基于Raspberry Pi 的户外广告牌防倾倒系统设计

线媛媛 葛梦雪 张亚娟 佀庆民

（郑州航空工业管理学院民航学院，河南 郑州450046）

随着物联网和传感器技术的不断发展，城市管理朝着精细化、智能化的方向不断迈进。生活中户外广告牌随处可见，但由于制作工艺不规范、相关法律法规不完善、监管人员执法不严、风雨雪恶劣天气等一系列原因，往往存在着重大的安全隐患。利用物联网技术对户外广告牌进行智能化的远程监控，不仅有效地对潜在的危险因素进行识别，同时也为监管人员提供了行之有效的监测手段，达到了预防事故发生的目的。本文依托物联网、无线传感技术了一种基于树莓派的户外广告牌防倾倒系统，采用Soocket 技术实现物与人的信息传递，实现了对户外广告牌状态的实时动态远程监控和智能状态预警。

1 系统的整体构架

以树莓派为控制核心，主要采用MPU6050 陀螺仪传感器、霍尔开关传感器、BY8001 语音模块、摄像头等硬件设施构成了数据采集层、智能报警层、信息传输层三层构架。系统总体结构如图1 所示。

图1 系统总体结构图

2 数据采集层的实现

将外部设备按照管脚图配置好后，开启树莓派。在联网情况下打开命令行界面进行配置。树莓派环境操作系统自带了编程环境，运行相关语句获得系统最新更新[1]。将树莓派按照指定程序运行，使用传感器进行数据采集。MPU6050 陀螺仪传感器和霍尔开关传感器分别监测牌体的倾斜情况和派与墙之间的相对位置关系，并实现实时数据采集。霍尔开关传感器主要通过被检测牌体与墙体（或其他参照物）的相对位移关系达到自检的目的，同时也可以作为危险程度的一个叠加，提升预警级别。将广告牌建立仿真模型测得倾斜度与危险度之间的关系后，采集数据转化后设置MPU6050 陀螺仪传感器界定值，部分代码如下：

3 智能报警层的实现

现场警报主要采用调节BY8001 语音模块和三盏RGB 信号灯进行声光提示。语音模块采用BY8001-SS0P24 MP3 主控芯片，支持MP3、WAV 双解码。将三、二、一级智能预警对应相应的提示语应语音，即“广告牌危险，请注意安全”、“广告牌危险，请远离”、“广告牌十分危险，请立即远离绕行”录制保存在模块中，判断相应的报警等级后，播放相应音频。定义一、二、三级预警管脚如下：

若启动三级预警，低电平触发引脚播放语音“广告牌危险，请注意安全”。三盏RGB 灯红、绿、蓝的不同组合方式对应了广告牌不同的故障模式，对于协助维修人员检查维修有很强的协助作用。灯一、灯二对应广告牌倾斜程度，灯四反应装置自检状态。灯四异常对整体危险程度进一步加强。预警等级具体组合方案如表1 所示。

表1 智能预警分级提示组合

现场出现危险状况启动预警的同时，可以通过启动摄像头捕捉现场图片进行确认，尽量减少对人力和物力的消耗。配置好树莓派摄像头后，通过命令来进行系统更新，后通过使能摄像头命令 sudo raspi - config 使能pi 摄像头，选择Enable Camera 回车即可。摄像头使能后，可通过raspistill - v - o test. jpg 测试，进行图片拍摄[2]。

4 信息传输层的实现

图2 客户端接收测试

应用程序通常通过socket 向网络发出请求或者应答网络请求[3]。树莓派识别到危险状态并进行判断后，在启动现场声光智能预警的同时，还对将信息通过采用socket 技术实现通讯[4]。将树莓派与客户端连接好后，首先进行通讯测试。客户端收到来自树莓派的测试信息后正式向客户端发送状态预警信息。客户端接收到树莓派发送的测试信息，测试完成后，开始进行通讯。客户端接收测试信息信息及三级预警提示信息如图2、图3 所示。

5 结论

该系统采用了树莓派、MPU6050 陀螺仪传感器、霍尔开关传感器、BY8001 语音模块、摄像头等实现了对户外广告牌的实施远程状态预警。针对户外广告牌难监测难管理的问题，依靠物联网、无线传感技术、Soocket 通讯技术有效地降低了监管排查的难度并取得了预期效果，但该系统还需完善，下一步仍需要优化系统的准确度和智能化水平，如提高采集数据的精度、增加系统自动识别现场火焰的功能等，降低人在整个系统决策过程中的参与度。

图3 客户端接收三级预警提示信息