振动入侵探测系统的制作方法

本实用新型涉及周界安防技术领域，尤其是涉及一种振动入侵探测系统。

背景技术：

周界入侵探测指的是外界物体人、车或其他物体不经允许擅自进入规定区域时，通过某种途径或方式进行阻止或提醒监管人员注意。目前，民航、司法、军队、核电等要地均会对其周界进行安全防护。一般在防护区域的围栏上设置入侵探测设备检测围栏上的振动信号，并且向报警控制器发送采集到的振动信号，报警控制器经过识别、判断后发出声响报警和灯光报警。

然而，由于金属围栏物理弹性较小，或者围栏立柱相当牢固并且在围栏内存或外侧增加支撑杆时，在围栏上攀爬引起的振动信号会非常微弱，微弱的信号很可能被背景噪声淹没，现有技术中的入侵探测设备可能会检测不到任何信号，导致比较严重的漏报警情况发生。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种振动入侵探测系统，以解决现有技术中入侵探测设备检测不到由攀爬引起的微弱振动信号，导致漏报情况发生的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种振动入侵探测系统，包括：至少一个探测支路、探测主机、后台处理装置和声光报警器；

所述探测支路上设置通过通讯总线串联连接的多个振动探测模块，所述振动探测模块包括：用于检测围栏发生攀爬振动产生的第一振动信号的地震波探测器和用于检测围栏发生撞击振动产生的第二振动信号的加速度探测器；

所述探测主机的多个输入端分别与多个所述探测支路连接，输出端与所述后台处理装置连接，用于向所述后台处理装置发送所述第一振动信号和所述第二振动信号；

所述后台处理装置与所述声光报警器连接，用于在所述第二振动信号对应的振动强度值小于预设阈值时，根据所述第一振动信号生成报警控制信号；在所述第二振动信号对应的振动强度值大于预设阈值时，根据所述第二振动信号生成报警控制信号；

所述声光报警器，用于根据所述报警控制信号报警。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述地震波探测器包括地震波传感器、运放芯片、第一MCU芯片、第一通信芯片、第一防雷器件、第一探测器总线接口和第一电源芯片；

所述地震波传感器与所述运放芯片的输入端连接，所述运放芯片的输出端与第一MCU芯片的输入端连接，将第一振动信号经过所述运放芯片放大后发送给所述第一MCU芯片；

所述第一MCU芯片与所述第一通信芯片连接，用于控制所述第一通信芯片与所述探测主机通信；

所述第一防雷器件的多个输入端分别与第一探测器总线接口和所述第一电源芯片连接，多个输出端分别与所述第一通信芯片和所述第一MCU芯片连接，用于对电源和数据通信进行防雷隔离保护；

所述第一电源芯片，用于为所述地震波传感器、所述运放芯片、所述第一MCU芯片和所述第一通信芯片供电；

所述第一探测器总线接口数量为两个，分别用于连接前侧的探测主机或探测器和后侧的探测器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述加速度探测器包括加速度传感器、第二MCU芯片、第二通信芯片、第二防雷器件、第二探测器总线接口和第二电源芯片；

所述加速度传感器与所述第二MCU芯片连接，将第二振动信号发送给所述第二MCU芯片；

所述第二MCU芯片与所述第二通信芯片连接，用于控制所述第二通信芯片与探测主机通信；

所述第二防雷器件的多个输入端分别与所述第二探测器总线接口和所述第二电源芯片连接，多个输出端分别与第二MCU芯片和所述第二通信芯片连接，用于对电源和数据通信进行防雷隔离保护；

所述第二电源芯片，用于为所述加速度传感器、所述第二MCU芯片和所述第二通信芯片供电；

所述第二探测器总线接口数量为两个，分别用于连接前侧的探测主机或探测器和后侧的探测器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述探测主机包括第三MCU芯片、第三通信芯片、主机总线接口、通讯信号接口、第三防雷器件和多个电源模块；

