一种埋地式周界入侵探测系统及方法与流程

本发明涉及周界安全防护技术领域，具体涉及一种埋地式周界入侵探测系统及方法，主要用于建筑物外围的周界入侵防范。

背景技术：

周界安防是指在重要区域，如国防边境、军事基地、政府要害部门、油库煤田、核能电站、太阳能电站、电厂变电站、银行、监狱、博物馆、机场、港口、别墅小区、数据中心、水处理厂、化工厂、学校以及其他重大基础设施等，为阻止非法的入侵破坏活动，沿场所周界形成安全防范，把入侵者阻挡在周界外。尤其是在博物馆、文化中心等公共场所，以及开放式小区和私人别墅住宅等现场对周界入侵报警有很强的需求，单这些地方对景观的要求较高，通常的红外对射或者电子围栏都不合适，因此往往采用埋地隐蔽的探测系统。

目前埋地的入侵探测装置主要有两类：泄露电缆和振动光缆。泄露电缆依靠电磁场来探测人体的移动，安装需要避开金属物体，雷击天气也容易受干扰，而且容易受下雨天积水和地表绿化植物的干扰，产生误报。振动光缆由于对高频的震动比较灵敏，而对低频的震动或者弯曲不太敏感，因此埋地应用中需要在地表铺设砂石以提高探测宽度，否则光缆需要密集的蛇形铺设(光缆间距通常不超过20厘米)以获得可感的较宽的探测区域(1米以上)，否则入侵者容易踏空或者越过。而且光缆需要用土工格固定，否则容易出现光缆陷入泥土而使系统失效的风险。

综上，现有埋地入侵探测系统安装复杂，探测灵敏度低，且易受雷击天气等恶劣气候干扰，也易被地上积水和地表植物侵扰，从而产生误报。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种安装简单，不受环境干扰的埋地式周界入侵探测器，有效解决现有埋地的入侵探测装置易引发误报的问题，具有报警准确性高、环境适应性强，易于安装、使用方便，成本低廉等特点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种埋地式周界入侵探测器，包括封闭结构体，所述封闭结构体包括一底部带有液封的U型管，所述U型管至少一端连接一第一空心软管，所述第一空心软管不连接U型管的另一端封闭，所述封闭结构体上的任意一处位置上留有与液封另一侧通气的小孔，所述液封内设有一浮子，所述浮子一面处于移动光电传感器的感应区，所述移动光电传感器与一微处理器连接。

所述第一空心软管上不连接U型管的一端用防水透气阀封闭，所述第一空心软管上不连接U型管一端的封闭处留有与液封另一侧通气的小孔。

所述U型管两端分别连接第一空心软管和第二空心软管，所述第一空心软管和第二空心软管间通过带有小孔的连接器连接。

所述移动光电传感器为鼠标用光电传感模块。

所述第一空心软管材质为硅胶管或者丁基橡胶管。

所述第二空心软管材质为硅胶管或者丁基橡胶管。

所所述U型管是透明玻璃管或硬质透明塑料管。

所述液封为以下的任一种或多种：水、水溶液或有机液体。

所述浮子上方为长片状塑料。

所述浮子上方外套设一环形圈，用于限制浮子侧向移动。

所述微处理器，具体用于根据移动光电传感器检测到的浮子移动数据，计算浮子总的位移量和加速度，进而判断地面受压迫的大小和持续时间，若超过设定阈值，即确定发生入侵，给出报警信号。

本发明采用压力检测的方式来探测周界是否有人入侵，不受雷击，金属物体，复杂环境的影响，对积水和地表绿化植物的干扰也显著降低，有效消除由于外界环境干扰带来的误报。本发明由于液封两边气室相通，系统能适应各种环境的变化(温度，地表地质的变化)而保持两边液面平齐，浮子静止，因此无需对系统重新校准。本发明由于采用了高灵敏鼠标用的移动光电传感器，可以准确探测浮子的微小运动，即软管内较小的压力变化都可以感应到。本发明测试发现埋于泥土地下20cm的软管，即可以探测到1米外普通人在地表的步行。因此本发明包括单根软管的探测区明显高于现有技术中单根光缆的探测区，使得安装更加便捷。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1：本发明周界入侵探测器结构示意图一；

