CN102622839A - 智能振动电子围栏及周界防入侵报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能振动电子围栏，包括具有金属线和固定装置的围栏，还包括振动探测装置和通讯装置。围栏包括金属线和金属线的固定装置；振动探测装置与金属线无连接，用于探测金属线的振动特征，并将探测到的信号传送到通讯装置；通讯装置，用于接收振动探测装置的检测信号，对于产生的报警信号提供远程传输总线接口和防区地址，通过总线传输线传送至管理中心。本发明是一种实体防护设施和报警系统的集合体，根据围栏金属线的振动特征，对于攀爬、拉压、剪断围栏不锈钢钢丝绳的企图入侵行为作出响应并产生报警信号，性能稳定可靠，适应各种复杂的地形环境，不留防范死角，广泛适用于有周界防范需要的所有场所。

Description

智能振动电子围栏及周界防入侵报警系统

技术领域

本发明涉及一种安全防范报警系统，特别涉及一种适用于周界安全防范场所使用的智能振动电子围栏报警系统。

背景技术

在普通居民住宅区、别墅住宅区、企事业单位、工厂、仓库、变电站、水厂、电厂、学校，以及司法系统的看守所、监狱，以及机场、军事基地、政府机构、重点文物保护单位等场所均需要周界安全防范和周界防入侵报警设施。对于民用，现在普遍采用红外探测技术或红外微波双鉴技术进行探测，但均有误报率高的缺点。司法和军用周界防逾越设施有的采用高压电网，其缺点是高压电网有可能对非法逾越者的生命安全造成威胁。

如专利号为ZL200420019228.7的中国实用新型专利公开了一种智能电子围栏，专利号为ZL 200520032845.5的中国发明专利公开了一种智能防跨越周界阻挡安防报警装置，该两项专利中的电子围栏均采用脉冲峰值电压不高于5000伏、能量不大于6焦耳的高压脉冲。虽然低能量的高压脉冲不会像高压电网那样容易对人的生命安全造成威胁，但因具有对被入侵者感知的振慑和惩罚作用，其应用范围受到严格的限制。

如专利号为ZL 200520044008.4的中国发明专利公开了一种电子围篱检测报警装置，该报警装置采用机械传动方式感知是否有入侵者拉动围篱钢索，即利用与围篱钢索连接的摇杆机构和传动机构产生位移以抵压按钮开关的按钮，使按钮开关发出报警信号。缺点之一是不知道入侵者拉动围篱钢索的作用力的大小并根据作用力的大小决定是否报警，更不可能根据实际需要改变报警阈值。缺点之二是不知道围篱钢索的静态受力情况，不知道钢丝绳是拉得太紧还是太松，难以保证报警阈值的稳定性和可靠性。

发明内容 

为了解决上述问题，本发明提供了一种集合实体防护装置和报警系统的智能振动电子围栏及周界防入侵报警系统，其广泛适用于有周界安全防范需要的所有场所。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种智能振动电子围栏，包括具有金属线和固定装置的围栏，还包括振动探测装置和通讯装置。所述振动探测装置与金属线无连接、无接触，用于探测金属线的振动特征，将探测到的信号传送至通讯装置；所述通讯装置，用于接收振动探测装置的检测信号，对于产生的报警信号提供报警信号远程传输总线接口和防区地址。

优选的是，所述固定装置包括固定杆、探测杆、紧固螺母，其用于安装、固定、支撑以及锁紧金属线。

优选的是，所述固定杆还具有紧线器。

优选的是，所述探测杆还具有信号探测器、金属导线。

优选的是，所述金属导线置于探测杆底部，采用四芯屏蔽双绞电缆线。

优选的是，所述防区包括固定杆、探测杆、固定杆，以一个固定杆、一个探测杆、一个固定杆的顺序横向排列形成一个防区。

优选的是，在所述防区的固定杆、探测杆、固定杆之间安装和固定金属线，金属线穿过探测杆上的信号探测器与固定杆两端的紧线器相连接。

优选的是，在所述探测杆与固定杆之间自上而下安装至少四根金属线。

优选的是，所述探测杆与固定杆之间的间距≤6m。

优选的是，相邻两根金属线之间的间距≤200mm。

优选的是，一个防区的最大防范距离≤12m。

优选的是，所述振动探测装置包括振动探测器和振动探测模块；振动探测模块位于探测杆上，每根金属线与探测杆上的振动探测模块无连接式、贴近安装。

优选的是，所述振动探测器根据金属线的振动特征，对于攀爬、拉压、剪断不锈钢钢丝绳企图入侵的行为作出响应并产生报警信号，对于金属线因人为松弛或自然松弛产生的振动变化做出响应并产生报警信号。

