一种基于CPU的楼宇坠物智能检测与拦截系统

一种基于cpu的楼宇坠物智能检测与拦截系统
技术领域
1.本实用新型涉及无线传感器网络、图像与视频信息处理、人工智能深度学习、智能终端app开发技术领域，特别是涉及基于cpu的楼宇坠物智能检测与拦截系统。


背景技术：

2.随着我国城市化的飞速发展和人民的生活水平日益的提高，高层建筑群已成为城市建筑的标志。然而，随着目前中国大中型城市中的高层建筑日益增多，高空坠物的问题也随之而来。高空坠物击中造成事故的事情实有发生，高空坠物伤人情况已屡见不鲜，然而分析这类问题的根源，不仅仅是由于公民素质问题，同时也是考验一个城市风险预防的重要因素。基于有关实验数据显示：在4楼的位置下落一个30g的鸡蛋可以砸晕过路的行人，如果这个鸡蛋在8楼下落则会伤到行人头皮，如果是18楼则可以砸碎行人的头盖骨，如果从25楼掉下，会直接导致行人死亡。基于这一实验数据来看高空坠物对社会公共安全造成了较大的威胁，因此解决高空坠物已经迫在眉睫。
3.基于以上问题，为了避免坠物在生活中的坠物安全隐患，从源头上减少坠物造成的事故，减少坠物造成的伤害，使坠物不再是笼罩城市的痛苦，因此开发一种智能的楼宇坠物检测系统具有重要意义。
4.目前，对于坠物危险和安全性问题的研究主要是从社会学、法学和管理学的角度进行。在国内各类建筑设计的规范和标准中，关于防抛、禁止悬挂等的条文屈指可数，所涉及的范围极其有限，主要包括关于栏杆高度与杠杆间距宽度。现行的居住区总体规划标准要求路面的边缘和建筑物、构件保持一定距离。但就高空坠物高速坠落的安全性而言，规定的距离数值很难完全能够满足要求，缺少一个具有足够的技术基础和理论依据。国内己经通过安装摄像头进行监控，对坠物情况进行监测，但防控风险的效果有限。国内针对高空坠物危险性和安全措施的研究较少，缺少足够的行动心理学基础和依据。与国内相比，欧美国家更加重视建筑环境的安全性研究。20世纪六七十年代，一些欧美国家的社会学家、规划师和建筑师们也开始重视建筑环境质量的保护和安全，但所涉及的主要是建筑工地上、外墙材料、等物体坠落等，而从建筑设计与规划的角度来探讨和解决高空坠物问题未见报道。


