū)能源供應(yīng)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。 本設(shè)計采用光電二極管實現(xiàn)太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)，以達(dá)到太陽能最優(yōu)采集，最高效益利用。將采集到的太陽能通過電源控制器及電壓轉(zhuǎn)換模塊，分別給家用電器及監(jiān)控系統(tǒng)供電。如下圖太陽能是一種清潔的綠色能源，是最豐富的可再生能源形式，是所有化石能源及多種可再生能源的源頭。太陽能作為地球上真正取之不盡的清潔能源，將是未來最理想的綠色新能源，目前其利用的有效途徑便是利用光伏發(fā)電技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。監(jiān)控

4、系統(tǒng)采用STC89C52為主控芯片，采用聲音傳感器（聲音檢測模塊、咪頭模塊）、震動傳感器模塊、人體紅外感應(yīng)模塊、火焰?zhèn)鞲衅鳎ɑ鹧婊鸸鈾z測）、HC-SR04超聲波測距模塊、煤氣瓦斯傳感器、溫度傳感器、紅外遙控開關(guān)、紫外線強(qiáng)度檢測裝置及紅外檢測裝置，當(dāng)檢測到隱患及危險是系統(tǒng)自動報警，提醒人員解決隱患及危險。發(fā)明目的：城市的可持續(xù)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。中國已經(jīng)到達(dá)“城市人口的臨界點”，大約有6.75億人生活在城市，占到了總?cè)丝诘?1%。到2030年，這一數(shù)字有望增加到10億。城市成為戰(zhàn)略減排的重點，它消耗了全球近2/3的能源和60%的水資源，排放的溫室氣體占全球的70%。為應(yīng)對城市化和人口結(jié)構(gòu)變化帶來的

5、嚴(yán)峻挑戰(zhàn)以及城市可持續(xù)發(fā)展，城市正在積極探索提升基礎(chǔ)設(shè)施效率的有效途徑。借助適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，城市可以變得更環(huán)保，居民的生活質(zhì)量得到提高，同時還能降低相關(guān)成本。 本作品實現(xiàn)太陽能的最優(yōu)采集，及太陽能的利用、建筑物周邊壞境實時監(jiān)控。 總體監(jiān)控如下圖：基本思路：監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖： 太陽能電池板輸出電壓經(jīng)過控制電路得到20V，再經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換得到主控制系統(tǒng)STC89C52及各傳感器所需的5V電壓。該監(jiān)控系統(tǒng)主要檢測人的聲響、物體振動、火焰、煤氣泄漏、室內(nèi)溫度、人體特殊紅外線、一定大小的有形物體、紫外線強(qiáng)度，當(dāng)有傳感器檢測到有異常情況時，系統(tǒng)就以相應(yīng)的指示燈和蜂鳴器報警告知人員，只有所有隱患和危險都解除時，系統(tǒng)

6、就解除報警。創(chuàng)新點及技術(shù)關(guān)鍵： 太陽能作為一種清潔無污染的能源, 發(fā)展前景非常廣闊, 太陽能發(fā)電已成為全球發(fā)展速度最快的技術(shù)。然而它也存在著間歇性、光照方向和強(qiáng)度隨時間不斷變化的問題, 這就對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的, 沒有充分利用太陽能資源, 發(fā)電效率低下。據(jù)實驗, 在太陽能光發(fā)電中, 相同條件下, 采用自動跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高35 % , 因此在太陽能利用中, 進(jìn)行跟蹤是十分必要的 。本作品提出一種新型的基于單片機(jī)的太陽光自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計方案, 該系統(tǒng)不僅能自動根據(jù)太陽光方向來調(diào)整太陽能電池板朝向, 結(jié)構(gòu)簡單、成本低,

7、 而且在跟蹤過程中能自動更正不同時間的坐標(biāo)位置, 不必人工干預(yù), 特別適合天氣變化比較復(fù)雜和無人值守的情況, 有效地提高了太陽能的利用率, 有較好的推廣應(yīng)用價值。 光電檢測電路：太陽的方位隨著觀測位置和觀測時間的不同而不同, 因此, 欲跟蹤太陽就必須先對太陽進(jìn)行檢測定位。 圖1 是太陽光電定位裝置中光電檢測電路的俯視簡圖, 共由9 個光電三極管組成。正中央1 個,旁邊8 個圍成一圈。將此檢測板用一不透光的下方開口的圓柱體蓋住, 圓柱體的直徑略大于圖中的外圓。圓柱體的上方中央開一個與檢測用的光電二極管直徑相同的洞, 以讓光線通過(如圖2 所示) 。將整個光電檢測裝置安裝在太陽能光電池板上, 光電

