一种基于物联网的人防警报终端监测系统的制作方法

本监测系统涉及嵌入式技术与网络通信技术，其实质是在民防警报维护与管理中引入物联网方式，实现对人防警报终端的远程监测与管理。

背景技术：

目前人防警报系统的维护管理大多还是采用粗放的人工方式，人防警报终端的维护管理问题日益突出，具体体现在以下几个方面：一是人防警报终端的电子设备和器件由于潮湿、灰尘等侵蚀，自然老化，甚至人为破坏，会出现故障；二是警报器数量多、分布广，人工管理难度大。某些城市人防警报终端已超过千台，且数量还在继续增加，如纯粹依赖人工巡检，会存在巡检周期长，工作强度大，涉及人员多等问题；三是人防职能部门人手不足、缺乏专业维护管理人员。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的人防警报终端监测系统。

为了解决上述技术问题，本监测系统采用的技术方案为一种基于物联网的人防警报终端监测系统，主要监测对象为人防警报终端。

一种基于物联网的人防警报终端监测系统，包括室内监测节点，所述室内监测节点主要包括主控制模块、红外采集模块、第一温湿度采集模块、气体采集模块、图像采集模块、电压采集模块、nb无线通信模块、无线宽带通信模块、第一节点间通信模块、交互显示模块以及第一电源管理模块；所述主控制模块与第一节点间通信模块、交互显示模块相连接；所述红外采集模块、第一温湿度采集模块、气体采集模块、电压采集模块分别通过主控制模块与nb无线通信模块或无线宽带通信模块连接；所述图像采集模块通过主控制模块与无线宽带通信模块连接；所述电压采集模块外接人防警报终端；所述第一电源管理模块分别为室内监测节点内的所有模块供电。

进一步地，还包括室外监测节点，所述室外监测节点包括从控制模块、第二温湿度采集模块、第二节点间通信模块、第二电源管理模块；所述第二温湿度采集模块通过从控制模块依次与第二节点间通信模块、第一节点间通信模块、所述主控制模块、nb无线通信模块或者无线宽带通信模块连接；第一节点间通信模块与第二节点间通信模块通过有线或无线方式相连接；所述第二电源管理模块分别为室外监测节点内的所有模块供电。

进一步地，所述室外监测节点还包括颗粒物采集模块；所述颗粒物采集模块通过从控制模块依次与第二节点间通信模块、第一节点间通信模块、所述主控制模块、nb无线通信模块或者无线宽带通信模块连接；所述第二电源管理模块为颗粒物采集模块供电。

进一步地，所述室外监测节点还包括声强采集模块；所述声强采集模块通过从控制模块依次与第二节点间通信模块、第一节点间通信模块、所述主控制模块、nb无线通信模块或者无线宽带通信模块连接；所述第二电源管理模块为声强采集模块供电。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点在于：能实现对人防警报的远程监测与管理，从而可以有效改善人防警报终端人工管理方式的不足，提高人防警报终端管理的效率和时效性，降低人防警报终端维护管理的成本；同时可以提高人防警报终端的自动化、智能化水平，实现人防警报终端信息化监测。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

一种基于物联网的人防警报终端监测系统，包括室内监测节点和室外监测节点，其中，

室内监测节点包括主控制模块1、图像采集模块2、红外采集模块3、第一温湿度采集模块4、气体采集模块5、电压采集模块6、nb无线通信模块7、无线宽带通信模块8、第一节点间通信模块11、交互显示模块10以及第一电源管理模块9；第一电源管理模块9分别为主控制模块1、图像采集模块2、红外采集模块3、第一温湿度采集模块4、气体采集模块5、电压采集模块6、nb无线通信模块7、无线宽带通信模块8、第一节点间通信模块11、交互显示模块10供电；图像采集模块2通过主控制模块1与无线宽带通信模块8连接；红外采集模块3、第一温湿度采集模块4、气体采集模块5、电压采集模块6均通过主控制模块1与nb无线通信模块7或无线宽带通信模块8连接；第一节点间通信模块11、交互显示模块10均与主控制模块1相连接；电压采集模块6外接人防警报终端，人防警报终端包括电声警报一体机、警报控制器、警报器等。

室外监测节点包括从控制模块12、第二温湿度采集模块13、颗粒物采集模块14、声强采集模块15、第二节点间通信模块17、第二电源管理模块16；第二电源管理模块16分别为从控制模块12、第二温湿度采集模块13、颗粒物采集模块14、声强采集模块15、第二节点间通信模块17供电；第二温湿度采集模块13、颗粒物采集模块14、声强采集模块15分别通过从控制模块12与第二节点间通信模块17、第一节点间通信模块11、主控制模块1、nb无线通信模块7或无线宽带通信模块8相连接。