技术实现要素：

5.基于上述技术问题，本实用新型提出了一种基于cpu的楼宇物体智能检测与预警拦截系统，本实用新型利用中央处理器结合红外线、超声波传感器阵列检测楼宇坠物或入侵异物，启动拦截网快速拦截，通过声光报警电路发出报警；能够为高楼系统提供一个有效的、实时的坠物检测与拦截，防止盗贼入侵和高空抛物，确保楼宇住户的人身、财物安全。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的。
7.本实用新型提供一种基于cpu的楼宇坠物智能检测与拦截系统，包括线传感器阵列、拦截网、监控摄像头、声光报警器、控制系统和智能终端；所述传感器阵列、拦截网和监控摄像头设于楼宇窗户外墙上，控制系统分别连接传感器阵列、拦截网、监控摄像头和声光
报警器，通过传感器阵列和监控摄像头将楼宇坠物或入侵异物信息传输至控制系统，控制系统控制拦截网拦截，并连接声光报警器报警，连接智能终端执行楼宇坠物处理。
8.作为优选，所述传感器阵列包括红外线传感器和超声波传感器，红外线传感器和超声波传感器并列设于楼宇每层窗户外侧。
9.作为优选，每间隔两层窗户外侧布置若干个监控摄像头，监控摄像头面向楼宇上方设置。
10.作为优选，拦截网设于楼宇每层窗户的传感器阵列下方。
11.作为优选，所述拦截网包括框架、电磁吸合装置、拉索和卷索电机；框架下边缘固定在外墙上，上边缘通过电磁吸合装置打开或吸合在外墙上，卷索电机固定在框架上边缘；拉索一端连接在框架的两侧中部，另一端连接在卷索电机输出轴上。
12.作为优选，所述框架为矩形框、椭圆形框或多边形框，框架上设钢丝网。
13.作为优选，所述电磁吸合装置包括若干对极性相反的磁铁，相同极性磁铁固定在外墙上，异性极性磁铁固定在矩形框上边缘上。
14.作为优选，所述控制系统通过zigbee无线网络模块与传感器阵列、监控摄像头和声光报警器连接。
15.作为优选，所述监控摄像头采用双光红外摄像头。
16.本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
17.本实用新型采用红外线传感器和超声波传感器联合检测楼宇坠物，控制系统检测到出现坠物后，通过控制系统控制拦截网快速打开并拦截坠物；并打开双光红外摄像头拍摄现场，记录物体照片和出现位置；进而通过zigbee无线网络启动坠物声光报警系统；通过app将坠物照片和坠物内容发送到管理员手机，实时通知管理人员对于检测或拦截到的物体进行紧急处理，完成后续应急处理工作。
18.该系统能够为高楼系统提供一个有效的、实时的坠物智能检测与拦截，保证实时的坠物有无和出现位置准确检测，以及坠物预警，并预防楼宇高空抛物出现的安全事故、实现坠物或入侵物体定位，有效防止盗贼入侵和高空抛物，并确保楼宇住户的人身、财物安全。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
20.图1为本实用新型的基于cpu的楼宇坠物检测、拦截系统结构示意图；
21.图2为本实用新型的墙面传感器布局分布示意图；
22.图3（a）、（b）为本实用新型拦截网复位情况结构示意图；
23.图4（a）、（b）为本实用新型拦截网张开情况结构示意图。
24.图中：11、窗户；12、传感器阵列；13、监控摄像头；14、拦截网；1、外墙；2、拉索；3、框架；4、电磁吸合装置；5、卷索电机。
具体实施方式
25.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意
性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
26.如图1、图2所示，本实用新型提供基于cpu的楼宇坠物智能检测与拦截系统，包括设于楼宇窗户11外墙上的红外线传感器、超声波传感器构成的传感器阵列12，拦截网14、监控摄像头13、声光报警器、控制系统和智能终端；传感器阵列12、拦截网14和监控摄像头13设于楼宇窗户11外墙上，控制系统分别连接传感器阵列12、拦截网14、监控摄像头13和声光报警器，通过传感器阵列和监控摄像头将楼宇坠物或入侵异物信息传输至控制系统，控制系统控制拦截网拦截，并连接声光报警器报警，连接智能终端执行楼宇坠物处理。
27.红外线传感器和超声波传感器并列设于楼宇每层窗户外侧。每间隔两层窗户外侧布置若干个监控摄像头，监控摄像头面向楼宇上方设置。监控摄像头采用双光红外摄像头。
28.拦截网设于每层窗户的传感器阵列下方。拦截网结构见图3（a）、（b）和图4（a）、（b）所示，包括框架3、电磁吸合装置4、拉索2和卷索电机5；框架3下边缘固定在外墙1上，上边缘通过电磁吸合装置4打开或吸合在外墙1上，卷索电机5固定在框架上边缘；拉索2一端连接在框架3的两侧中部，拉索2另一端连接在卷索电机5输出轴上，通过控制电磁吸合装置电磁极性实现拦截网的复位与打开。其中，框架为矩形框、椭圆形框或多边形框，框架上设钢丝网。
29.电磁吸合装置4包括若干对极性相反的磁铁，正极性磁铁固定在外墙上，负极性磁铁固定在矩形框上边缘上。图4（a）、（b）中显示，三块相同极性的磁铁4a水平排列在拉索2上端和与拉索上端齐平的外墙上，三块相反极性磁铁4b 水平排列在拉索2下端框架上。
30.本实用新型的控制系统通过zigbee无线网络模块与红外线传感器阵列、超声波传感器阵列、监控摄像头和声光报警器连接。
31.其中，各部分结构工作原理如下：
32.控制系统接收从传感器阵列（红外传感器和超声波传感器）读取楼宇有无楼宇坠物（或者入侵异物）信息，检测到有楼宇坠落或异物入侵时，通过zigbee无线网络模块实时启动楼宇较低层的拦截网络对楼宇坠物进行快速拦截，同时记录楼宇坠物或入侵异物出现的位置、启动声光报警电路通知物业管理人员进行应急处理，此外通过无线网络模块启动监控摄像头拍摄并保存物体出现时的现场照片，完成物体类型的智能识别，并将现场照片通过无线传感网络发送到管理人员手机app。
33.红外线传感器，用于检测楼宇外围300厘米以内有无楼宇坠物或者入侵异物，遇到楼宇坠物或者异物入侵时，反射信号给红外线接收器，将检测结果输出给控制系统；超声波传感器用于检测楼宇外围200厘米以内有无楼宇坠物或者入侵异物，遇到楼宇坠物或者异物入侵时，反射信号给超声波接收器，将检测结果信号输出给控制系统；红外线和超声波传感器检测到的回波信号时间不一样，检测有效距离也不一样，两者互补获得更高效的物体检测效果。
34.zigbee无线网络模块，用于100米内的信息无线传输，包括控制系统通过无线网络向拦截网发送控制指令，控制系统通过无线网络给声光预警发出启动信号，以及控制系统通过无线网络向监控摄像头发送控制信号。
35.监控摄像头，配备有弱光线辅助光照装置，用于对白天和晚上对于楼宇坠物或入侵异物的现场进行拍摄，记录现场情况，设置启动拍摄模式，以运动检测触发模式和cpu触发两种方式，采集照片传输到数据存储器sd卡存储；
36.智能终端，用于通过app实时查阅有无楼宇坠物或者异物入侵照片，位置信息以及实现在app上的物体类型识别功能，便于物业管理人员或司法部门调阅，进行事件后续处理所用。
37.其中，红外线传感器采用接近漫反射式红外线感应光电开关，其检测距离可调，最大为3m。超声波传感器采用超声波传感器接近开关，检测距离2米可调感应开关，提供485总线输出。监控摄像头采用萤石监控摄像头c3w，用于室外，能防水，具有无线高清夜视功能，可用手机云wifi远程网络来连接。
38.图3（a）、（b）所示，在无楼宇坠物时，拦截网处于吸合或复位状态；图4（a）、（b）所示，当检测到有楼宇坠物时，拦截网打开进行拦截；拦截网打开后，张开角度收到拉索2限制，最大为75度。通过中央处理器cpu控制电磁装置的极性，电磁装置4a和4b极性相同时，一方面电磁吸合装置和拦截网相互排斥推动拦截网向外打开，另一方面拦截网由于受重力作用加速向外打开，实现拦截网快速下坠打开，对楼宇坠物实施拦截。
39.楼宇坠物清理后，通过卷索电机的控制，拦截网上的电磁装置极性相异，电磁装置4a和4b吸合，拦截网复位。
40.移动终端采用智能手机安装app来实现预警与识别。声光报警电路采用ne555定时电路实现。
41.本实用新型能够为高楼系统提供一个有效的、实时的坠物智能检测与拦截，保证实时的坠物有无和出现位置准确检测，对物体高效拦截和准确的坠物识别，以及坠物预警。
42.本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。