8、二極管的檢測面與電池板平行。在圓柱體的外面不受圓柱體遮擋的地方(確保會受到光線的照射) 也安裝一個光電二極管(其朝向與圓柱體內(nèi)的光電二極管朝向相同) , 用于檢測環(huán)境亮度, 并與圓柱體內(nèi)的每個光電二級管及運放構(gòu)成一個比較電路。適當(dāng)調(diào)整圖中電阻的阻值, 這樣當(dāng)圓柱體內(nèi)的光電二極管沒有受光線照射時, 運放將輸出低電平。此電平可對接到的輸入端進(jìn)行檢測, 圓柱體內(nèi)的每個光電二級管各用一個單片機(jī)的輸入端, 總共用了9 個。這樣就可以檢測太陽光線的朝向, 來決定哪個舵機(jī)轉(zhuǎn)動、向哪個方向轉(zhuǎn)動。另外, 為了增大光電二極管的檢測范圍, 視實際情況需要, 也可再增加一圈光電二極管, 并與內(nèi)圈的相應(yīng)的光電二極管并聯(lián)

9、(如下圖) 。作品的科學(xué)性先進(jìn)性（必須說明與現(xiàn)有技術(shù)相比，該作品是否具有突出的實質(zhì)性技術(shù)特點和顯著進(jìn)步。請?zhí)峁┘夹g(shù)性分析說明和參考文獻(xiàn)資料）與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的突出性技術(shù)特點及技術(shù)分析： 與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)相比，此監(jiān)控系統(tǒng)并沒多大先進(jìn)性，但此系統(tǒng)主要以清潔能源太陽能為動力，且采集到的能量還可用于家電等。本監(jiān)控系統(tǒng)中太陽能雙軸追蹤采用了舵機(jī)以實現(xiàn)實時定位。市面上主要以直流電機(jī)實現(xiàn)此功能，其機(jī)械結(jié)構(gòu)要求高，精度不夠，但其動力強(qiáng)勁，成本高，主要用于大型裝置。此系統(tǒng)的動力部分以家用為主，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。本監(jiān)控系統(tǒng)以廉價且易安裝的傳感器模塊為主要檢測裝置，體積小，無污染，可以隱蔽安裝，檢測的形式無形不易

10、被發(fā)現(xiàn)。該系統(tǒng)中，形成三層監(jiān)控措施，在不同的空間位置安裝不同的傳感器，檢測不同的物質(zhì)。作品在何時、何地、何種機(jī)構(gòu)舉行的評審、鑒定、評比、展示等活動中獲獎及鑒定結(jié)果作品所處階段（A）A實驗室階段 B中試階段 C生產(chǎn)階段D （自填）技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式作品可展示的形式實物、產(chǎn)品 模型 圖紙 磁盤 現(xiàn)場演示 圖片 錄像 樣品使用說明及該作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢，提供該作品適用范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測使用說明： （1）超聲波在安全范圍內(nèi)檢測到物體靠近時，監(jiān)控系統(tǒng)中相應(yīng)的指示燈亮，以提醒人，有不明物體靠近。 （2）當(dāng)不明物體不斷接近，進(jìn)入禁區(qū)，觸發(fā)紅外檢測器，系統(tǒng)報警，警告有不明物體入侵。

11、 （3）振動傳感器檢測到窗戶、門口處有振動時，監(jiān)控系統(tǒng)中相應(yīng)的指示燈亮，同時蜂鳴器響以報警。 （4）口哨傳感器在安全范圍內(nèi)檢測人的聲音時，防御系統(tǒng)就使相應(yīng)的指示燈亮，同時蜂鳴器響以報警。 （5）室內(nèi)安裝的熱釋電紅外傳感器檢測到有人時，監(jiān)控系統(tǒng)就使相應(yīng)的指示燈亮，同時蜂鳴器響以報警。 （6）廚房內(nèi)安裝火焰?zhèn)鞲衅?、煤氣傳感器檢測到明火、煤氣泄漏時，監(jiān)控系統(tǒng)就使相應(yīng)的指示燈亮，同時蜂鳴器響以報警。 （7）溫度傳感器能檢測室內(nèi)的溫度，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，可輔助火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行檢測。溫度達(dá)到上限時系統(tǒng)自動報警。 （8）紫外線檢測裝置能以檢測紫外線強(qiáng)度 （9）用紅外遙控或無線遙控控制監(jiān)控系統(tǒng)的啟動和關(guān)斷。 （10）

