[论文解读] An IoT based Active Building Surveillance System using Raspberry Pi and NodeMCU

S Sruthy., S. Yamuna+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2020

IoT-based Smart Home Systems参考文献 18被引用 7

一句话总结

本文提出了一种基于物联网的主动楼宇监控系统，采用树莓派和NodeMCU实现实时入侵检测、火灾检测、人脸识别以及远程警报。该系统通过无线传感器节点检测事件，触发实时视频流，并通过电子邮件、短信和电话发送即时通知，使用户可通过网络界面实现全球范围的远程监控与响应。

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) has emerged with a motive to automate the human life. It can be visualized as a network of connected things which is capable of providing intelligent services. This paper presents an IoT based security surveillance system in buildings using Raspberry Pi Single Board Computer (SBC) and NodeMCU (WiFi/IoT module). This system comprises of wireless sensor nodes and a controller section for surveillance. Intrusion detection with face detection and recognition, fire detection, remote user alerts, live video streaming and portability are the prime features of the system. The use of face recognition feature in intrusion detection makes the system more efficient by identifying the known and unknown person in restricted areas. WiFi module processes the sensor based events and sends the sensor status to controller section. Upon receiving the event notification, the controller enables the camera for capturing the event, alerts the user via email, phone call and Short Message Service (SMS) and places the live video of event on webpage. The use of WiFi module makes the node compact, cost effective and easy to use. The biggest advantage of the system is that the user can seek surveillance from anywhere in the world and can respond according to the situations.

研究动机与目标

• 开发一种基于物联网技术的低成本、便携且智能的楼宇监控系统。
• 通过集成传感器网络实现实时入侵和火灾隐患检测。
• 实施人脸识别技术，以区分受限区域内的已知与未知人员。
• 通过电子邮件、短信和语音电话实现远程监控与即时警报，支持全球任意位置访问。
• 确保系统具备可扩展性、成本效益和易于部署性，使用树莓派和NodeMCU等现成组件。

提出的方法

• 系统采用基于NodeMCU的无线传感器节点，用于检测运动、温度及其他环境变化。
• NodeMCU处理传感器数据，并通过Wi-Fi将事件状态传输至基于树莓派的中央控制器。
• 检测到事件后，树莓派激活连接的摄像头，实现实时视频捕获并流式传输至网络界面。
• 使用预训练模型执行人脸识别，将个体分类为已知或未知，从而提高安全识别的准确性。
• 系统通过集成通信模块触发多通道警报——电子邮件、短信和自动电话呼叫。
• 所有监控数据和视频流均可通过基于网络的仪表板远程访问，实现全球监控。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将基于物联网的监控系统与实时入侵检测及人脸识别技术相结合，以提升安全性？
• RQ2 使用树莓派和NodeMCU等低成本现成组件，在构建可扩展且便携的监控系统方面效果如何？
• RQ3 如何利用无线传感器网络和Wi-Fi通信实现对建筑环境的远程实时监控？
• RQ4 通过电子邮件、短信和语音电话实现的自动警报在多大程度上提升了响应速度和系统可用性？
• RQ5 中央控制器能否管理多个传感器节点，并根据事件触发动态启动视频捕获与流媒体传输？

主要发现

• 系统成功利用无线传感器节点检测入侵和火灾隐患，并通过电子邮件、短信和语音电话立即发送警报。
• 人脸识别功能可准确识别已知人员，减少误报并提升访问控制精度。
• 树莓派至网络界面的实时视频流传输稳定可靠，支持任何联网设备进行实时远程监控。
• 使用NodeMCU作为无线传感器模块，确保了系统的小型化、低成本和易于集成到监控网络中。
• 系统展现出全球远程可访问性，使用户可从世界任何位置监控并响应事件。
• 多通道警报机制的集成显著提升了系统在关键事件中的响应速度和用户警觉性。