优选的是，所述振动探测模块根据金属线的振动特征，感知攀爬、拉压、剪断不锈钢钢丝绳企图入侵的行为引起的金属线的振动状态变化，把该状态变化转换成模拟电信号；感知金属线因人为松弛或自然松弛产生的振动变化，把该状态变化的信号传送给防区主控制器。

优选的是，所述通讯装置包括通信模块和防区振动探测器，其安装在探测杆内。

优选的是，一个防区有一个通信模块和一个防区振动探测器，多个振动探测模块与一个通信模块电连接，多个振动探测器与一个防区主控制器电连接。

优选的是，所述通信模块为振动探测器的报警信号提供远程传输总线接口和防区地址。

优选的是，所述防区振动探测器采集和处理振动探测模块的输出信号，以确定是否产生报警信号并提供报警信号远程传输总线接口和防区地址。

优选的是，所述金属线的静态振动转换电压为≤1MV之间的任意值，允许每根金属线的振动不完全一致。

优选的是，所述振动探测装置的报警阈值在≤1MV之间任意设定。

优选的是，所述金属线上的静态振动剪断报警阈值为0.5MV。

优选的是，所述防区振动探测器由放大器、模数转换模块、微控制器、通信接口组成。

优选的是，所述放大器与模数转换模块相连接，对振动变化的信号进行放大。

优选的是，所述模数转换模块与微控制器相连接，将放大器输出的模拟信号转换成数字信号。

优选的是，所述微控制器与通信接口相连接，对模数转换模块输出的数字信号进行采集、分析、处理和加工，并产生相应的报警信号。

优选的是，所述通信接口用于输出报警信号。

优选的是，所述微控制器根据使用现场的实际情况，预置有防区地址数据、每根金属线的扩展地址数据、每根金属线的静态振动数据、振动报警阈值数据、金属线松弛报警阈值数据和金属线剪断报警阈值数据；微控制器全天候二十四小时实时监视和采集每根金属线的振动数据，按每根金属线的防区地址和扩展地址分别记录，再与每根金属线预置的相关数据进行比较、分析和判断，并进行相应的处理。

优选的是，所述放大器采用运算放大器LM324来实现。

优选的是，所述模数转换模块和微控制器由自带八位模数转换的ATmega16单片机来实现，Atmega16可同时对八个振动探测模块的信号进行模拟信号与数字信号的转换、数据采集、分析、处理和加工。

优选的是，所述通信接口采用MAX485接口芯片来实现。

优选的是，其垂直安装于围墙或栅栏顶部，前端探测围栏每个探测单元的长度≤12米，每个单元的两端安装固定杆，每个探测单元两端固定杆中间安装一根探测杆检测探测单元内报警情况。

优选的是，在围墙立柱与墙体或栅栏的垂直方向空档区域增加围栏金属线，以消除盲区实现周界安防的全封闭。

优选的是，其倾斜安装于围墙或栅栏顶部，与围墙或栅栏的外侧或内侧形成一定角度，固定杆有三至四个固定点，两根终端固定杆之间的距离≤10米并形成一个探测单元，金属线的根数≥4根。

优选的是，当探测杆底部的金属导线距围墙或栅栏相临侧面的水平距离＞0.15米时，增加围栏金属线以消除盲区实现周界安防的全封闭。

优选的是，所述固定杆和探测杆预埋安装于混凝土围墙。

优选的是，所述固定杆和探测杆采用螺栓或卡箍方式安装于砖墙围墙。

优选的是，所述固定杆和探测杆焊铁安装于栅栏围墙。

优选的是，所述固定杆和探测杆的下端安装有活动底座，用以固定和调节方向。

一种周界防入侵报警系统，包括上述任一项所述的智能振动电子围栏，所述周界防入侵报警系统还包括总线传输线、防区主控制器、联动控制器、管理中心和系统电源，智能振动电子围栏对入侵行为引起的围栏振动状态变化作出响应并产生报警信号，由通信装置经总线传输线将报警信号传送到管理中心，准确探知入侵者的物理位置，并联动报警装置或电视监控器发出警报。

