基于物联网的居家老人智能安防系统设计

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:robinlaikankan
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随着智能化时代的到来,物联网技术快速发展,人民生活水平逐渐提高,智能家居已经成为时代的热点话题,同时国内老龄化人口越来越多,而厨房与客厅作为老人日常活动最为频繁的区域,对居家老人的生活安全极为重要。本文针对当前智能安防系统的燃气检测可靠性低、摔倒检测模型部署困难和终端设备数据传输不稳定等问题展开研究,具体研究内容如下:(1)传统燃气报警器检测可靠性一般,且缺少有效地应急措施根除厨房燃气隐患,本文分别从硬件和软件两个方面对其进行设计。在硬件电路方面通过抗浪涌保护、防静电保护和滤波处理等操作提高电路的稳定性,同时使用低温漂电阻增强气体检测的抗干扰性;在软件设计方面首先选用限幅平均滤波去除传感器初始采样值的异常值,再通过卡尔曼滤波和滑动平均滤波获得一个平滑稳定的采样信号,最后结合线性函数换算得到稳定可靠的真实可燃气体浓度。此外,考虑到燃气泄漏时老人身体不便或出门不在家等情况,本文还设计了智能应急措施自主降低厨房内燃气浓度,保证厨房燃气安全。(2)由于轻量级人体姿态估计模型检测准确性低,且基于关键点信息的摔倒检测网络计算量大不适用于边缘设备,为此本文对轻量级模型进行改进,以较小计算量提高模型的检测精度。本文在原主干网络的最深层设计了一个计算量较小的特征增强模块,有效建立图像中不同像素点之间的联系,提高对四肢等远离人体几何中心位置关键点预测的准确性;此外,本文构建了一个双向加权特征金字塔网络,通过双向跨尺度连接和带权重的特征融合机制提高模型的特征融合效率,增加关键点位置预测的准确性;同时为了提高摔倒判定的准确性,本文根据人体关键点坐标之间的相对位置和角度关系设计了多方向摔倒的判定标准。最后通过Open CV实现该模型在边缘设备上的实际部署。(3)在居家老人智能安防系统中,繁琐的联网操作会给老人带来很大不便,同时需要下载且占用内存的手机APP降低了监护人的使用体验感,本文通过对比选出即插即用、安全稳定的物联网模块和云平台,并基于mpvue框架设计开发了快捷方便的客户端软件。此外,本文将厨房可燃气体检测装置和客厅摔倒检测装置作为节点,组建了蓝牙mesh网络,并将NB-Io T模块与蓝牙mesh网络结合设计了经济高效的网关控制器,通过Free RTOS操作系统进行多任务管理,有效提高网关的数据传输效率并降低系统的网络运营成本,实现各模块终端设备与微信小程序之间的数据通信。
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