12、雙舵機(jī)實現(xiàn)太陽能電池板的轉(zhuǎn)動（雙軸系統(tǒng)），實現(xiàn)實時追蹤太陽位置 （11）當(dāng)所有的隱患、危險都被解除后，報警解除。技術(shù)特點和優(yōu)勢：此監(jiān)控系統(tǒng)主要以清潔能源太陽能為動力，且采集到的能量還可用于家電等，本設(shè)計主要針對于家用，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易安裝。本作品提出一種新型的基于單片機(jī)的太陽光自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計方案, 該系統(tǒng)不僅能自動根據(jù)太陽光方向來調(diào)整太陽能電池板朝向, 而且在跟蹤過程中能自動更正不同時間的坐標(biāo)位置, 不必人工干預(yù), 特別適合天氣變化比較復(fù)雜和無人值守的情況, 有效地提高了太陽能的利用率, 有較好的推廣應(yīng)用價值。適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明： 就太陽能自動追蹤系統(tǒng)而言，市面上主要以直流電

13、機(jī)實現(xiàn)此功能，其機(jī)械結(jié)構(gòu)要求高，精度不夠，成本高，但其動力強(qiáng)勁，主要用于大型太陽能供電裝置。本監(jiān)控系統(tǒng)中太陽能雙軸追蹤采用了舵機(jī)以實現(xiàn)實時定位，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，精度高，成本低。 本監(jiān)控系統(tǒng)以廉價且易安裝的傳感器模塊為主要檢測裝置，體積小，無污染，可以隱蔽安裝，檢測的形式無形不易被發(fā)現(xiàn)。該系統(tǒng)中，形成三層監(jiān)控措施，在不同的空間位置安裝不同的傳感器，檢測不同的物質(zhì)，實用性強(qiáng)?？稍诰用袢粘Ｗ≌M(jìn)行安裝。專利申報情況提出專利申報 申報號 申報日期 年 月 日已獲專利權(quán)批準(zhǔn) 批準(zhǔn)號 批準(zhǔn)日期 年 月 日 未提出專利申請科研管理部門簽章（簽章） 年 月 日C當(dāng)前國內(nèi)外同類課題研究水平概述中國的安防產(chǎn)業(yè)是從2

14、0世紀(jì)80年代開始起步的，比西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家大約晚20年。改革開放以前，由于受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制，中國的安防主要以人防為主，安全技術(shù)防范還只是一個概念，技術(shù)防范產(chǎn)品幾乎還是空白。20世紀(jì)80年代初，安防作為一個行業(yè)在上海、北京、廣州等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市和地區(qū)悄然興起，尤其是處在改革開放前沿的深圳，依托本地先進(jìn)的電子科技優(yōu)勢和得天獨厚的地理位置，逐漸發(fā)展成為全國安防產(chǎn)業(yè)的重要基地。 中國安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已基本成型，且頗具規(guī)模。進(jìn)入21世紀(jì)，安全技術(shù)防范產(chǎn)品行業(yè)又有了進(jìn)一步的發(fā)展，智能建筑、智能小區(qū)建設(shè)異軍突起，以及高科技電子產(chǎn)品、全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的大量涌現(xiàn)，都極大促進(jìn)了技防產(chǎn)品市場蓬勃發(fā)展。中國正在發(fā)展成為世

15、界上最龐大的安全防范產(chǎn)品市場已是不爭的事實，“世界工廠”的逐步形成使中國安防行業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)新的增長點和新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。安防產(chǎn)業(yè)日漸成為中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域里一支十分重要的生力軍。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快，中國安防產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展；隨著科技不斷進(jìn)步，安防行業(yè)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。報警運營、中介、資訊等專業(yè)化服務(wù)開始起步；產(chǎn)品種類不斷豐富，發(fā)展到了視頻監(jiān)控、出入口控制、入侵報警、防爆安檢等十幾個大類，數(shù)千個品種；閉路監(jiān)控發(fā)展迅猛，年增長率達(dá)到30左右；沿海地區(qū)發(fā)展較快，形成了以珠江三角洲、長江三角洲、京津地區(qū)為中心的三大安防產(chǎn)業(yè)集群。 目前安防系統(tǒng)在技術(shù)與產(chǎn)品上目前已經(jīng)形成四代：模擬數(shù)字網(wǎng)絡(luò)智