所述第三MCU芯片与所述第三通信芯片连接，用于控制所述第三通信芯片与各探测器通信；

所述第三防雷器件的多个输入端分别与所述主机总线接口和所述通讯信号接口连接，多个输出端与所述第三通信芯片连接，用于对数据通信进行防雷隔离保护；

所述主机总线接口数量为至少一个，用于连接多个所述探测支路；

所述通讯信号接口，用于连接以太网协议转换器和以太网控制器；

所述电源模块，用于为所述第三MCU芯片和所述第三通信芯片供电。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述围栏上的多个所述地震波探测器和多个加速度探测器等间距设置。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述振动探测模块包括第一预设数量的地震波探测器和第二预设数量的加速度探测器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述通讯总线为RS485总线或CAN总线。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述探测主机通过以太网IO控制器和以太网协议转换器与所述后台处理装置连接，所述以太网IO控制器与所述声光报警器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述后台处理装置为计算机。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种振动入侵探测系统，包括：至少一个探测支路、探测主机、后台处理装置和声光报警器；

所述探测支路上设置通过通讯总线串联连接的多个振动探测模块，所述振动探测模块包括一个地震波探测器和一个加速度探测器；

所述地震波探测器，用于检测围栏发生攀爬振动产生的第一振动信号；

所述加速度探测器，用于检测围栏发生撞击振动产生的第二振动信号；

所述探测主机的多个输入端分别与多个所述探测支路连接，输出端与所述后台处理装置连接，用于向所述后台处理装置发送所述第一振动信号和所述第二振动信号；

所述后台处理装置与所述声光报警器连接，用于在所述第二振动信号小于预设阈值时，根据所述第一振动信号生成报警控制信号；在所述第二振动信号大于预设阈值时，根据所述第二振动信号生成报警控制信号；

所述声光报警器，用于根据所述报警控制信号报警。

本实用新型提供的振动入侵探测系统通过在探测支路上设置通过通讯总线串联连接的多个振动探测模块，振动探测模块中包括用于检测围栏发生攀爬振动产生的第一振动信号的地震波探测器和用于检测围栏发生撞击振动产生的第二振动信号的加速度探测器；探测主机可以向后台处理装置发送第一振动信号和所述第二振动信号；后台处理装置可以在第二振动信号小于预设阈值时，根据第一振动信号生成报警控制信号；在第二振动信号大于预设阈值时，根据第二振动信号生成报警控制信号；声光报警器可以根据报警控制信号报警。

本实用新型实施例能够在第二振动信号小于预设阈值时，根据第一振动信号生成报警控制信号；在第二振动信号大于预设阈值时，根据第二振动信号生成报警控制信号，以解决漏报警问题，提高入侵探测的准确度。多个振动检测模块通过通信总线接入同一个探测主机，无需分别组网，从而降低施工复杂难度和施工成本。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的振动入侵探测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的地震波探测器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的加速度探测器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的探测主机的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的加速度探测器和地震波探测器的位置示意图。

图标：100-地震波探测器；110-第一探测器总线接口；120-第一防雷器件；130-第一MCU芯片；140-运放芯片；150-地震波传感器；160-第一电源芯片；170-第一通信芯片；200-加速度探测器；210-第二探测器总线接口；220-第二防雷器件；230-第二MCU芯片；240-加速度传感器；250-第二电源芯片；260-第二通信芯片；300-探测主机；310-通讯信号接口；320-主机总线接口；330-第三防雷器件；340-第三通信芯片；350-电源模块；360-第三MCU芯片；400-后台处理装置；500-声光报警器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有的入侵探测设备采集不到由攀爬引起的微弱振动信号，导致比较严重的漏报情况发生，基于此，本实用新型实施例提供的一种振动入侵探测系统，以解决漏报警问题，提高入侵探测的准确度。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，提供一种振动入侵探测系统，包括：至少一个探测支路、探测主机300、后台处理装置400和声光报警器500；

