CN111669554A - 一种高空抛物的监测与保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高空抛物的监测与保护系统，涉及物联网及控制技术领域，包括云端、地面警示模块、单片机以及与单片机相连的超声波检测模块、时钟模块、无线发射器、通讯模块和保护装置；云端通过通讯模块与单片机进行通讯交互；超声波检测模块包括多个超声波传感器,超声波传感器对应居民楼的窗户放置；地面警示模块包括无线接收器以及与无线接收器相连的声光报警器,无线发射器连接无线接收器，地面警示模块放置在居民楼底部；保护装置对应放置在居民楼每个窗户的下方，当发生高空抛物事件时保护装置开启并拦截抛物。该系统不仅能够及时提醒行人注意躲避杂物还能够拦截杂物，云端接收高空抛物的发生位置和发生时间便于后续追溯抛物责任人。
Description
技术领域
本发明涉及物联网及控制技术领域，尤其是一种高空抛物的监测与保护系 统。
背景技术
近年来高空抛物、坠物事件时有发生，高空抛物是一种不文明的行为，在 污染环境的同时也严重危害居民的公共安全、扰乱社会安宁，一旦发生高空抛 物伤人事件时，很难从众多住户中定位肇事者的具体位置从而追究责任，且无 法及时提醒地面上的行人注意躲避，导致高空抛物安全事故频发。
现有的高空抛物监测系统一般只能发现高空抛物行为，但起不到任何防护 作用，因此一种高空抛物的监测与保护系统应运而生。
发明内容
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种高空抛物的监测与保护系 统，该系统不仅能够及时提醒行人注意躲避杂物还能够拦截杂物，云端接收高 空抛物的发生位置和发生时间便于后续追溯抛物责任人。
本发明的技术方案如下：
一种高空抛物的监测与保护系统，包括云端、地面警示模块、单片机以及 与单片机相连的超声波检测模块、时钟模块、无线发射器、通讯模块和保护装 置；云端通过通讯模块与单片机进行通讯交互；超声波检测模块包括多个超声波 传感器,超声波传感器对应居民楼的窗户放置；地面警示模块包括无线接收器以 及与无线接收器相连的声光报警器,无线发射器连接无线接收器，地面警示模块 放置在居民楼底部；保护装置对应放置在居民楼每个窗户的下方，当发生高空 抛物事件时保护装置开启并拦截抛物。
其进一步的技术方案为，保护装置包括电动伸缩架和拦截网，拦截网的第 一侧边分别与电动伸缩架对应连接，保护装置开启时，电动伸缩架向窗外伸展 并带动拦截网展开，拦截网呈四边形网状结构，拦截网的第二侧边与窗户的尺 寸对应；保护装置通过定位板固定支撑在居民楼每个窗户的下方，保护装置与 定位板通过螺栓连接，定位板与墙面通过膨胀螺丝固定连接；保护装置内置有 定时器，保护装置开启预定时间后自动关闭。
其进一步的技术方案为，每个超声波传感器分别放置在每个窗户的正上方， 并且朝向地面放置；
或者，每个超声波传感器分别放置在每个窗户的正下方，并且朝向居民楼 顶部放置，每个保护装置分别对应放置在超声波传感器的下方；
或者，将居民楼划分为每两层为一组，两个超声波传感器分别放置在一组 中的上下对应的窗户对角线处，并且内部信号相连，每两个对角设置的超声波 传感器形成一个探测区域网，将上下对应的两个窗户所在区域全面覆盖。
其进一步的技术方案为，系统还包括摄像头，摄像头连接单片机，第一摄 像头放置在居民楼顶部向外延伸的边沿上，并且朝向地面放置，第二摄像头放 置在居民楼中部侧边处，并且朝向窗户放置，根据居民楼的实际高度，在各个 预定高度位置处对应放置第一摄像头和第二摄像头；
在正常情况下，第一摄像头和第二摄像头背对窗户，当发生高空抛物事件 时，第一摄像头和第二摄像头接收单片机的指令联动捕捉抛物点图像，抛物点 图像传送至云端并作为追责证据。
