高层住宅坠落物智能监测与拦截系统设计
摘要：设计了一套高层住宅坠落物智能监测与拦截系统，由五大模块组成，分别是超声波检测模块、警报提醒模块、抛物拦截模块、云端监控模块和系统控制模块。利用超声波测距原理，超声波传感器能够实时监测到高空抛物事件。地面警报模块实时发出声光报警，起到事前提醒作用；抛物拦截模块实时打开防护网，起到事中防护作用；云端监控模块记录高空抛物发生的时间地点，起到事后追责的作用。
关键词：高空抛物；智能拦截；超声波检测；云端监控
1 引言
近年来，高空抛物一直备受争议，高空抛物伤人事件时有发生，轻则致人受伤，影响居民的日常生活，破坏环境卫生，重则直接造成人身伤亡和重大财产损失，给高层小区造成许多的安全隐患，对他人的人身以及财产安全造成了很大的威胁。高空抛物的连带责任也给物业带来很多困扰。
有数据表明：一个30克的蛋从4楼抛下来就会让人起肿包；从8楼抛下来就可以让人头皮破损；从18楼高甩下来就可以砸破行人的头骨；从25楼抛下可使人当场死亡。一个拇指大的小石块，在4楼甩下时可能伤人头皮，而在25楼甩下时可能会让路人当场送命，因为从上而下的力度会变得很大。空啤酒瓶在18楼和25楼的高度抛下，均可造成致命伤害。一个4厘米的铁钉在18楼甩下时，可能会插入行人的脑中。
根据国家物权法等规定，高空抛物是违法行为。遇上这样的情况，首先应第一时间向社区所在物业管理公司反映。如果发生了高空抛物，造成财产、人身伤害，物管公司不是一点责任也没有，而是在一定条件下应当承担一定的补偿责任。因为，物管公司有管理小区公共秩序的责任，或维护区域内秩序的责任。高空抛物是破坏小区公共秩序、危害公共安全的行为，设法防止应是物管公司的职责之一。根据法规规定，物业服务企业未能履行物业服务合同的约定，导致业主人身、财产安全受到损害的，应当依法承担相应的法律责任!
《侵权责任法》明确高空抛物责任分担一直以来高空抛物行为倍受关注，由于没有具体的法律制约，此类事件屡见不鲜、屡禁不止，而且处理此类事件的结果也不同。《侵权责任法》第87条规定：“从建筑物抛掷物品或坠落的物品造成他人损伤的，难以确定具体侵权人的，除可证明自己不是侵权人的，由可能加害的建筑使用人给予补偿。此外，共同侵权情况下，即加害人为二人或二人以上的情况，加害人除应承担一般高空抛（坠）物致人损害的侵权责任外，还应承担共同侵权所负的连带责任，且对于肇事者最高可判处死刑。所以对于高空抛物，小到居民、行人，大到物业、开发商甚至时社会都在担心这个事情，那么如何解决这个事情成了备受关注的话题。
基于上述分析，设计了一套高层住宅坠落物智能监测与拦截系统，由超声波检测模块、地面警报模块、抛物拦截模块、云端监控模块和系统控制模块五大模块组成。利用超声波测距原理，超声波传感器能够实时监测到高空抛物事件。地面警报模块实时发出声光报警，起到事前提醒作用；抛物拦截模块实时打开防护网，起到事中防护作用；云端监控模块记录高空抛物发生的时间地点，起到事后追责的作用。与现有技术相比，具有监测灵敏度高、不受天气环境影响等优点，具有较好的实际应用价值和社会经济效益。
2 国内外研究概况
世界各国都非常重视高空抛物问题，也制定了相应的解决方法和措施。安装监控摄像头就是最直观的表现。但是监控摄像头也有很多条件上的限制，如受天气的影响，下雨天、大雾天，都能影响辨别的清晰度，且受方位的影响，不同方位不同死角都要安装则会增加开发商的负担，安装很多监控确实可以有效预防高空抛物，但是对于开发商来说这无疑是一笔很大的支出，而且居民的隐私问题也得不到保障。随着城市高层建筑的逐渐增多，高空抛物事件时有发生，对城市居民的人身和财产安全造成了损失。社会各界对高空抛物建立监测和警示系统的呼声越来越高。