优选的是，所述总线传输线采用RS485总线接口。

优选的是，在通信接口的输出端D+和D-之间连接有TVS管SMBJ5. OCA作为RS485总线的差模防雷措施，D+与地之间、D-与地之间均连接有TVS管SMBJ5. OCA作为RS485总线的共模防雷措施。

优选的是，所述金属线采用不锈钢钢丝绳。

采用本发明的智能振动电子围栏，能够集有形的实体防护设施和周界防入侵报警装置于一体；智能振动电子围栏的金属线及其它机械部件不带电，并且按照国家防雷接地标准严格接地，对入侵者没有人体伤害，符合技防要求。

本发明能够根据电子围栏金属线的振动特征，对于攀爬、拉压、剪断电子围栏金属线企图入侵作出响应并产生报警信号，对于因人为因素或自然因素造成电子围栏金属线松弛所产生的振动变化作出响应并产生报警信号，由传输控制设备装置经总线传输线将报警信号传送到报警管理中心实施集中统一管理。

本发明环境适应性强，能够自动跟踪金属线静态振动随环境温度和时间的变化，可保持振动报警阈值的稳定可靠。广泛适用于有周界防范需要的所有场所。可适应各种复杂地形环境，不留防范死角。

附图说明

图1是按照本发明的智能振动电子围栏及周界防入侵报警系统的一优选实施例的原理框图；

图2是图1中的智能振动电子围栏的固定杆正面接线示意图；

图3是图1中的智能振动电子围栏的探测杆正面接线示意图；

图4是图1中的智能振动电子围栏的振动探测器示意图；

图5是图1中的智能振动电子围栏的电连接原理框图；

图6是图1中的智能振动电子围栏的安装示意图；

图7是按照本发明的智能振动电子围栏的一优选实施例的垂直安装示意图；

图8是按照本发明的智能振动电子围栏的一优选实施例的倾斜安装示意图；

图9是按照本发明的智能振动电子围栏及周界防入侵报警系统的一优选实施例的系统安装拓扑图；

附图标记：

A  围栏；B  振动探测装置；C  通信装置； 1  固定杆；2  探测杆；3  不锈钢钢丝绳；4  通信模块；5  振动探测模块；6  固定装置；7  振动探测器；8  总线传输线；9  防区主控制器；10  联动控制器；11  管理中心；12  系统电源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明：

如图1所示，本发明的智能振动电子围栏，包括围栏A、振动探测装置B、通信装置C，其与总线传输线8、防区主控制器9、联动控制器10、管理中心11、系统电源12连接组成周界防入侵报警系统。

智能振动电子围栏根据构成围栏的不锈钢钢丝绳的振动特征，对于攀爬、拉压、剪断不锈钢钢丝绳企图入侵的行为作出响应并产生报警信号，对于不锈钢钢丝绳因人为松弛或自然松弛产生的振动变化作出响应并产生报警信号，由报警管理中心对报警信号进行智能分析、集中统一管理，它是一种防止人体逾越的实体防护设施和感知攀爬、拉压、剪断实体防护设施企图入侵的报警装置的集合体。

如图2、图3、图4或图6所示，围栏A包括不锈钢钢丝绳3和固定装置6，固定装置6包括固定杆1，用于安装、固定、支撑以及锁紧不锈钢钢丝绳3。在固定杆1之间自上而下按照实际需要，等间距安装和固定四根或多根不锈钢钢丝绳1，所述探测杆2与不锈钢钢丝绳3无连接。

固定杆1与探测杆2之间的间距≤6m，相邻两根不锈钢钢丝绳之间的间距≤200mm，电子围栏一个防区的最大防范距离≤12m。探测杆2内配置有防区探测装置，当探测杆2盖板被拆开时，联动控制器10会发出报警信号、并将警情实时记录和上传。

