电动车上楼自动报警系统

电动车上楼自动报警系统作者：陈喆张绍骏
来源：《发明与创新·高中生》2022年第05期
近日，一段“电动车进入电梯后突发起火爆燃”的视频在网上流传。

视频中，一男子推着电动车进电梯后，电动车突然起火，火焰瞬间吞噬了电梯间。

这样的意外原本可以避免。

生活中，人们为了防盗、充电，会将电动车推进电梯上楼。

为了安全，物业会禁止电动车进电梯，并规范停放。

但仍有人心存侥幸，不顾安全隐患，将电动车推进电梯上楼。

如何才能有效监测、及时劝阻这一行为？我们对此进行了探究。

一、功能设计
现有的监测方法主要是通过搭建局域网络系统，将多个监控画面回传至机房进行统一监测，根据监测结果在电梯轿厢中发出语音警报。

这种监测方式所需的摄像头数量多，极度浪费服务器资源。

此外，该方式仅支持相同公司相同解决方案的摄像头与主机相互通信，对于非新建小区来说，要想获得较好的监控效果，需要更换全套安防设备，成本较高。

我们设计采用集中式的系统结构，既解决了监测系统需大面积部署、覆盖的难题，又降低了终端成本，提高终端部署的可行性。

在完成部署后，各项设备与管理员可相互通信，能监测监控范围内是否有电动车进入电梯，并将结果呈现在可视化终端及云端上，通过短信通知有关责任人。

二、系统设计
1.系统结构
硬件系统由OpenMV、ArduinoMega2560开发板、ESP8266模块、正点原子ATK-GM510 4G通信模块构成。

边缘计算设备OpenMV进行图像采集和视觉识别，ArduinoMega2560开发板作为主控板与4G通信模块，与ESP8266模块通信，实现远程控制和短信提示。

2.工作流程
当电动车监测模块（OpenMV）识别有电动车进入电梯时会发送一个警报主题消息，ESP8266模块通过互联网与Blink平台更新App信息，同时，ArduinoMega2560开发板与4G 通信模块进行数据交换，最终将警示短信发送至目标手机号。

三、制作过程
在制作开发过程中，我们首先遇到的难题是PIN口数据紊乱、PIN口高低电平读取值异常，后来查阅相关资料得知，由于ESP8266开发板的PIN口原理是将MCU中MOS管的管脚引出，一旦管脚悬空，芯片逻辑门无法正确识别，这时，只要将管脚通过电阻下拉至共地开发板的PIN口即可。

我们设想使用ESP8266接入公网，向云服务商服务器发送短信接口api的POST请求，后来发现以ESP8266的编码能力无法加密发送https（有效但成功率极低），暂无性能更好的ESP32，所以只好加入ATK_GM510 4G通信模块发送短信和Arduino作控制板。

我们在研究短信模块对其进行串口对接时，出现了一个致命问题——串口乱码，在查阅大量资料后问题仍未解决，我们为此困扰数天，一度想要放弃。

直到偶然想到查看Arduino开发板原理图时才发现，由于Arduino uno的晶振为16 MHz，芯片性能较差，串口波特率115 200
Hz，所以造成在程序中使用多个高频串口造成串口输出异常，改用运行频率更高的ATMELmega2560后问题解决。

发送16进制的串口通信数据中，进制转换也是一大难点。

为此，我们查阅了大量相关资料，调试后发现，如需发送16进制数需调用Serial.write而非println函数，我们仍继续学习相关知识，练好基本功。

四、优势分析
基于OpenMV+TensorFlowLite的电动车监测方法能有效降低边缘计算设备使用维护成本，提高识别精确度。

使用经过量化的TensorFlowLite模型能以5 fps～10 fps的帧速率进行实时离线监测，在部署时仅需要将設备接入电源即可，无需拆除或升级现有的安防设备。

本系统实现成本低，技术限制少，可推广使用，优于目前主流的集群式电动车识别警示设备。

同时，对于不听从劝导的电动车主，负责人在收到短信提醒后，可上门对其进行警告或处罚，优于目前市面上流行的语音提示等方法。

（指导老师：刘延龙）
作者心声
部分电动车主将电动车推进楼道、电梯中，为此，我们提出了电动车监测以及提醒系统以保障居民安全。

我们的系统在硬件上以OpenMV为核心，各硬件之间通过串口通信的方式传输数据，能更好地发挥边缘计算设备的优势，覆盖范围广，实用性强。

在神经网络方面，我们使用广泛应用在各个领域的TensorFlowLite与OpenMV作为主要网络模型载体，进一步优化现有监测系统，降低部署难度与成本。

最终，结合可视化App界面与短信通知，形成完整的电动车监测以及提醒系统。

专家点评
电动车上楼自动报警系统是一项基于人们安全需要考虑的发明，从选题方法来看，它是基于“信息收集法”。

这种创新意识和为他人安全着想的情怀，值得点赞。

创新发明活动就是要培养青少年关心人民安危与疾苦的深厚感情，树立造福人类的崇高目标。

我国古代科学家李冰就是典范。

二千二百多年前的战国时代，蜀国境内成都盆地本是肥田沃野，但岷江却年年为害，使这里十年九灾。

郡守李冰上任后的第一件事就是带上儿子到岷江上游查灾因，征求老百姓意见、确定治理方案，带领老百姓治水。

这就筑成了我国最古老的水利工程之一——都江堰，至今它仍在为成都盆地造福。