其进一步的技术方案为，云端包括监控服务器以及与监控服务器相连的移 动终端和网页浏览器，监控服务器通过通讯模块连接单片机，监控服务器存储 有抛物点图像、每个超声波传感器收集的距离信号及其对应的住户编号，通过 移动终端和网页浏览器对距离信号的波形及其对应的住户编号进行展示，若距 离信号的波形出现变化时则说明发生了高空抛物事件，结合波形变化时间、对 应的住户编号和抛物点图像对抛物者进行追责。
其进一步的技术方案为，超声波传感器基于HC-SR04型号实现，时钟模块 基于Raspberry Pi RTC型号实现，无线发射器和无线接收器的工作频率为 433MHz，声光报警器基于LTE-1101J型号实现，单片机基于Auduino MEGA 板实现，摄像头基于QBK-QJBBANO1型号实现。
本发明的有益技术效果是：
高空抛物的监测与保护系统提供了三种安装超声波传感器的方式，适用于 各种居民楼的窗户类型；当超声波传感器感知有杂物阻挡的瞬间将检测结果反 馈给单片机，单片机控制保护装置开启拦截抛物，单片机通过超声波传感器和 时钟模块将发生地点和发生时间记录下来，同时摄像头联动捕捉抛物点图像， 并通过通讯模块传输给云端的监控服务器，单片机通过无线发射器向地面警示 模块发送信号，声光报警器提醒地面行人注意高空抛物，同时也给住在高空的 居民一定的警示作用，监控人员通过移动终端或网页浏览器查询高空抛物时的 波形变化时间、对应的住户编号和抛物点图像对抛物者进行追责；本申请的摄 像头在正常情况下背对窗户，不会侵犯住户的隐私，本申请提供的系统不仅能 够及时提醒行人注意躲避杂物还能够拦截杂物，保障了人身财产安全。
附图说明
图1是本申请提供的系统原理框图。
图2是本申请提供的单片机、超声波检测模块和地面警示模块的部分电路 图。
图3是本申请提供的保护装置的结构示意图。
图4是本申请提供的网页浏览器显示界面。
图5是本申请提供的超声波传感器的第一种安装位置图。
图6是本申请提供的超声波传感器的第二种安装位置图。
图7是本申请提供的第一种安装位置时超声波传感器的具体安装位置图。
图8是本申请提供的超声波传感器的第三种安装位置图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种高空抛物的监测与保护系统，其系统原理框图如图1所 示，该系统包括云端、地面警示模块1、单片机以及与单片机相连的超声波检 测模块、时钟模块、无线发射器、通讯模块和保护装置2，云端通过通讯模块 与单片机进行通讯交互。其中单片机、超声波检测模块和地面警示模块1的部 分电路图如图2所示，超声波检测模块包括多个超声波传感器3，超声波传感 器3的检测范围呈一个角度放射检测杂物，超声波传感器3对应居民楼的窗户 6放置，地面警示模块包括无线接收器以及与无线接收器相连的声光报警器， 无线发射器连接无线接收器，地面警示模块放置在居民楼底部，用于及时提醒 行人躲避高空杂物。在本申请中，超声波传感器3基于HC-SR04型号实现，时 钟模块基于RaspberryPi RTC型号实现，用于向单片机提供高空抛物的发生时 间。无线发射器和无线接收器的工作频率为433MHz，声光报警器基于LTE-1101J型号实现，单片机基于Auduino MEGA板实现，通讯模块可以采用 WIFI通讯或者有线通讯。
保护装置2对应放置在居民楼每个窗户6的下方，当发生高空抛物事件时 保护装置2开启并拦截抛物。保护装置2的结构示意图如图3所示，保护装置 2包括电动伸缩架201和拦截网202，电动伸缩架201采用航空铝材，具有轻便、 易清洗、美观耐腐蚀、不易生锈等优点，而且当受到外来载荷时，不易变形或 折断，结实耐用。拦截网202采用高强涤纶，俗称消防逃生绳，该网绳特点是 不易打结、不易风化、耐酸耐碱、表面耐磨且承载能力强。拦截网202的第一 侧边分别与电动伸缩架201对应连接，保护装置2开启时，电动伸缩架201向窗外伸展并带动拦截网202展开，展开时间约为1s，拦截网202呈四边形网状 结构，拦截网202的第二侧边与窗户6的尺寸对应。保护装置2通过定位板(图 中未示出)固定支撑在居民楼每个窗户6的下方，保护装置2与定位板通过螺 栓连接，定位板与墙面通过膨胀螺丝固定连接。保护装置2内置有定时器，保 护装置2开启预定时间后自动关闭，比如将定时器设为5s，则保护装置2开启 5s后自动关闭。