振动探测装置B包括振动探测器7和振动探测模块5，每根不锈钢钢丝绳3与探测杆2不连接, 但与振动探测装置B的振动探测模块5限位安装，将不锈钢钢丝绳3钳位在一个区域。振动探测器7根据不锈钢钢丝绳3的振动特征，对于攀爬、拉压、剪断不锈钢钢丝绳3企图入侵作出响应并产生报警信号，对于不锈钢钢丝绳3因人为松弛或自然松弛产生的振动变化作出响应并产生报警信号。

通讯装置C包括通信模块4和防区振动探测器，安装在探测杆2内。通信模块7与多个振动探测模块5电连接，一个通信模块7可为多个振动探测模块5的报警信号提供远程传输总线接口和一个防区地址。

振动探测模块5根据不锈钢钢丝绳3的振动特征，感知由于攀爬、拉压、剪断不锈钢钢丝绳3企图入侵所引起的不锈钢钢丝绳3的振动状态变化，并把该状态变化转换成电信号；感知不锈钢钢丝绳3因人为松弛或自然松弛产生的振动变化，并把该状态变化的信号传送给防区主控制器9，再由防区主控制器9与联动控制器10及其管理中心作出相应控制、记录和上传。

联动控制器10与多个通信装置C电连接，振动探测模块5输出反映不锈钢钢丝绳3的振动状态变化的信号，联动控制器10接收和处理防区主控制器9的输出信号，根据预先设定的报警阈值确定是否产生报警信号，并为通信装置C提供一个远程传输总线接口、一个防区地址和与多个振动探测模块5对应的多个扩展地址。

不锈钢钢丝绳3的静态振动可转换电压值为0.1至1毫伏之间的任意值，允许每根不锈钢钢丝绳的振动不完全一致，安装方便。

振动报警阂值可以在0.1-1mv之间随意设定，有效地防止飞鸟、小动物、小树枝等干扰引起误报。

不锈钢钢丝绳3松弛报警：不锈钢钢丝绳3松弛报警阈值为0.1-1mv可选，以防止因不锈钢钢丝绳3松弛后无法正常工作导致漏报。

不锈钢钢丝绳3剪断报警：当不锈钢钢丝绳3的振动波形为数据库中剪断不锈钢钢丝绳3的波形时即发出剪断报警，防止剪断不锈钢钢丝绳入侵。

如图5所述，所述智能振动电子围栏1产生报警信号的过程如下：振动探测模块5与不锈钢钢丝绳3无接触，不锈钢钢丝绳3振动会被振动探测模块5感知并以波形输出，可直接反映不锈钢钢丝绳3的振动变化。由振动探测模块5感知不锈钢钢丝绳3因被攀爬、拉压、剪断、以及因人为松弛或自然松弛产生的振动变化，并将振动变化的信号传送到防区主控制器9。振动探测器B由振动探测模块、放大器A、ADC（模数转换）模块、MCU（微控制器）、通信接口B组成。放大器A对振动变化的信号进行放大，经ADC模块转换成数字信号后，再由MCU对该数字信号进行采集、分析、处理和加工，产生相应的报警信号，最后由通信接口B输出。

微控制器MCU根据使用现场的实际，预置有防区地址数据、每根不锈钢钢丝绳的扩展地址数据、每根不锈钢钢丝绳的静态振动数据、振动报警阈值数据、不锈钢钢丝绳松弛报警阈值数据、不锈钢钢丝绳剪断报警阈值数据等相关数据。MCU全天候24小时实时监视和采集每根不锈钢钢丝绳的振动数据，按每根不锈钢钢丝绳的防区地址和扩展地址分别记录，再与每根不锈钢钢丝绳预置的相关数据进行比较，分析判断，并进行相应的处理。如某根不锈钢钢丝绳的振动数据在正常的静态振动范围之内，则需对其进行跟踪和修正；如某根不锈钢钢丝绳的振动数据达到或超过振动报警阈值，则发出防区报警信号，同时给出相应的防区地址和扩展地址数据；如某根不锈钢钢丝绳的振动数据达到或超过松弛报警阈值，则发出松弛报警信号，并给出相应的防区地址和扩展地址数据；如某根不锈钢钢丝绳的振动数据达到或超过剪断报警阈值，则发出剪断报警信号，并给出相应的防区地址和扩展地址数据。所述各种报警信号及相应的防区地址和扩展地址数据由通信接口B输出。

