洛河市区段河道监控系统的优化与设计

摘要 针对洛河市区段现有的河道监控系统提出了一种优化方法，提出了将热释电红外探测器应用到河道监控中，结合语音报警系统，构建了一种新的河道监控系统设计方案，该方案电路结构简单，可靠性强。
关键词 河道监控；热释电红外探测器；语音报警

    洛河作为洛阳市行洪输水的主要通道，水情较为复杂。为防止溺水事件发生，市河渠管理处在整个洛河市区段南北两岸安装了数十个摄像头，以监控河道。但由于洛河市区段东西长达20 km，传统的监控系统不能发现随时都可能出现的险情，仍常有落水、溺水事件发生。为更好地监控河道，最大限度地防止溺水，提出将热释电红外探测器应用于河道监控中，构建一种新的防溺水监控的设计方案。

1 系统组成
    系统根据目前河道监控及安防等领域的实际需求量身打造。整个系统可分为监控前端和监控中心两部分，其中监控前端由摄像装置、热释电红外探测器和语音报警模块组成。摄像装置是带有：360°旋转功能的一体化室外高速智能摄像机，全天候监测水面，热释电探测器一旦发现有人进入危险区域，即启动语音报警。整个前端监控系统用太阳能电池板供电，通过无线网络系统与河岸监控中心联系。监控人员通过视频画面和语音提示发现突发情况时，可用语音系统进行广播警告，也可及时向公安部门或其他机构报告，以保障水面橡胶坝等设施和群众的安全。系统硬件总体架构如图1所示。

2 监控前端模块结构
2．1 太阳能无线视频监控系统
    监控前端的核心部分是太阳能无线视频监控系统，主要由太阳能供电子系统、摄像机子系统、视频记录子系统、数据传输子系统和其他辅助子系统组成，其系统总体结构如图2所示。摄像、视频记录功能由一体化室外高速智能摄像机来完成，通过WIFI无线网络与监控中心进行数据传输。

2．2 热释电红外探测模块
    热释电红外线传感器能够检测出火焰、人体或某些动物移动时发出的7～15μm红外线。系统采用PD632热释电红外探测模块，该探测器将菲涅尔透镜、高灵敏的热释电红外传感元件输出电路组装在一起，形成一个完整的电路组件，具有从信号接收至控制输出的全部功能，在输出端接上晶体管或单稳态电路可以驱动继电器，灵敏度高、抗干扰能力强、耐低温、使用方便探测距离>10 m，可用于探测人体发射出的红外线能量，适用于人体移动的探测报警。PD632的内部结构及引脚排列如图3所示，其中D为电源输入端，S为信号输出端，GND为接地端。PD632的丰要参数如表1所示。

2．3 语音录放模块BA1530
    BA1530是一种可录放20 s高质量单片语音录放模块。其特点有：采用双向模拟I／O语音转换技术，可以用喇叭作为话筒录音，外围元件少、音质好、失真小、可反复录制10万次，功耗低、制作简单、使用方便。广泛应用于语言学习机、留言器、语言告警提示、留言电话、防盗报警器和消费类电子产品等方面。BA1530的工作电压为5～6 V，采用10脚DIP封装，其引脚及其功能如表2所示。

3 基于红外探测器的河道监控系统
    基于热释电红外探测器的河道监控系统主要由一体化室外高速智能摄像机、热释电红外探测模块PD632、语音报警芯片BA1530、组成，红外探测语音报警部分的电路原理如图4所示。语音芯片BA1530在录音时可以用扬声器作话筒，按住S2录音按键，进入录音模式，录音指示灯V1亮，系统工作前可事先在芯片中录入警示话语。红外探测模块和晶体管VT1(8550)组成电子开关电路。系统加电后，PD632的S端输出为高电平，VT1截止，BA1530的放音控制端为高电平，不播放语音。当有人进入监视区域时，PD632输出探测信号，S端由高电平反转为低电平，VT1导通，语音芯片BA1530因引脚也由高电平变成低电平而播放语音，使其离开。同时VT1的导通也向无线传输系统提供一个脉冲信号，将本监控前端的编号发送给监控中心。监控中心收到监控前端的报警信息后，启动语音报警，工作人员通过监控视频了解该区域发生的情况后，可通过广播阻止人员靠近危险区域等，以有效地阻止溺水事件的发生。

4 结束语
    将一体化热释电红外探测器应用于河道监控系统中，结合语音报警模块，只需要对原先的视频监控系统稍作优化，电路结构简单且灵敏度高、抗干扰能力强，有效地解决了传统河道监控中不能应对随机出现的异常情况的问题，最大限度地避免了溺水事件的发生，保护了人民的生命安全。