高空坠物智能检测预警系统的设计.pdf

电子电路设计与方案

高空坠物智能检测预警系统的设计

111211

吕耀辉，吕晨晖，隋杰，杨文海，邓周虎，李强

（1.西北大学，陕西西安，710127；2.西安通大思源电器有限公司，陕西西安，710054）

基金项目：西北大学大学生创新创业训练计划项目(S202010697536)。

摘要：本文设计了一款以STM32单片机为核心的高空坠物智能检测报警系统，可以有效预警防范高空坠物带来的危害。该系统采用两组激

光发射模块与光敏电阻构成坠物探测单元，激光发射模块提供四束连续的激光束形成平行的光帘，并与光敏电阻阵列对应，当有物体通

过光帘时引起光敏电阻阻值变化，通过由双路四输入或门构成的信号整形电路，将阻值变化转换为高低电平，并输入到单片机的两个I/O

口。系统控制软件通过对I/O口的中断比较，判断两路光敏电阻状态的优先级及中断间隔，智能判断坠物与飞行物干扰并排除干扰物产生

的触发信号，根据有效坠物产生的信号提供声光预警信号。系统通过不断调试与机器学习，能够准确的识别真正坠物与干扰物。系统还可

根据安装楼层的高度自适应调节干扰物判断条件。

关键词：单片机；光敏电阻；高空坠物；外部中断；智能判断；灵敏度

0引言装置以激光发射模块与光敏电阻为核心。利用软件对智能探

测装置返回的探测信号进行判断，存在高空坠物信号时，将

近年来，高空坠物致人伤亡的事件日益增多。随着经济

触发系统的报警装置并发出警报。

的发展，建筑楼层数目日渐增高，在一些事故频发的地点，

本系统由探测模块、以STM32单片机[2]为核心的智能

例如建筑工地等，高空坠物的危害性越来越大。随着电子技

检测模块和报警模块组成。图1为本系统的功能框图。

术的发展，利用传感器技术和软件控制技术，设计一款高空

坠物智能检测预警[1]系统，对高空坠物进行检测并预警，2硬件设计与制作

能够降低高空坠物的危害性。

■2.1制作材料

1系统介绍高空坠物智能检测装置的制作材料包括：PCB板、激

光发射模块、光敏电阻、金属膜电阻器、CD4072BE直插

本系统通过软硬件的结合实现对高空坠物的探测以及

式双路四输入或门、发光二极管、热缩管、导线等。

对干扰物体的判断。硬件部分使用双层阵列探测装置，探测

本装置制作过程中使用的器材有：电烙笔、焊锡丝、剪

线钳、斜口钳、镊子。

智能高空预警系统

本装置的制作成本在120元左右。

■2.2系统设计

硬件部分软件部分2.2.1设计方案

高空坠物智能检测装置包括两部分：激光发射装置及激

光接收装置。

激光发光敏电阻STM32最小系统设计初期选择发射