图2：本发明周界入侵探测器结构示意图二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。

本发明提供的一种埋地式周界入侵探测器，包括：一底部带有液封2的U型管3，所述U型管3至少一端连接一第一空心软管1，所述第一空心软管1不连接U型管3的另一端封闭，且该封闭处留有与液封另一侧通气的小孔，所述液封2内设有一浮子5，所述浮子5一面处于移动光电传感器6的感应区，所述移动光电传感器6与一微处理器7连接。

实施例一

如图1所示，本发明提供的一种埋地式周界入侵探测器，包括：一底部带有液封2的U型管3，所述U型管3至少一端连接一第一空心软管1，所述第一空心软管1不连接U型管3的另一端用带小孔的防水透气阀4封闭，所述液封2内设有一浮子5，所述浮子5一面处于移动光电传感器6的感应区，所述移动光电传感器6与一微处理器7连接。

本发明实施例一，第一空心软管1另一端连接有防水透气阀4，即与大气相通，带有液封2的U型管3在有浮子5的一端开口也和大气连通。本发明由于液封两边气室相通，系统能适应各种环境的变化(温度、地表地质的变化)而保持两边液面平齐，浮子静止，因此无需对系统重新校准。

本发明埋地式周界入侵探测器工作原理如下：所述第一空心软管1具体用于感应压力的变化。具体的，将第一空心软管1埋于地下，无外界干扰时，液封的两液面等高，浮子静止不动。

当有人从地面路过，地面的压力经泥土或者砂石传递到第一空心软管1上，第一空心软管1受挤压变形，里面空气的压力发生变化。由于第一空心软管为密闭状态(防水透气阀透气量极小)，无法和液封另一侧的气室瞬间实现平衡，因此这种压差将推动液封2的移动，从而带到浮子5的运动，浮子5的运动可立即被移动光电传感器6捕捉，并输出移动数据给微处理器7，这些数据只是包括浮子的位移大小，微处理器7进行分析后给出报警信号。

本发明所述移动光电传感器6为鼠标用光电传感模块。为了提高探测灵敏度，本发明光电传感器为鼠标中使用的用于感应鼠标移动的光电引擎模块，目前普通的鼠标就可以实现1000CPI的分辨率，相当于0.0254mm的移动，本发明光电传感器可以准确探测浮子0.0254mm的微小运动，以液封为水计算，液面0.1mm的变化相当于1Pa的压力差，即软管内0.254Pa的压力变化都可以被感应到。

具体实施中，本发明实施例第一空心软管1材质为硅胶管或者丁基橡胶管。U型管3是金属管，或塑料管，或玻璃管，或硬质塑料管。在本发明实施例一中，U型管3也可由第一空心软管一端弯曲而成。

本实施例中，透气阀采用了防水透气阀，目的在于方便埋于地下。普通技术人员应了解到，若使用时软管不埋于地下，则普通的带微孔的塞子是能满足要求的。而且还需注意的是，小孔也可以留在靠近U型管的地方，只需增加一个三通就能实现。

本发明实施例液封2为以下的任一种或多种：水、水溶液、有机液体。具体的，液封可以是水，但为了防止过快蒸发或者低温下冻结，可以添加化学添加剂，如聚乙二醇，液封还可包括选用挥发性小但不粘稠，不易燃易爆的有机液体，如：硅油。

具体的，本发明实施例浮子5上方为长片状塑料，它紧贴移动光电传感器6，使得移动光电传感器6准确的捕捉到浮子5的运动。优选的，本发明实施例浮子上方外套设一环形圈，使浮子的上方适当固定，使其能自由上下移动，但不得有较大的侧向移动，这样就能保证该浮子上下移动时始终处于移动光电传感器的工作范围内(感应区)，即保证浮子的上下移动可被探测。

本发明微处理器7，具体用于根据移动光电传感器检测到的浮子移动数据，计算浮子总的位移量和加速度，进而判断地面受压迫的大小和持续时间，若超过设定阈值，即确定发生入侵，给出报警信号。具体的，当所述微处理器判断地面受压迫的大小和持续时间超过设定的阈值时，即确定发生入侵，给出报警信号；当所述微处理器判断地面受压迫的大小和持续时间没有超过设定的阈值时，即确定并未发生入侵，本发明探测器将继续下一步的探测工作。

