基于深度学习的公共厕所漏水检测系统设计_柳心敬.pdf
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1、第 31 卷 第 4 期 2023 年 8 月Vol.31 No.4Aug.2023电脑与信息技术Computer and Information Technology文章编号:1005-1228(2023)04-0011-04基于深度学习的公共厕所漏水检测系统设计柳心敬1,陈俊杰2,张伟2,修宇2(1.安徽工程大学人工智能学院 安徽 芜湖 241000;2.安徽工程大学计算机与信息学院 安徽 芜湖 241000)摘要:针对传统漏水检测方法效率低、成本高、难以实时感知的问题,设计了一种基于环境声音识别的厕所漏水检测系统。该系统基于树莓派硬件,通过声音传感器进行声音采集,并调用本地声音分类模型完
2、成漏水声音识别。之后系统将漏水识别情况上传至物联网平台进行统一监控和管理,方便工作人员通过平台查看厕所漏水情况。实验结果表明,在实际应用中该系统对厕所漏水现象的识别准确率达到 93%,具有较好的泛化能力和鲁棒性,可有效用于精准及时监测厕所漏水情况的发生。该系统成本低,具有一定实用性。关键词:环境声音识别;漏水检测;树莓派;物联网中图分类号:TP183,TP391.4文献标识码:ADesign of Leakage Detection System for Public Toilets Based on Deep LearningLIU Xin-jing1,CHEN Jun-jie2,ZHANG
3、 Wei2,XIU Yu2(1.School of Artificial Intelligence,Anhui Engineering University,Wuhu 241000,China;2.School of computer and information,Anhui Engineering University,Wuhu 241000,China)Abstract:Aiming at the problems of low efficiency,high cost and difficult real-time perception of traditional water lea
4、kage detection methods,We designed a toilet leakage detection system based on environmental sound recognition.The system is based on raspberry pie hardware,collects sound through sound sensor,and calls local sound classification model to complete water leakage sound recognition.After that,the system
5、 uploads the water leakage identification to the Internet of things platform for unified monitoring and management,so that the staff can view the water leakage of the toilet through the platform.The experimental results show that in practical application,the recognition accuracy of the system for to
6、ilet water leakage is 93%,which has good generalization ability and robustness,and can be effectively used to accurately and timely monitor the occurrence of toilet water leakage.The system has low cost and certain practicability.Key words:ambient sound recognition;water leakage detection;raspberry
7、pie;internet of things 收稿日期:2022-8-12基金项目:高校国家级大学生创新创业训练计划项目(项目编号:202110363093),安徽省大学生创新创业训练计划项目(项目编号:S202110363313)。作者简介:柳心敬(2001-),男,安徽宿州人,本科,主要研究方向:机器学习算法应用;(通信作者)修宇(1976-),男,山东单县人,副教授,主要研究方向:机器学习工程。水是生命之源,全球淡水资源严重不足,节约用水成为人们的共识。由于学校等公共场所厕所较多且使用频繁,因而导致滴水、漏水现象经常发生,如果不及时处理,将导致水资源的浪费。漏水检测作为发现漏水现象的主要
8、方法,然而目前传统漏水检测方法主要靠听漏棒和大型漏水检测设备,成本高,对工作人员水平要求较高,依赖人工值守,对发生的漏水事件很难做到实时感知。当涉及的管理区域较多时,经常存在漏报问题。因此开发低成本、效率高的厕所漏水检测系统十分有必要,为此设计了一种基于树莓派的厕所漏水检测系统,该系统根据环境声音识别的原理1,2,3,4,5,6,综合采用了树莓派、声音采集传感器、物联网等多种技术,提供了一种低成本、高效率的漏水检测方案。由于漏水检测对实时性要求不高,因此系统只需在夜间启动,夜间每隔一定的时间间隔自动进行一次声音采集,然后将采集到的声音进行预处理并输入本地声音识别模型进行漏水声音识别,最后将漏水
9、识别结果上传至物联网平台进行统一监控和管理,DOI:10.19414/ki.1005-1228.2023.04.025电脑与信息技术 2023 年 8 月12白天时,工作人员根据夜间平台反馈结果,定向处理漏水问题,不需要人为实时监测。将该方法与现有方法进行比较,验证了其有效性,为漏水检测领域研发精度高、成本低性能好的漏水检测系统设备提供思路,解决了国内现有漏水检测设备存在的一些问题。1硬件系统设计树莓派基于嵌入式芯片设计,价格便宜具备所有PC 功能,且树莓派具备直接的外部硬件接口,可以方便的实现与硬件结合的功能。ReSpeaker 4-Mic 它是一款高度集成四通道的声音采集传感器,具有用于高
10、清晰度语音捕获,可拾取 3 米半径的声音的语音设备并且具有除噪功能。综合考虑漏水检测的成本和实用性等因素,本系统硬件采取树莓派 zero 版作为漏水检测系统的核心控件,ReSpeaker 4-Mic 作为声音采集传感器直接接入树莓派的GPIO引脚,系统所需的硬件清单见表1,系统架构如图 1 所示。具体流程:开发板事先通过定时器在夜间定时开启并自动进行声音采集与漏水检测,并将预测结果通过网络上传至物联网平台,方便后台工作人员监测各个厕所的漏水情况。装置在识别过程完成后,可自动删除录音文件将占用的存储空间释放,从而延长装置的使用寿命。表 1系统硬件元件名称型号主要参数树莓派ZeroCPU:ARM1
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