16、能化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控綜合業(yè)務(wù)平臺。但在平安城市、3111工程與數(shù)字化城管等建設(shè)中，仍舊是以模擬或者模數(shù)混合為主，建設(shè)未能夠跟上技術(shù)與時代的發(fā)展。在現(xiàn)階段，綜合業(yè)務(wù)平臺是以視頻監(jiān)控為主的平臺，通過110、119、120等之間的整合，實現(xiàn)報警聯(lián)動、警力調(diào)度。從發(fā)展的角度看，綜合業(yè)務(wù)平臺可以以視頻監(jiān)控為核心，開放接口，整合公安相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，加強(qiáng)智能分析功能的施展，形成智能化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控綜合業(yè)務(wù)平臺。 目前試點系統(tǒng)建設(shè)大部門都已經(jīng)完成，但業(yè)務(wù)應(yīng)用上存在較多不足。綜合業(yè)務(wù)平臺的功能一方面跟著公安應(yīng)用而逐漸成熟，但另外一方面也會逐漸暴露出其中的缺陷。此外，公安業(yè)務(wù)運行中的維護(hù)、治理使用等題目也值得關(guān)注，系統(tǒng)建

17、設(shè)的主要目標(biāo)是應(yīng)用好，如何匡助公安相關(guān)部分職員盡快把握系統(tǒng)的使用，充分施展系統(tǒng)的功能，也是要考慮的題目之一。 因此，在設(shè)計建設(shè)方案時，如何從整體性進(jìn)行考慮，應(yīng)該引起建設(shè)方的關(guān)注。在設(shè)備類型多、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、系統(tǒng)容量進(jìn)級到數(shù)十萬監(jiān)控設(shè)備等前提下，系統(tǒng)建設(shè)需要具備前瞻性，從城市整體建設(shè)與未來技術(shù)發(fā)展、公安需求發(fā)展綜合進(jìn)行評估，系統(tǒng)必需考慮可持續(xù)發(fā)展的題目。 此外，固然板卡可以解決接口的題目，但尺度的不同一仍舊是阻礙城市監(jiān)控報警系統(tǒng)發(fā)展的最大原因之一，因此推進(jìn)行業(yè)尺度化的工作將越來越重要?？傮w上來說，報警監(jiān)控治理系統(tǒng)是綜合業(yè)務(wù)治理平臺的核心子系統(tǒng)，其作用主要是對設(shè)備、業(yè)務(wù)信息、業(yè)務(wù)流程等進(jìn)行治理，尤其

18、在跨域建設(shè)的分布式系統(tǒng)中，平臺架構(gòu)決定了監(jiān)控報警系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。目前的發(fā)展趨勢以視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，整合、買通行業(yè)應(yīng)用的相關(guān)信息化系統(tǒng)的接口通道；在同一的業(yè)務(wù)流程引擎下為視頻使用部分/單位提供更豐碩有效的業(yè)務(wù)應(yīng)用。 近年來中國的安防市場上泛起了一種新的市場：網(wǎng)上市場。這個就是電子商務(wù)在傳統(tǒng)行業(yè)中起到重大作用的一種表現(xiàn)方式，作為全球首個綜合行業(yè)貿(mào)易信息集合平臺，匯聚各行各業(yè)的代銷產(chǎn)品展銷信息、代辦代理項目招商信息、直銷產(chǎn)品供給信息等。具有能同時服務(wù)于經(jīng)銷商、代辦代理商、采購商的特點。生意家是經(jīng)銷商、代辦代理商資源最多的網(wǎng)站。其中：展吧更適合代銷產(chǎn)品展銷，招商更適合代辦代理項目招商，供給更適合產(chǎn)品批零直銷具有廣告?zhèn)鞑スδ埽劝⒗锇桶偷萣2b，具有更多的經(jīng)銷商、代辦代理商，較百度等搜索引擎，則是分類信息豐碩、銷售和招商功能強(qiáng)，經(jīng)銷商、采購商多.D推薦者情況及