本申请的系统还包括摄像头，基于QBK-QJBBANO1型号实现，摄像头连 接单片机。第一摄像头401放置在居民楼顶部向外延伸的边沿上，并且朝向地 面放置，第二摄像头402放置在居民楼中部侧边处，并且朝向窗户6放置，根 据居民楼的实际高度，在各个预定高度位置处对应放置第一摄像头401和第二 摄像头402。可选的，本申请采用的摄像头最远可以监测400m，因此预定高度 可以选定为：从居民楼底层开始纵向和横向每350m处分别对应放置第一摄像 头401和第二摄像头402。在正常情况下，第一摄像头401和第二摄像头402 背对窗户6，因此不会侵犯住户的隐私，当发生高空抛物事件时，第一摄像头 401和第二摄像头402接收单片机的指令联动捕捉抛物点图像，抛物点图像传 送至云端并作为追责证据。
云端包括监控服务器以及与监控服务器相连的移动终端和网页浏览器，监控服务器通过通讯模块连接单片机，监控服务器存储有抛物点图像、每个超声波传感器3收集的距离信号及其对应的住户编号，通过移动终端和网页浏览器对距离信号的波形及其对应的住户编号进行展示。图4示出了通过网页浏览器展示的距离信号波形501及其对应的住户编号502，距离信号波形501的横坐标为由时钟模块录入的时间、纵坐标为超声波传感器3采集的距离变化，若距离信号的波形出现变化时则说明发生了高空抛物事件，在正常情况下，超声波传感器3采集的距离信号波形501为图4a所示，也即波形为水平线，当发生高空抛物事件时，超声波传感器3采集的距离信号波形501为图4b所示，出现波谷，波谷对应的横坐标为抛物时间，有波谷出现的超声波传感器3的编号也即其对应的住户编号502。结合波形变化时间、对应的住户编号和抛物点图像对抛物者进行追责。需要说明的是，本申请的通讯模块、监控服务器、移动终端和网页浏览器均采用市售芯片或模组，因此不详细描述其电路结构。
本申请还提供了超声波传感器3的三种安装方式：
(1)如图5所示，每个超声波传感器3分别放置在每个窗户6的正上方， 并且朝向地面放置。
(2)如图6所示，每个超声波传感器3分别放置在每个窗户6的正下方， 并且朝向居民楼顶部放置，每个保护装置2分别对应放置在超声波传感器3的 下方。可选的，当居民楼的窗户6采用移门类型时，如图7a所示，超声波传感 器3分别放置在每个窗户6的正下方，并且朝向居民楼顶部放置。当居民楼的 窗户6采用外推类型时，如图7b所示，则将超声波传感器3放置在推窗外表面 上，具体放置在推窗的下方开口处，可以有效避免开窗动作误触发超声波传感 器3。
(3)如图8所示，将居民楼划分为每两层为一组，两个超声波传感器3 分别放置在一组中的上下对应的窗户6对角线处，并且内部信号相连，每两个 对角设置的超声波传感器3形成一个探测区域网，将上下对应的两个窗户6所 在区域全面覆盖。
该系统的工作原理为：当超声波传感器3感知有杂物阻挡的瞬间，单片机 获取有检测值的超声波传感器收集的距离信号及其对应的住户编号。无论采用 哪种检测安装方式，当超声波传感器有检测值时，单片机控制保护装置2开启 拦截抛物，摄像头联动捕捉抛物点图像，时钟模块记录下抛出杂物的发生时间， 单片机将获取的高空抛物时的距离信号、对应的住户编号、发生时间和抛物点 图像通过通讯模块传输给监控服务器，同时通过无线发射器向地面警示模块发 送信号，由声光报警器提醒地面行人注意高空抛物，同时也给住在高空的居民 一定的警示作用，监控人员通过移动终端或网页浏览器查询高空抛物时的波形 变化时间、对应的住户编号和抛物点图像对抛物者进行追责，有效的保障了人身财产安全。