所述探测支路上设置通过通讯总线串联连接的多个振动探测模块，所述振动探测模块包括：用于检测围栏发生攀爬振动产生的第一振动信号的地震波探测器100和用于检测围栏发生撞击振动产生的第二振动信号的加速度探测器200；所述通讯总线可以为RS485总线或CAN总线，所述探测支路可以为两路。

所述探测主机300的多个输入端分别与多个所述探测支路连接，输出端与所述后台处理装置400连接，用于向所述后台处理装置400发送所述第一振动信号和所述第二振动信号；

探测主机300可以指485总线主机或CAN总线主机，所述探测主机300通过以太网IO控制器和以太网协议转换器与所述后台处理装置400连接，所述以太网IO控制器与所述声光报警器500连接。

所述后台处理装置400与所述声光报警器500连接，用于在所述第二振动信号对应的振动强度值小于预设阈值时，根据所述第一振动信号生成报警控制信号；在所述第二振动信号对应的振动强度值大于预设阈值时，根据所述第二振动信号生成报警控制信号；

在实际应用中，所述后台处理装置400可以为计算机。预设阈值可以根据实际情况设定，例如：可以取第一振动信号的最大值等。

所述声光报警器500，用于根据所述报警控制信号报警。

在实际应用中，每个探测主机300可以只连接一条探测支路，也可以连接两条探测支路，也可以连接多条探测支路。

图2为本实用新型实施例提供的地震波探测器100的结构示意图。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述地震波探测器100包括地震波传感器150、运放芯片140、第一MCU芯片130、第一通信芯片170、第一防雷器件120、第一探测器总线接口110和第一电源芯片160；

所述地震波传感器150与所述运放芯片140的输入端连接，所述运放芯片140的输出端与第一MCU芯片130的输入端连接，将第一振动信号经过所述运放芯片140放大后发送给所述第一MCU芯片130；

所述第一MCU芯片130与所述第一通信芯片170连接，用于控制所述第一通信芯片170与所述探测主机300通信；

所述第一防雷器件120的多个输入端分别与第一探测器总线接口110和所述第一电源芯片160连接，多个输出端分别与所述第一通信芯片170和所述第一MCU芯片130连接，用于对电源和数据通信进行防雷隔离保护。

具体的，多个总线接口、通讯接口和电源接口可以分别连接防雷器件集成单元的多个输入端，也可以每个接口对应配置一个防雷器件。

其防雷器件的工作原理是：电路板的供电电源首先经过防雷器件对浪涌进行过滤，然后再接入MCU芯片，从而实现对MCU芯片的保护及对主板供电的保护。同理，数据通信线首先应接入防雷器件对浪涌进行过滤，然后再接入通信芯片，从而实现对通信芯片的保护。

所述第一电源芯片160，用于为所述地震波传感器150、所述运放芯片140、所述第一MCU芯片130和所述第一通信芯片170供电。

所述第一探测器总线接口110数量为两个，分别用于连接前侧的探测主机300或探测器和后侧的探测器。

图3为本实用新型实施例提供的加速度探测器200的结构示意图。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述加速度探测器200包括加速度传感器240、第二MCU芯片230、第二通信芯片260、第二防雷器件220、第二探测器总线接口210和第二电源芯片250；

所述第二MCU芯片230与所述加速度传感器240连接，将第二振动信号发送给所述第二MCU芯片230；

所述第二MCU芯片230与所述第二通信芯片260连接，用于控制所述第二通信芯片260与所述探测主机300通信；

所述第二防雷器件220的多个输入端分别与所述第二探测器总线接口210和所述第二电源芯片250连接，多个输出端分别与第二MCU芯片230和所述第二通信芯片260连接，用于对电源和数据通信进行防雷隔离保护；