室内监测节点与室外监测节点通过有线或无线方式相连接，即第一节点间通信模块11与第二节点间通信模块17通过有线或无线方式相连接。

上述图像采集模块2、红外采集模块3、第一温湿度采集模块4、气体采集模块5、电压采集模块6、第二温湿度采集模块13、颗粒物采集模块14、声强采集模块15均可称为传感器模块。

本监测系统的主要工作流程如下：

1.监测节点入网：室内监测节点作为主监测节点，在进入工作状态后首先要连接nb网络或无线宽带网络，并在联网成功后与远程服务器握手通信，确保该监测点处于成功入网与实时在线的状态；

2.监测节点定时获取数据：室内、外监测节点的多种传感器模块一直处于工作状态，采集相关数据；主控制模块1、从控制模块12定时与传感器模块交互，获取传感器模块采集到的数据信息；

3.监测节点发送上行数据：主控制模块1获取到相关传感器模块数据（室内和室外）并进行处理后，通过nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）定时发送给远程监控平台，同时接收远程监控平台的反馈；

4.监测节点接收下行命令：远程监控平台随时向监测节点发送相关命令（如调取监测数据），监测节点收到命令后立即获取传感器的数据，处理后向远程监控平台发送。

下面针对各模块进行详细的阐述：

主控制模块1由于需要处理众多数据和信息，对其性能要求较高，采用三星6818系列arm处理器；

从控制模块12由于处在室外，对功耗要求较高，采用的是st公司的低功耗系列的stm32l151单片机。

nb无线通信模块7与无线宽带通信模块8是二选一的关系，如果传输图片和视频则选择无线宽带通信模块8，如果仅传输基础状态数据则可以选择nb无线通信模块7或者无线宽带通信模块8。无线通信模块采用串口控制、射频通信、网络通信等技术，主要实现监测节点与远程监控平台通信的功能，包括向远程监控平台发送监测节点的上行数据和接收远程监控平台发送的下行命令。nb无线通信模块7主要负责与远程监控平台进行数据交互，实现监测数据的上传和下行命令的接收，是监测节点的重要组成部分。nb无线通信模块7采用的是上海移远公司的bc35g模块。无线宽带通信模块8采用的是济南有人物联网公司的g806，未来5g模块成熟后，可直接替换5g通信模块。

第一温湿度采集模块4、气体采集模块5、红外采集模块3采集人防警报终端所处环境的温湿度、气体浓度数据、周围人物活动的红外数据，定时通过主控制模块1发给nb无线通信模块7或无线宽带通信模块8上报给远程监控平台；远程监控平台需调取时，下发调取命令，通过nb无线通信模块7或无线宽带通信模块8接收后送给主控制模块1，主控制模块1解析命令后与温湿度采集模块、气体采集模块5、红外采集模块3进行通信获取室内实时温湿度数据后通过nb无线通信模块7或无线宽带通信模块8反馈给远程监控平台。气体采集模块5采用的是郑州炜盛科技的zp16的空气质量模组，可以监测多种气体以及烟雾的浓度。红外采集模块3采用深圳育松电子的am312人体感应模块。

图像采集模块2采集人防警报终端所处环境图像或者视频信息，通过无线宽带通信模块8上报给远程监控平台；远程监控平台需调取数据时，下发调取命令，通过无线宽带通信模块8接收后送给主控制模块1，主控制模块1解析命令后与图像采集模块2进行通信获取实时图像或视频数据后通过无线宽带通信模块8反馈给远程监控平台。图像采集模块2采用美国豪威科技的ov7670摄像头模块。

电压采集模块6采集人防警报终端工作电压，通过nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）上报给远程监控平台；远程监控平台需调取数据时，下发调取命令，通过nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）接收后送给主控制模块1，主控制模块1解析命令后获取电压采集模块6的实时电压检测数据后通过nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）反馈给远程监控平台。电压采集模块6采用南京厚华通信有线责任公司的自研电压检测模块vd-01,该电压检测模块通过互感和光耦传输方式隔离交流220v和直流65v电压，从而实现对大电压的安全检测。