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以 理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想 到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高空抛物的监测与保护系统，其特征在于，所述系统包括云端、地面警示模块、单片机以及与所述单片机相连的超声波检测模块、时钟模块、无线发射器、通讯模块和保护装置；所述云端通过所述通讯模块与所述单片机进行通讯交互；所述超声波检测模块包括多个超声波传感器,所述超声波传感器对应居民楼的窗户放置；所述地面警示模块包括无线接收器以及与所述无线接收器相连的声光报警器,所述无线发射器连接所述无线接收器，所述地面警示模块放置在居民楼底部；所述保护装置对应放置在居民楼每个窗户的下方，当发生高空抛物事件时所述保护装置开启并拦截抛物。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护装置包括电动伸缩架和拦截网，所述拦截网的第一侧边分别与所述电动伸缩架对应连接，所述保护装置开启时，所述电动伸缩架向窗外伸展并带动所述拦截网展开，所述拦截网呈四边形网状结构，所述拦截网的第二侧边与窗户的尺寸对应；所述保护装置通过定位板固定支撑在所述居民楼每个窗户的下方，所述保护装置与所述定位板通过螺栓连接，所述定位板与墙面通过膨胀螺丝固定连接；所述保护装置内置有定时器，所述保护装置开启预定时间后自动关闭。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述超声波传感器分别放置在每个窗户的正上方，并且朝向地面放置；
或者，每个所述超声波传感器分别放置在每个窗户的正下方，并且朝向居民楼顶部放置，每个所述保护装置分别对应放置在所述超声波传感器的下方；
或者，将居民楼划分为每两层为一组，两个所述超声波传感器分别放置在一组中的上下对应的窗户对角线处，并且内部信号相连，每两个对角设置的所述超声波传感器形成一个探测区域网，将上下对应的两个窗户所在区域全面覆盖。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括摄像头，所述摄像头连接所述单片机，第一摄像头放置在居民楼顶部向外延伸的边沿上，并且朝向地面放置，第二摄像头放置在居民楼中部侧边处，并且朝向窗户放置，根据居民楼的实际高度，在各个预定高度位置处对应放置所述第一摄像头和第二摄像头；
在正常情况下，所述第一摄像头和第二摄像头背对窗户，当发生高空抛物事件时，所述第一摄像头和第二摄像头接收所述单片机的指令联动捕捉抛物点图像，所述抛物点图像传送至所述云端并作为追责证据。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云端包括监控服务器以及与所述监控服务器相连的移动终端和网页浏览器，所述监控服务器通过所述通讯模块连接所述单片机，所述监控服务器存储有所述抛物点图像、每个所述超声波传感器收集的距离信号及其对应的住户编号，通过所述移动终端和网页浏览器对所述距离信号的波形及其对应的住户编号进行展示，若所述距离信号的波形出现变化时则说明发生了高空抛物事件，结合波形变化时间、对应的住户编号和所述抛物点图像对抛物者进行追责。
6.根据权利要求1至5任一所述的系统，其特征在于，所述超声波传感器基于HC-SR04型号实现，所述时钟模块基于Raspberry Pi RTC型号实现，所述无线发射器和所述无线接收器的工作频率为433MHz，所述声光报警器基于LTE-1101J型号实现，所述单片机基于Auduino MEGA板实现，所述摄像头基于QBK-QJBBANO1型号实现。
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