所述第二电源芯片250，用于为所述加速度传感器240、所述第二MCU芯片230和所述第二通信芯片260供电；

所述第二探测器总线接口210数量为两个，分别用于连接前侧的探测主机300或探测器和后侧的探测器。

具体的，地震波探测器100和加速度探测器200的内部结构不同，在灵敏度方面存在非常大的差异。两种探测器同时使用的效果分析如下表1所示：

表1

地震波探测器100的有效探测距离为25至30米，而加速度探测器200的有效探测距离为5至6米。

图4为本实用新型实施例提供的探测主机300的结构示意图。

如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，所述探测主机300包括第三MCU芯片360、第三通信芯片340、主机总线接口320、通讯信号接口310、第三防雷器件330和多个电源模块350；

所述第三MCU芯片360与所述第三通信芯片340连接，用于控制所述第三通信芯片340与各探测器通信；

所述第三防雷器件330的多个输入端分别与所述主机总线接口320和所述通讯信号接口310连接，多个输出端与所述第三通信芯片340连接，用于对数据通信进行防雷隔离保护。

所述主机总线接口320数量为至少一个，用于连接多个所述探测支路；

所述通讯信号接口310，用于连接以太网协议转换器和以太网控制器；

所述电源模块350，用于为所述第三MCU芯片360和所述第三通信芯片340供电。

图5为本实用新型实施例提供的加速度探测器200和地震波探测器100的位置示意图。

如图5所示，在本实用新型的一个实施例中，所述地震波探测器100和加速度探测器200在防护区域的围栏上等间距设置，每隔5米至6米设置一个探测器。

在本实用新型的一个实施例中，所述振动探测模块包括第一预设数量的地震波探测器100和第二预设数量的加速度探测器200。

具体的，所述振动探测模块可以包括一个地震波探测器100和一个加速度探测器200，也可以包括一个地震波探测器100和两个加速度探测器200，两种探测器的数量比例可根据情况进行调整。例如：每个探测主机300连接24个探测器。

在本实用新型的又一实施例中，一种振动入侵探测系统，包括：至少一个探测支路、探测主机300、后台处理装置400和声光报警器500；

所述探测支路上设置通过通讯总线串联连接的多个振动探测模块，所述振动探测模块包括一个地震波探测器100和一个加速度探测器200；

所述地震波探测器100，用于检测围栏发生攀爬振动产生的第一振动信号；

所述加速度探测器200，用于检测围栏发生撞击振动产生的第二振动信号；

所述探测主机300的多个输入端分别与多个所述探测支路连接，输出端与所述后台处理装置400连接，用于向所述后台处理装置400发送所述第一振动信号和所述第二振动信号；

所述后台处理装置400与所述声光报警器500连接，用于在所述第二振动信号小于预设阈值时，根据所述第一振动信号生成报警控制信号；在所述第二振动信号大于预设阈值时，根据所述第二振动信号生成报警控制信号；

所述声光报警器500，用于根据所述报警控制信号报警。

以下具体说明本实用新型实施例提供的一种振动入侵探测系统的具体工作原理：

在防护区域的围栏上同时使用地震波探测器100和加速度探测器200，前者用于检测攀爬行为，后者用于检测敲击和撞击行为。两种探测器在工作状态下，探测主机300不断采集各个探测器的信号并上传至后台处理装置400。后台处理装置400会对采集到的信号进行取平均、转换为振动波形、计算波形振幅A、振幅与平均值的归一化处理等步骤进行处理，最终以归一化处理后的振幅作为信号微弱与否的判断依据。

不同噪声对两种探测器的影响不同，车辆经过对加速度探测器200几乎没有影响，但对地震波探测器100有影响；风对两者都有影响，相对而言对地震波探测器100影响更大。

若加速度探测器200的检测信号较强，即大于系统设定的阈值，例如10％，则优先采用加速度探测器200的检测信号进行分析；若加速度探测器200检测的信号小于系统设定的阈值，则采用相邻的地震波探测器100的检测信号进行分析。因此，当加速度探测器200无法检测到信号或检测的信号十分微弱时，才使用地震波探测器100分析入侵行为，由此可过滤掉风和车辆经过对地震波探测器100的影响。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“安装”、“相连接”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连接，也可以通过中间媒介间接相连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。