本发明实施例通过测试发现，埋于泥土地下20cm的软管，可以探测到1米外普通人在地表的步行。因此，本发明包括单根空心软管的探测区明显高于现有技术中单根光缆的探测区，使得安装更加便捷。

本发明采用压力检测的方式来探测周界是否有人入侵，不受雷击，金属物体，复杂环境的影响，对积水和地表绿化植物的干扰也显著降低，有效消除由于外界环境干扰带来的误报。

实施例二

如图2所示，本发明提供的另一种埋地式周界入侵探测器，包括：一底部带有液封2的U型管3，所述U型管3两端分别连接第一空心软管1和第二空心软管10，所述第一空心软管1和第二空心软管10间通过带有小孔的连接器8连接，液封两边气室相通，所述液封2内设有一浮子5，所述浮子5一面处于移动光电传感器6的感应区，所述移动光电传感器6与一微处理器7连接。

本发明实施例二在U型管3两端各安装一根空心软管，即第一空心软管1和第二空心软管10，两根空心软管的末端通过带有小孔的连接器8连接，因此不能将两根空心软管的气体完全隔开，液封两头可以保持压力平衡。本发明由于液封两边气室相通，系统能适应各种环境的变化(温度，地表地质的变化)而保持两边液面平齐，浮子静止，因此无需对系统重新校准。

实施中，将所述第一空心软管1和第二空心软管10埋于地下，无外界干扰时，液封两液面等高，浮子静止不动。当有人从地面路过，地面的压力经泥土或者砂石传递到第一空心软管1和第二空心软管10上，第一空心软管1和第二空心软管10内空气受挤压推动液封2震荡，液封内浮子5则上下运动，该运动由移动光电传感器6捕捉并将信号发送至微处理器7，微处理器7进行分析后给出报警信号。

本发明所述移动光电传感器6为鼠标用光电传感模块。为了提高探测灵敏度，本发明移动光电传感器为鼠标中使用的用于感应鼠标移动的光电引擎模块，目前普通的鼠标就可以实现1000CPI的分辨率，相当于0.0254mm的移动，本发明光电传感器可以准确探测浮子0.0254mm的微小运动，以液封为水计算，液面0.1mm的变化相当于1Pa的压力差，即软管内0.254Pa的压力变化都可以被感应到。

具体实施中，本发明实施例所述第一空心软管1和第二空心软管10材质为硅胶管或者丁基橡胶管。液封2为以下的任一种或多种：水、水溶液、有机液体。具体的，液封可以是水，但为了防止过快蒸发或者低温冻结，可以添加一些化学添加剂，液封还可包括选用挥发性小但不粘稠，不易燃易爆的有机液体，如：硅油。

优选的，本发明实施例浮子5上方外套设一环形圈，使浮子的上方适当固定，使其能自由上下移动，但不得有较大的侧向移动，这样就能保证该浮子上下移动时始终处于光电传感器的工作范围内，即保证浮子的上下移动可被探测。

本发明实施例浮子上方为长片状塑料。具体实施中，浮子5在U型管3内，为了保证浮子5的运动被移动光电传感器6准确探测，除了需要将浮子5上方加套环形圈稳定外，还需考虑浮子5上方和移动光电传感器6之间的距离。因为鼠标用光电传感器通常只有1-3mm的工作距离，因此本发明需要保证浮子上方紧贴U型管，且U型管壁要薄而且透明。所述U型管可以选择玻璃管或者硬质塑料管(如：亚克力)。

本发明微处理器7，具体用于根据移动光电传感器检测到的浮子移动数据，计算浮子总的位移量和加速度，进而判断地面受压迫的大小和持续时间，若超过设定阈值，即确定发生入侵，给出报警信号。具体的，当所述微处理器判断地面受压迫的大小和持续时间超过设定的阈值时，即确定发生入侵，给出报警信号；当所述微处理器判断地面受压迫的大小和持续时间没有超过设定的阈值时，即确定并未发生入侵，本发明探测器将继续下一步的探测工作。

本发明实施例，两根空心软管可以相隔1米左右平行铺设在地表下方，因此可以实现更宽的探测区域(2-4米)，提高周界防护能力。

本发明采用压力检测的方式来探测周界是否有人入侵，不受雷击，金属物体，复杂环境的影响，对积水和地表绿化植物的干扰也显著降低，有效消除由于外界环境干扰带来的误报。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。