放大器A采用运算放大器LM324实现。ADC模块和MCU由自带8路ADC的AT mega16实现。ATmega16可同时对8个振动探测模块5的信号进行AD转换、数据采集、分析、处理和加工。通信接口B采用MAX485来实现。

如图9所示，一种周界防入侵报警系统，包括智能振动电子围栏、总线传输线、防区主控制器、联动控制器、管理中心和系统电源，智能振动电子围栏对入侵行为引起的围栏振动状态变化作出响应并产生报警信号，由通信装置经总线传输线将报警信号传送到管理中心，准确探知入侵者的物理位置，并联动报警装置或电视监控器发出警报。

通信接口B的输出D+和D-(RS485总线输出)之间连接有TVS管SMBJ5. OCA作为RS485总线的差模防雷措施，D+与地之间、D-与地之间均连接有TVS管SMBJ5. OCA作为RS485总线的共模防雷措施。

本发明还具有与ATmega16连接的ISP在系统编程接口、警灯警铃接口、设置按键、防拆开关、防区指示灯。

如图7所示，智能振动电子围栏垂直安装于围墙或栅栏顶部，前端探测围栏每个探测单元的长度≤12米，每个单元的两端安装固定杆，每个探测单元两端固定杆中间安装一根探测杆检测探测单元内报警情况。

在围墙立柱与墙体或栅栏的垂直方向空档区域增加围栏金属线，以消除盲区实现周界安防的全封闭。

如图8所示，智能振动电子围栏倾斜安装于围墙或栅栏顶部，与围墙或栅栏的外侧或内侧形成一定角度，固定杆有三至四个固定点，两根终端固定杆之间的距离≤10米并形成一个探测单元，金属线的根数≥4根。

当探测杆底部的金属导线距围墙或栅栏相临侧面的水平距离＞0.15米时，增加围栏金属线以消除盲区实现周界安防的全封闭。

本发明的智能振动电子围栏及周界防入侵报警系统技术方案的范畴还包括上述各部分之间的任意组合。

上述实施例是本发明的一个优选实施例。尽管对本发明的优选实施例进行了具体描述，但本领域的技术人员应该注意到，本发明的实施例仅是举例说明，而非限制本发明的范围，本发明公开的技术方案的全部细节可以做出变型和替代方案。

Claims (10)

1.一种智能振动电子围栏，包括具有金属线和固定装置的围栏，其特征在于：智能振动电子围栏还包括振动探测装置和通讯装置；所述振动探测装置与金属线无连接、无接触，用于探测金属线的振动特征，将探测到的信号传送至通讯装置；所述通讯装置，用于接收振动探测装置的检测信号，对于产生的报警信号提供报警信号远程传输总线接口和防区地址。

2.如权利要求1所述的智能振动电子围栏，其特征在于：所述固定装置包括固定杆、探测杆、紧固螺母，其用于安装、固定、支撑以及锁紧金属线。

3.如权利要求1或2中任一项所述的智能振动电子围栏，其特征在于：所述固定杆还具有紧线器。

4.如权利要求1所述的智能振动电子围栏，其特征在于：所述探测杆还具有信号探测器、金属导线。

5.如权利要求4所述的智能振动电子围栏，其特征在于：所述金属导线置于探测杆底部，采用四芯屏蔽双绞电缆线。

6.如权利要求1所述的智能振动电子围栏，其特征在于：所述防区包括固定杆、探测杆、固定杆，以一个固定杆、一个探测杆、一个固定杆的顺序横向排列形成一个防区。

7.如权利要求1-6所述的智能振动电子围栏，其特征在于：在所述防区的固定杆、探测杆、固定杆之间安装和固定金属线，金属线穿过探测杆上的信号探测器与固定杆两端的紧线器相连接。

8.如权利要求1-7中任一项所述的智能振动电子围栏，其特征在于：在所述探测杆与固定杆之间自上而下安装至少四根金属线。

9.如权利要求1-8中任一项所述的智能振动电子围栏，其特征在于：所述探测杆与固定杆之间的间距≤6m。

10.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的智能振动电子围栏，其特征在于：相邻两根金属线之间的间距≤200mm。

Images