洛河市區(qū)段河道監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計

摘要 針對洛河市區(qū)段現(xiàn)有的河道監(jiān)控系統(tǒng)提出了一種優(yōu)化方法，提出了將熱釋電紅外探測器應(yīng)用到河道監(jiān)控中，結(jié)合語音報警系統(tǒng)，構(gòu)建了一種新的河道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案，該方案電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強。
關(guān)鍵詞 河道監(jiān)控；熱釋電紅外探測器；語音報警

    洛河作為洛陽市行洪輸水的主要通道，水情較為復(fù)雜。為防止溺水事件發(fā)生，市河渠管理處在整個洛河市區(qū)段南北兩岸安裝了數(shù)十個攝像頭，以監(jiān)控河道。但由于洛河市區(qū)段東西長達(dá)20 km，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)不能發(fā)現(xiàn)隨時都可能出現(xiàn)的險情，仍常有落水、溺水事件發(fā)生。為更好地監(jiān)控河道，最大限度地防止溺水，提出將熱釋電紅外探測器應(yīng)用于河道監(jiān)控中，構(gòu)建一種新的防溺水監(jiān)控的設(shè)計方案。

1 系統(tǒng)組成
    系統(tǒng)根據(jù)目前河道監(jiān)控及安防等領(lǐng)域的實際需求量身打造。整個系統(tǒng)可分為監(jiān)控前端和監(jiān)控中心兩部分，其中監(jiān)控前端由攝像裝置、熱釋電紅外探測器和語音報警模塊組成。攝像裝置是帶有：360°旋轉(zhuǎn)功能的一體化室外高速智能攝像機(jī)，全天候監(jiān)測水面，熱釋電探測器一旦發(fā)現(xiàn)有人進(jìn)入危險區(qū)域，即啟動語音報警。整個前端監(jiān)控系統(tǒng)用太陽能電池板供電，通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與河岸監(jiān)控中心聯(lián)系。監(jiān)控人員通過視頻畫面和語音提示發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況時，可用語音系統(tǒng)進(jìn)行廣播警告，也可及時向公安部門或其他機(jī)構(gòu)報告，以保障水面橡膠壩等設(shè)施和群眾的安全。系統(tǒng)硬件總體架構(gòu)如圖1所示。

2 監(jiān)控前端模塊結(jié)構(gòu)
2．1 太陽能無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)
    監(jiān)控前端的核心部分是太陽能無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要由太陽能供電子系統(tǒng)、攝像機(jī)子系統(tǒng)、視頻記錄子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和其他輔助子系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。攝像、視頻記錄功能由一體化室外高速智能攝像機(jī)來完成，通過WIFI無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2．2 熱釋電紅外探測模塊
    熱釋電紅外線傳感器能夠檢測出火焰、人體或某些動物移動時發(fā)出的7～15μm紅外線。系統(tǒng)采用PD632熱釋電紅外探測模塊，該探測器將菲涅爾透鏡、高靈敏的熱釋電紅外傳感元件輸出電路組裝在一起，形成一個完整的電路組件，具有從信號接收至控制輸出的全部功能，在輸出端接上晶體管或單穩(wěn)態(tài)電路可以驅(qū)動繼電器，靈敏度高、抗干擾能力強、耐低溫、使用方便探測距離>10 m，可用于探測人體發(fā)射出的紅外線能量，適用于人體移動的探測報警。PD632的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳排列如圖3所示，其中D為電源輸入端，S為信號輸出端，GND為接地端。PD632的豐要參數(shù)如表1所示。

2．3 語音錄放模塊BA1530
    BA1530是一種可錄放20 s高質(zhì)量單片語音錄放模塊。其特點有：采用雙向模擬I／O語音轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以用喇叭作為話筒錄音，外圍元件少、音質(zhì)好、失真小、可反復(fù)錄制10萬次，功耗低、制作簡單、使用方便。廣泛應(yīng)用于語言學(xué)習(xí)機(jī)、留言器、語言告警提示、留言電話、防盜報警器和消費類電子產(chǎn)品等方面。BA1530的工作電壓為5～6 V，采用10腳DIP封裝，其引腳及其功能如表2所示。

3 基于紅外探測器的河道監(jiān)控系統(tǒng)
    基于熱釋電紅外探測器的河道監(jiān)控系統(tǒng)主要由一體化室外高速智能攝像機(jī)、熱釋電紅外探測模塊PD632、語音報警芯片BA1530、組成，紅外探測語音報警部分的電路原理如圖4所示。語音芯片BA1530在錄音時可以用揚聲器作話筒，按住S2錄音按鍵，進(jìn)入錄音模式，錄音指示燈V1亮，系統(tǒng)工作前可事先在芯片中錄入警示話語。紅外探測模塊和晶體管VT1(8550)組成電子開關(guān)電路。系統(tǒng)加電后，PD632的S端輸出為高電平，VT1截止，BA1530的放音控制端為高電平，不播放語音。當(dāng)有人進(jìn)入監(jiān)視區(qū)域時，PD632輸出探測信號，S端由高電平反轉(zhuǎn)為低電平，VT1導(dǎo)通，語音芯片BA1530因引腳也由高電平變成低電平而播放語音，使其離開。同時VT1的導(dǎo)通也向無線傳輸系統(tǒng)提供一個脈沖信號，將本監(jiān)控前端的編號發(fā)送給監(jiān)控中心。監(jiān)控中心收到監(jiān)控前端的報警信息后，啟動語音報警，工作人員通過監(jiān)控視頻了解該區(qū)域發(fā)生的情況后，可通過廣播阻止人員靠近危險區(qū)域等，以有效地阻止溺水事件的發(fā)生。

4 結(jié)束語
    將一體化熱釋電紅外探測器應(yīng)用于河道監(jiān)控系統(tǒng)中，結(jié)合語音報警模塊，只需要對原先的視頻監(jiān)控系統(tǒng)稍作優(yōu)化，電路結(jié)構(gòu)簡單且靈敏度高、抗干擾能力強，有效地解決了傳統(tǒng)河道監(jiān)控中不能應(yīng)對隨機(jī)出現(xiàn)的異常情況的問題，最大限度地避免了溺水事件的發(fā)生，保護(hù)了人民的生命安全。