交互显示模块10主要包括按键和液晶，实现监测节点相关信息在本地的显示与操作。液晶主要可以显示监测节点的电池电量、设备电压、环境温湿度、气体浓度、颗粒物浓度、声音强度及各模块的参数等相关信息；通过按键可以对相关信息进行查找、修改、删除等操作。

第二温湿度采集模块13采集室外人防警报终端喇叭所处环境的温度、湿度，通过从控制模块12、第二节点间通信模块17、第一节点间通信模块11、主控制模块1、nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）上报给远程监控平台；远程监控平台需调取数据时，下发调取命令，通过nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）、主控制模块1、第一节点间通信模块11、第二节点间通信模块17发送给从控制模块12，从控制模块12解析命令后与温湿度采集模块进行通信获取室外实时温湿度数据后通过从控制模块12、第二节点间通信模块17、第一节点间通信模块11、主控制模块1、nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）反馈给远程监控平台。第一温湿度采集模块4、第二温湿度采集模块13均采用法国humirel公司的htu21d温湿度传感器模块。

颗粒物采集模块14采集室外人防警报终端喇叭所处环境的颗粒物浓度，通过从控制模块12、第二节点间通信模块17、第一节点间通信模块11、主控制模块1、nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）上报给远程监控平台；远程监控平台需调取数据时，下发调取命令，通过nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）、主控制模块1、第一节点间通信模块11、第二节点间通信模块17发送给从控制模块12，从控制模块12解析命令后与颗粒物采集模块14进行通信获取室外实时颗粒物浓度数据后通过从控制模块12、第二节点间通信模块17、第一节点间通信模块11、主控制模块1、nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）反馈给远程监控平台。颗粒物采集模块14采用郑州炜盛科技的zph01-粉尘传感器。

声强采集模块15采集室外人防警报终端喇叭5米处声音强度，通过从控制模块12、第二节点间通信模块17、第一节点间通信模块11、主控制模块1、nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）上报给远程监控平台；远程监控平台需调取数据时，下发调取命令，通过nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）、主控制模块1、第一节点间通信模块11、第二节点间通信模块17发送从控制模块12，从控制模块12解析命令后与声强采集模块15进行通信获取室外实时环境声分贝数据后通过从控制模块12、第二节点间通信模块17、第一节点间通信模块11、主控制模块1、nb无线通信模块7（或无线宽带通信模块8）反馈给远程监控平台。声强采集模块15采用山东光海电子的gh-zs-bz-ttl板载噪声模块，可采集声强范围为30db-120db。

第一节点间通信模块11、第二节点间通信模块17采用远距离有线通信或无线通信技术，主要实现室内监测节点和室外监测节点之间的通信。室内监测节点可以随时向室外监测节点发送命令以调取室外监测节点的存储数据，同时室外监测节点也可以定时将采集的数据发送给室内监测节点。

第一电源管理模块9、第二电源管理模块16由市电经适配器供电和蓄电池双供电系统构成，在有市电供电情况下，由适配器向监测节点供电，同时向蓄电池充电；在无市电供电情况下，由蓄电池向监测节点供电。第一电源管理模块9、第二电源管理模块16能为其他各模块供电并提供接地。采用数字电源技术，通过适配器将220v交流电转化为9v，2.5a的直流电，或者通过蓄电池（7.4v，5200mah），再通过dcdc和ldo转化为5v和3.3v的电源。其中3.3v电源可以为主控制模块1、从控制模块12、nb无线通信模块7、无线宽带通信模块8、第一节点间通信模块11、第二节点间通信模块17、第一温湿度采集模块4、第二温湿度采集模块13进行供电；5v电源可以为图像采集模块2、红外采集模块3、气体采集模块5、电压采集模块6、颗粒物采集模块14、声强采集模块15、交互显示模块10供电。适配器采用的是深圳航嘉驰源公司的9v-2.5a的电源适配器；蓄电池采用的是lg公司的单节2600mah的锂电池，采用两串两并的方式得到7.4v-5200mah的锂电池电源；也可以采用满足相同技术参数的其他公司产品。

室内监测节点和室外监测节点之间的通信目前采用的是有线485通信方式，其传输距离最远可达到1200m,并且抗干扰能力较强，采用的模块是美信公司的max3485芯片，也可以采用其他公司满足相应要求的芯片。在有线通信不适用的情况下可以采用无线通信方式。无线通信方式可采用zigbee协议进行数据传输，采用的zigbee模块为深圳信泰微电子的dl-20无线串口模块，该模块核心芯片为ti公司的cc2530芯片。该模块可通过串口方式进行数据收发控制，可实现300m以上的点对点通信。