现有的高空抛物监控系统大多利用基于视频监控的图像捕捉技术，通过在高层建筑的楼顶等位置安装摄像头，来识别高空抛物的发生位置和时间。张天骏[1]以高速球型摄像机和枪式摄像机为终端，根据小区楼宇分布的实际情况，设计不同的终端部署方式，构建了一套针对高楼抛撒物的监控系统。宁家锋[2]校园监控为应用场景，通过前端摄像头采集数据，后台软件以双椭圆空间模型分析图像，进而对高空抛物进行判定。邓子桓[3]等人进行了一系列模拟的高空抛物监控实测。上述系统仅限于对高空抛物发生的位置进行定位，只能起到事后追责的作用，无法起到事前提醒的作用。
李淑琴等人[4]通过摄像头安装与监控图像选取、目标入侵检测、高空抛物验证、高空抛物预警这四个步骤，实现了一种高空抛物预警方法。谢君等人[5]通过图像获取装置、识别装置和投射装置，实现了一种基于目标识别的高空抛物预警防护系统和控制方法。李森等人[6]通过一个智能检测识别球机、多个智能检测识别摄像机和多个报警单元，实现了一种高空抛物智能检测预警系统及方法。上述方法既能起到事后追责的作用，同时也能起到事前预防的作用，但是由于采用摄像捕捉和图像识别技术，摄像头受俯视监控角度和楼宇的高度限制，及雾霾、黑夜等因素的影响，导致这些方法的监控数据误差比较大，适用性较低，不能准确有效地锁定高空抛物的具体位置，拍照取证的难度较大。
与现有技术相比，本作品利用超声波技术进行高空抛物的目标位置定位和报警提醒，不受雾霾、黑夜等环境因素影响，能够适应于多种建筑结构，既能起到事后追责的作用，同时也能起到事前预防的作用。本系统能够追溯到高空抛物责任人，在一定程度上降低高空抛物造成的人身伤亡和财产损失，为居民居住安全提供保障，具有较好的社会经济效益。
1 引言 1
2 国内外研究概况 2
3.系统总体设计 2
4.系统详细设计 4
4.1系统控制模块 4
4.2超声波检测模块 5
4.3警报提醒模块 6
4.4抛物拦截模块 6
4.5云端监控模块 6
5.作品创新特色 7
6.作品实物照片 8
参考文献 12
参考文献
[1]张天骏. 高楼抛撒物智能监控系统研究[J]. 河南科技, 2018(01): 24-25.
[2]宁家锋. 基于双椭圆空间模型的校园视频监控高空抛物分析的应用[J]. 电子技术与软件工程, 2018(11): 78-79.
[3]邓子桓, 邓祖培. 高空抛物监控系统设计实测初探[J]. 广州建筑, 2013, 41(05): 16-20.
[4]李淑琴, 肖勇, 廖海斌. 一种高空抛物预警方法和装置[P]. 中国专利: CN201911100688.X, 2019-11-12.
[5]谢君, 姜兆华, 崔娟. 一种基于目标识别的高空抛物预警防护系统和控制方法[P]. 中国专利: CN201910760735.7, 2019-08-16
[6]李森, 肖萌璐, 王健, 等. 一种高空抛物智能检测预警系统及方法[P]. 中国专利: CN201910900167.6, 2019-09-23
[7]张从鹏, 李弘, 周邦平. 基于互相关法的超声波高精度回波定位方法研究[J]. 机电工程, 2019, (08): 830-834.
[8]黄志芳, 宋世杰, 陈泽锐, 饶皆昌, 何梓杰, 甘海杰. 汽车智能防撞系统[J]. 物联网技术, 2020, 10(05): 67-69.
[9]严怀龙. 超声波水位测距仪的设计[J]. 机电工程技术, 2007, (03): 31-33.
